純水液壓傳動技術在煤礦采掘中的應用

陳　孝

（山西南煤集團南莊公司，山西　陽泉　045000）

引言

傳統的煤礦采掘機械在實際應用中存在著很大的不足，不僅工作效率低下，而且存在著較大的安全隱患。在新的發展時期，科技的高速發展帶動了各行各業技術的改革，人們對于生產中的安全要求越來越高，在純水液壓傳動技術出現之后，在煤礦采掘行業中出現了一場技術革命。這一技術的出現和應用，所帶來的不僅是生產效率的提高，還在一定程度上推動了煤礦產業的結構調整與產業鏈的拓展，節約了生產成本，從而進一步推動了企業生產機械化和自動化的發展。

1　液壓傳動技術的概念

對于流體傳動的過程來說，液壓傳動技術是這一傳動過程的關鍵內容，其控制的工作以及能量傳遞的形式都是通過采用液體介質來進行的，具有十分科學的工作原理。其原理是在液壓泵的助力下，使得原動力機的機械性能與液體壓力之間可以相互進行轉換，進而使液體壓力所產生的能量在每個管路與控制閥的作用下進行轉換，并最終通過液壓當中的執行單元實現機械能的產生，使工作機構得以運行，使直線的往復運動以及回轉運動得以持續進行。

2　純水液壓傳動技術的優勢以及分類

2.1　純水液壓傳動技術的主要優勢

目前，純水液壓技術的應用主要集中于食品加工的生產流程中，較少在煤礦開采中應用，它具有安全性較高、抗燃性較好以及散熱性較強等一些特征。純水較小的壓縮系數是造就容積損失比較小的原因，與石油型的液壓傳動技術相比，其壓縮中的損失率可以降低25%左右，使損失的容積得到有效補償，這樣可以在很大程度上保障執行元件的精確度。同時，由于液壓的元器件具有質量輕、體積小的特點，在轉速相同的情況下，液壓泵的質量僅為電機的1/10左右，當傳輸功率相同時，其馬達的體積也僅為電動機的1/10左右。

2.2　純水介質的分類

在液壓技術當中，通常情況下，那些不含有任何添加劑成分并且天然形成的水，會被稱作純水。對于純水，按其使用的方式，主要可以分為兩大類，分別是經過處理的和沒有經過處理的。與經過處理的相比，沒有經過處理的所受到的污染會比較小，一般情況下只含有微生物，該介質可以滿足液壓系統運作的條件，這也是目前純水液壓傳動技術最主要的發展趨勢。

3　純水液壓傳動技術在煤礦采掘中的應用

當前在煤礦機械中的液壓系統里，通常采用的是乳化液。然而因為乳化液的價格比較昂貴，并且不容易運輸及存儲，乳化液在進行使用時，需要經過一些要求比較高的工序。比如說在進行配置的時候，應采用專門的器械進行裝置，這是因為人工進行攪拌會導致乳化液混合不夠均勻，經常會使液壓支架中的機械發生不正常的損壞，為此需要采用專門的設備對配置完的乳化液進行儲存，以免細菌的產生導致其對質量產生一定的影響。同時還應將其運輸到井下才可以進行使用，操作起來比較費時，質量不容易控制，而且排放時對環境污染比較大[1]。

然而，如果通過采用純水的液壓傳動時，就不會出現使用中的任何問題，相比而言只需要對水質進行控制就可以。但是由于純水介質的使用，對材料的甄選及其設計必然會出現一些問題。為此可見，將純水代替乳化液在煤礦機械當中具有非常大的應用價值。

3.1　在煤礦液壓鑿巖機械設備上的應用

對于氣動鑿巖機而言，常常被能力消耗高、粉塵污染以及鑿巖速度低一些問題所困擾，為此在20世紀70年代就產生了以高壓液體充當動力介質的鑿巖機，并且很快投入到了煤礦挖掘中，獲得了廣泛推廣。隨著我國純水液壓技術不斷地發展，各個煤礦企業也將純水液壓技術使用到采礦當中。在90年代，純水傳動的手持式鑿巖機被南非礦山機構研制出來，該設備在進行工作時沒有油霧以及廢氣排放，并且使得煤礦作業環境得到了極大的改善，噪聲相比氣動鑿巖機減少了近20 dB，冷卻效果增強了很多，且成本降至40%左右[2]。

3.2　在煤礦液壓錨桿的支護鉆設備上的應用

曾經被廣泛使用的煤礦液壓描桿支護鉆設備主要有掘錨機及單體式的液壓錨桿鉆機，由于該設備的系統比較容易發熱，而且油液污染比較大，使其可靠性比較低，為此在近幾年來被拋棄。然而通過利用純水錨桿鉆機，由于其導熱性比較好，可以降低系統的過熱性，并且不會造成任何的污染，故可以將純水的優點應用到支護設備當中。

3.3　在煤礦液壓煤層鉆設備上的應用

盡管如今我國采煤設備發展的比較迅速，但依舊存在較多的炮采工作面，在今后的時間里，由于人員以及地質條件的影響，其炮采工作面中的數量將不會減少很多。在當前，炮采工作面經常采用煤電鉆設備進行煤壁鉆孔，它存在的主要缺點是其在實現濕式鉆孔時，需要外加一個供水的裝置，然而這種裝置因為結構較為復雜和故障多，在煤礦現場當中很少得到使用。另一方面，煤電鉆當中的電纜因機械設備與矸石之間的碰撞使其容易發生破裂，這是產生煤塵瓦斯爆炸的主要原因。為了解決這一問題，可以考慮使用純水煤層電鉆。由于該設備工況不是很惡劣，系統要求也不高，為此可以得到廣泛使用。

4　純水液壓傳動技術研究現狀以及發展趨勢

目前，在純水液壓傳動技術的實際應用中，尚存在一定的技術難點，所以在技術難點較大的煤礦采掘領域中對該技術的應用較少，而現階段應用較多的是技術規模較小的食品加工領域。該技術的理論仍處于起步階段，研究尚未成熟，目前對該理論的研究主要集中于純水液壓傳動技術中傳動中的控制、元件、材料以及介質。

由于煤礦采掘現場的生態環境太過惡劣，再加上傳統的液壓傳動技術中所使用的石油型、乳化型材料，給煤礦采掘現場的生態環境造成了嚴重的破壞，這與現在的綠色生產觀念極為不符。除此之外，在煤礦中一般會含有大量的易燃易爆的氣體，而且傳統的煤礦采掘方式需要很高的生產成本，這對煤礦采掘以及煤礦產業的發展造成了嚴重的阻礙。但純水液壓技術的出現與發展，很好地彌補了傳統機械的不足，該技術采用了耐磨損以及防腐蝕的材料，而且純水的抗燃性以及高散熱性得到了充分發揮，極大地節約了生產的成本，改變了該技術中因磨損等因素造成的技術難題，有力地促進了煤炭行業的發展[3]。

5　結語

純水液壓傳動技術經過了多個階段的研究之后逐漸走向成熟，并開始被煤礦開采領域應用，這對煤礦開采技術來說是一種質的飛躍。純水液壓傳動技術在煤礦采掘中的應用，可以極大地提高煤礦采掘的生產效率、安全效率，同時，還可以使生態環境得到極大的保護。

[1]于洪光.淺析現代液壓傳動技術發展的新方向—純水液壓傳動[J].城市建設理論研究，2013（15）：80-81.

[2]王傳禮，何濤，喻曹豐，等.水液壓技術在煤礦支護裝備中的應用及其研究進展[J].液壓與氣動，2016（5）：1-7.

[3]韓文靜，張學武，湯其建.礦用水液壓機械材料性能特點及應用現狀[J].材料研究與應用，2016（22）：81-83.