礦用掘進機的現場應用及維護保養技術研究

李 權

（大同煤礦集團同家梁礦， 山西 大同 037025）

引言

掘進機工作載荷大、使用周期長、磨損老化趨勢嚴重，需要采用科學合理的應用和維護技術[1-2]才能保證設備的安全可靠運行，提高掘進機的設備利用率，保證煤礦開采的效率，降低其運行維護成本[3]。EBZ220SZD800/11G型掘進機作為懸臂式部分斷面掘進機，具有工作能力強、切割硬度大、截齒壽命長、作業穩定可靠等優點，近年來得到了較為廣泛的應用，但是對其現場應用及保養技術的相關研究少之又少[4-6]。因此，為了充分發揮掘進機的使用性能，降低掘進機工作過程中的故障率，延長其使用壽命，提高煤炭開采過程中的經濟效益，開展掘進機現場應用及保養技術研究具有重要的意義。

1 掘進機的結構組成及功能

EBZ220SZD800/11G掘進機主要由截割機構、裝載機構、行走機構、水系統、液壓系統、刮板輸送機、電氣系統、機架等組成。截割機構工作過程中電機輸出的動力經過行星減速器進行降速增扭，之后驅動截割頭旋轉，配合掘進機的行走、水平旋轉、升降等運動實現煤碳的截割；裝載機構運用三爪星輪或者刮板的旋轉運動將截割機構破碎得到的煤炭進行集裝進入刮板輸送機；機架主要支撐各運動機構及控制系統，使其在各自的位置實現各自的功能。行走機構主要功能是驅動掘進機行走，動力由液壓馬達提供，經過摩擦片防滑制動器、三級減速器、二級行星減速器提供給驅動鏈輪，帶動行走履帶運動；水系統主要實現內噴霧及冷卻油路、降低截割煙塵、冷卻截割齒等功能；液壓系統主要用于掘進機關鍵部位的潤滑以及為其截割機構等運動提供動力；刮板輸送機主要將裝載機構收集到的煤炭輸送至運輸設備機頭，實現煤炭的裝載作用；電氣系統主要實現各個運動電機動作的控制。

2 掘進機的主要用途和適用范圍

掘進機作為煤礦綜采、高檔普采工作面巷道掘進設備，適用于半煤炭巷的掘進。EBZ220SZD800/11G掘進機可以截割的煤炭抗壓強度范圍為0～90 MPa，掘進巷道的最大寬度約為6m，最大高度約為5m，能夠掘進任意斷面形狀的巷道，允許巷道的傾角范圍0°～16°。配合的轉載運輸裝置既可以是橋式膠帶轉載機又可以是可伸縮式帶式輸送機，能夠實現煤炭的連續運輸作業，保證煤礦掘進的工作效率。該掘進機適用于海拔高度低于2 000 m、溫度范圍-20～+40℃、與垂直地面斜度小于16°、無長期淋水的環境。

3 掘進機現場應用技術

3.1 掘進機截割煤炭程序

啟動截割機構使截割頭旋轉，逐步向前移動掘進機，使截割頭切入工作面煤炭一定深度，停止掘進機移動。之后需要確定掘進機的前后支點，通常以鏟板作為前支點，機尾的后支撐作為后支點，以此確保掘進機工作過程中的穩定性和可靠性。最后通過控制截割頭的左右擺動，完成整個巷道煤炭的掘進工作。

3.2 最佳截割深度

正確選擇掘進機截割頭的截割深度是保證其正常運行的關鍵，其主要依據工作面內所截割的煤層地質條件、頂板的狀況、支架棚距的具體情況確定，同時也要充分考慮截割過程中的落煤效果以及每截割1 m巷道距離所消耗的最短時間。因此截割頭截割深度大小取決于煤炭的截割阻力，同時還要滿足牽引油缸回路不溢油、截割電機近乎滿負荷、機器工作穩定、落煤炭效率較高等原則，通常推薦截割深度為截割頭直徑的2/3為宜。

3.3 截割路線

截割路線是指掘進機截割頭在巷道工作面進行煤炭截割時的移動路線，如圖1所示給出了掘進機截割頭的截割路線，主要取決于巷道斷面面積、煤炭的質地、頂板情況、有無夾巖及其分布等實際條件及相關技術規范。掘進機截割頭截割路線的確定原則如下：通常情況下從工作面下角鉆進，當掘進半煤炭巷道時，需要由煤中鉆進逐漸臥移截割至底板下角位置完成截割掏槽，增加自由面；截割斷面過程中截割頭應該自下而上工作，更有利于煤炭的裝載及掘進機工作的穩定性，進而提高其生產作業率；工作面在截割時需要注意煤炭的層理，斷面截割過程中截割頭左右橫掃沿層理移動，截割阻力將大大降低。

圖1 掘進機截割頭的截割路線

4 掘進機維護保養技術

4.1 日常維護保養

1）掘進作業前需要檢測油箱內液壓油的油量及品質，及時補加和更換液壓油；

2）對軸承、傳動部件等需要潤滑的部位的潤滑情況及潤滑油池內的液位及品質進行檢測，確保滿足工作要求，以降低機械結構之間的磨損，延長使用壽命；

3）檢查運動部件工作是否存在振動、噪聲、溫升、異響等問題，還要檢查連接部位的緊固螺栓是否滿足擰緊力矩的要求，具體要求如表1所示；

4）觀察掘進機潤滑油路、液壓油路等是否存在漏油或者壓力不足等問題，及時進行處理及調整；

5）確定截割頭截齒的完整性，如是否脫焊、噴嘴是否阻塞等；

6）檢測行走履帶及刮板輸送機的張緊程度，根據需要及時進行調整控制。

4.2 定期維修

掘進機中各部分減速機的設計壽命如下：行走減速機為2 000 h，截割機構二級行星減速機為5 000 h，泵站用齒輪箱為5 000 h，由此可見，掘進機在連續作業滿一年半時需組織一次大型維修工作。同時要求每次進行工作面轉移時，需要在重新使用掘進機之前進行中型維修工作，確保其能夠恢復到正常工作要求的狀態。掘進機日常工作過程中如果出現不可預料的故障問題，需要及時進行緊急維修，盡快恢復生產作業。

表1 螺栓力矩緊固表

4.3 各系統的維護保養

4.3.1 潤滑系統

合理的潤滑可以防止機構的磨損和生銹、降低摩擦產生的熱量，因此維護保養過程中必須重視機器的潤滑狀態，避免出現故障。常見現象如下：潤滑油內存在水時油箱內會出現水晶狀油，存在空氣時油箱內會出現乳狀或者泡沫狀的油，存在氧化或者污染時潤滑油將會變黑等。因此要求掘進機的潤滑使用推薦牌號的潤滑油，在規定時間和環境中使用和更換，以免出現過度磨損及非正常停機檢修現象。4.3.2 液壓系統

液壓系統推薦采用N6S抗磨型液壓油，必須加強液壓系統的維護保養工作，才能確保掘進機正常的工作。補油時，油箱內部必須具有足夠的液壓油方可啟動補油系統，并且保證液壓油清潔無污染；定期檢查和更換過濾器的濾芯，保證液壓系統的正常工作；及時觀察液壓油箱上的液位液溫計，確保用量足夠及液壓油冷卻器的正常工作。

4.3.3 電氣系統

掘進機電氣系統維護保養時需要定期清除各管線位置的污垢銹斑，之后在隔爆位置及磁路系統的表面涂抹薄薄一層防銹油脂。當發現隔爆面出現破損時，處理過程中必須嚴格遵守《防爆電氣設備制造檢驗規程》（GB 1336—77）相關規程進行。電氣系統周期性維護保養時，重點檢查配電箱體外殼是否出現損傷，進出線裝置的線纜是否緊固牢靠。定期檢查開關手柄、操作按鈕等是否靈活、可靠，觸點是否接觸良好、是否存在電弧等，同時檢查繼電器、斷路器等是否可靠工作，當發現觸點表面出現熔化而成的金屬微粒時，需要及時采用細銼進行打磨清理。