綜采工作面過斷層對機電設備的危害及應對措施

楊萬海

摘 要：綜采工作面在推進過程中，經(jīng)常會遇到過斷層的情況，而斷層地質(zhì)環(huán)境對礦用機電設備的使用功能、壽命等方面的影響極大。對此，通過對過斷層的具體危害情形與頻率進行分析，結(jié)合機電維修工作量及其工藝來對其防范對策進行探討。

關(guān)鍵詞：綜采工作面；斷層；機電設備；損耗；對策

中圖分類號：TB

文獻標識碼：A

doi：10.19311/j.cnki.16723198.2017.14.095

1 前言

綜采工作面的推廣與運用是依據(jù)現(xiàn)代煤礦企業(yè)的生產(chǎn)工況、產(chǎn)出效益即礦產(chǎn)資源的儲量分布來決定的，隨著采煤作業(yè)的深入，經(jīng)過斷層等地質(zhì)構(gòu)造的幾率時有發(fā)生。這對于礦井作業(yè)高負荷運轉(zhuǎn)的工況來說，其機電設備的超負荷運轉(zhuǎn)也會受到環(huán)境與生產(chǎn)壓力上的影響，其中采煤機、刮板運輸機等設備在遇到斷層地質(zhì)時，齒軌輪、截齒、鎖形連接環(huán)等零部件的磨損、失效頻率極高，致使機電設備出現(xiàn)故障的現(xiàn)象及其頻繁，造成其維修成本的增加、使用壽命的降低。因此，通過對斷層地質(zhì)構(gòu)造的原理與特性的分析，結(jié)合綜采工作面機電設備的使用量、維修量、替換周期等方面，來降低斷層地質(zhì)對礦井作業(yè)的機電設備的危害，提高其使用的壽命與工作效率，進而促進煤炭機械化的快速發(fā)展。

2 斷層地質(zhì)構(gòu)造與特性

斷層主要是由地殼巖層受到一定強度的力度（地殼運動中的張力與壓力）在發(fā)生破裂面的同時沿著破裂處進行明顯的相對移動等運動構(gòu)造而成的，是構(gòu)造運動中最為常見的構(gòu)造形態(tài)之一，規(guī)模、大小都因受力與移動的方向的不同而不同，對巖層的完整性、連續(xù)性的破壞程度極高，極易受到風化侵蝕作用的影響。依據(jù)不同的位移性質(zhì)可以將其分為正斷層、逆斷層、平移斷層；按照斷層相對運動的狀況可以分為走向滑動斷層（右滑斷層與左滑斷層）、傾向滑動斷層、斜向滑動斷層、剪狀/旋轉(zhuǎn)斷層等類型。斷層與地震的物質(zhì)運動之間有著密切的聯(lián)系，而在礦井作業(yè)中其工作面經(jīng)過了斷層，不僅需要考慮到其對機電設備的磨損等危害，還需要減少地震對作業(yè)安全的消極影響。

3 過斷層對機電設備的影響

3.1 綜采工作面的機電設備運用

依據(jù)煤層的厚薄、傾斜度不同，其綜采工作面的鋪設也不同，而其所運用的機電設備型號也不盡相同，但是其類型大致可以分為采煤機、皮帶/刮板運輸機、液壓支架、破碎機等設機電設備。從斷層地質(zhì)的節(jié)理發(fā)育與位移性質(zhì)來看，這些機電設備中齒軌輪、鎖環(huán)連接、截齒等部位的磨損程度極高，造成其作業(yè)故障、中斷、維修量增加，不利于礦企的高生產(chǎn)效率的追求。

3.2 過斷層對運輸機的危害

當綜采工作面推進到過斷層礦層時，需要對大量的矸石進行輸送，極易造成運輸機的超負荷運轉(zhuǎn)，電動機的電流過大，從而造成齒輪、刮板、刮板鏈、鏈輪軸組等零部件的磨損、斷裂、失效，進而影響工作面作業(yè)的進度，安全性能下降（不能及時預防與應對沖擊地壓等突發(fā)事故），增加檢護維修的成本，不利于礦企的長遠發(fā)展。

3.3 過斷層對采煤機的危害

采煤機在綜采工作面運轉(zhuǎn)作業(yè)時，經(jīng)過斷層地質(zhì)，由于其地質(zhì)構(gòu)造的特殊性，由其構(gòu)成的巖層硬度較高，采煤機的搖臂在切割巖層時所受到的載荷沖擊較大，電機發(fā)熱嚴重，造成了行星頭浮動油封損壞，出現(xiàn)嚴重的漏油現(xiàn)象，且緊固螺栓出現(xiàn)電氣故障或斷裂，讓導向、平滑靴受到嚴重的磨損而使用壽命減少；同時，切割碎石防不勝防地落入運輸機與采煤機的齒軌輪嚙合縫隙中，造成采煤機的牽引作用影響減少，降低了其牽引部件的功能發(fā)揮，進而導致采煤機與運輸機的運行困難。

3.4 過斷層對破碎機的危害

由于斷層構(gòu)造的巖層硬度、強度過高，且礦井內(nèi)所遇到的斷層大多是“活動斷層”，巖層之間的位移與地震活動之間緊密聯(lián)系，這就給起著破碎巖層作用的破碎機增加了很大的負荷、過載發(fā)生頻繁，而液力耦合器的易熔易爆活塞受到高溫的影響出現(xiàn)漏液，或者其骨架油封出現(xiàn)損壞，發(fā)生漏液，同時起著關(guān)鍵力作用的破碎軸、破碎機錘頭因沖擊荷載過大而螺栓松動、磨損失效。

4 應對過斷層對機電設備危害的措施

4.1 設立日檢制度

礦用機電設備大多是由螺栓、電機等零部件組合而成的，而導致其磨損、故障的因素有很多，其中最為嚴重的就是因過載、荷載沖擊過大而引起的螺栓松動、漏液等現(xiàn)象。這就需要建立起每日兩檢制度，在啟動機電設備時，對其螺栓緊固加固、齒輪油位及其油質(zhì)、截齒齊全與磨損等內(nèi)容進行檢護，及時更換金屬沫或金屬顆粒過多的齒輪油，將磨損嚴重的刀頭、截齒重新更換，以便于保證機電設備以最優(yōu)的狀態(tài)進入綜采工作面，提高作業(yè)的效率，為沖擊地壓活動突發(fā)節(jié)約更多的疏散時間。同時，每日在檢修班停止機電設備的操作后，需要對齒軌輪、截齒、耦合縫隙等部位進行清理，減少定期檢護的工作量，增加設備的使用壽命。

4.2 機電設備的優(yōu)化選擇

依據(jù)不同的過斷層綜采工作面的工況，合理地進行機電設備的選擇，特別是磨損程度最嚴重、更換頻率最快的零部件的選擇，不僅要看其自身材質(zhì)的好壞，還需要結(jié)合其制造生產(chǎn)的工藝來選擇硬度、韌度、耐磨性能好的零部件組成的機電設備。采煤工作面通過斷層，造成工作面采煤機截齒消耗量較大，從而影響采煤機齒套及齒座的使用壽命，應選用一些加強型截齒。這樣就能夠減少易磨損、易失效的零部件的更換頻率，提高設備的重復利用利率。

4.3 設備安裝工藝的優(yōu)化

由于每一個礦產(chǎn)企業(yè)所遇到的井下斷層綜采工作面的情況不一樣，雖然依據(jù)其現(xiàn)實的作業(yè)情況選擇了恰當合理的機電設備，但是其安裝工藝仍然是遵循以往的安裝經(jīng)驗與行業(yè)基本標準來進行設備的安裝，這并不能滿足斷層地質(zhì)條件下對設備的特殊要求。此時，對機電設備的因時制宜、因地制宜的優(yōu)化安裝是很有必要的，例如在安裝采煤機時，為了保障運輸機的高效運行，需要讓采煤機的每一步距保持在其截齒深度以下，且在做其機窩時，要確保斜切段長度≥40m，以便于確保其運轉(zhuǎn)的速度保持在2m/s范圍內(nèi)；在運輸機的安裝時，要確保其在推溜作業(yè)中的上下口進尺一致、輸送軌道的平直，以減少凹凸形工作面的出現(xiàn)。此外，工作面通過斷層的時候應進行松動爆破的方法進行處理，但是在放松動炮前，需使用廢舊皮帶對斷層放炮區(qū)域的支架立柱和活塞桿進行防護，防止因放松動炮造成支架立柱活塞桿損壞。

4.4 操作技術(shù)的提高

采煤機等機電設備在遇到過斷層綜采工作面時，雖然其地質(zhì)條件對設備的零部件的危害極大，但是也和其自身的操作技術(shù)息息相關(guān)，特別是這種特殊的作業(yè)面，如果沒有技巧地進行設備的操作盲干，無疑是設備損耗、報廢的助推力。這就需要對井下設備操作人員進行專業(yè)化的培訓，再結(jié)合其自身的采煤設備操作經(jīng)驗，將此工作面的所需設備數(shù)據(jù)編程進設備的自動化控制、預警系統(tǒng)中，將機械自動化與人工專業(yè)化相結(jié)合，提高設備的操作靈活性、安全性。例如，在使用破碎機進行巖層破裂時，需要將其電機的冷卻水保持正常，水壓≤3MPa，保持好30L/min的流量，電動機與減速器的溫度控制在90℃以內(nèi)；而將采煤機的冷卻水水壓控制在6.3MPa以內(nèi)，選擇冷卻水水管管徑≥KJR32的水管，保持變頻器、電機等部件冷卻噴霧效果的流量，溫度仍然控制在90℃左右；在安裝運輸機時，特別是刮板運輸機的安裝，不僅需要保持1.5MPa以下的水壓，還需要將刮板的緊張力控制在150kN左右，流量也是以30L/min的速度來流動，整個設備的溫度也控制在90℃以內(nèi)。同時將這些數(shù)據(jù)編入進各項機電設備的微型處理器程序中，結(jié)合自動感應預警裝置，形成人工操作為主、機械補充為輔的設備作業(yè)模式，為綜采作業(yè)面的安全性能再上一道屏障，預防與減少突發(fā)性地震所帶來的損害。

5 結(jié)束語

在高負載的井下作業(yè)環(huán)境中，綜采工作面直接過斷層的情形對于運輸機、采煤機等機電設備的運行、安裝、檢護都帶來了不同程度的阻礙，其中尤以設備的磨損、失效、更換率上升等問題最為突出。在如今煤炭等能源資源的強烈需求的市場環(huán)境下，從機電設備的選用、安裝工藝、操作技術(shù)等方面著手改進優(yōu)化，建立日檢的工作制度，有助于增強設備的精心維護成效的提高，也能降低設備的故障率，減少高負荷運轉(zhuǎn)作業(yè)的壓力，緩解市場供求矛盾。

參考文獻

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