基于煤礦用全液壓坑道鉆機(jī)的設(shè)計(jì)研究

王建剛

摘要：本文首先闡述了煤礦用全液壓坑道鉆機(jī)在行業(yè)內(nèi)的應(yīng)用優(yōu)勢，隨后對其主要結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計(jì)以及相關(guān)注意事項(xiàng)做了深入探討，以期可以為煤礦工作者提供幾點(diǎn)有利的參考，充分發(fā)揮全液壓坑道鉆機(jī)的積極作用。

關(guān)鍵詞：煤礦；全液壓坑道鉆機(jī)；設(shè)計(jì)研究

引言

工業(yè)的發(fā)展促進(jìn)了煤礦產(chǎn)業(yè)的進(jìn)步，相較于其他行業(yè)來說煤礦產(chǎn)業(yè)利潤較高，隨著最近幾年來科技發(fā)展逐漸加速，煤礦企業(yè)也受到了一定的積極影響。但是也不可避免存在大量的安全隱患，導(dǎo)致安全事故多發(fā)。我國煤礦資源豐富，尤其是最近幾年開采力度逐漸加大，這也導(dǎo)致了每年都會發(fā)生多起安全事故，相關(guān)資料顯示，引起這些事故的主要因素就是瓦斯，瓦斯?jié)舛冗^高很容易引起安全事故，對此，要想保證采煤安全，必須要保證煤礦用鉆機(jī)的性能符合實(shí)際要求。

一、煤礦用全液壓坑道鉆機(jī)的作用

煤礦用全液壓坑道鉆機(jī)主要由四個(gè)部分組成，分別是操作臺、液壓泵、動(dòng)力頭以及機(jī)架。主要是用來鉆取井下瓦斯安全抽放孔洞的，因此，全液壓坑道鉆機(jī)經(jīng)常作業(yè)在十分惡劣的環(huán)境下，因此必須要具備良好的抗沖擊性以及抗荷載力，同時(shí)也要保證性能穩(wěn)定，動(dòng)力滿足實(shí)際需求，這樣遇到問題才有能力解決。煤礦用全液壓坑道鉆機(jī)是最近幾年興起的一種新型鉆機(jī)，也可以叫做履帶式全液壓打轉(zhuǎn)矩雙速深孔鉆機(jī)，適用于雙面鉆孔或者是鉆孔難度較大的地方。鉆頭不同的機(jī)器所具備的功能也是不同的，基本上注水、抽瓦斯、深層勘探等很多功能都可以實(shí)現(xiàn)，它對于煤礦企業(yè)的安全生產(chǎn)來說有著重要作用。這種設(shè)備從整體上來看解體性能好，質(zhì)量較輕，因此比較容易裝卸。內(nèi)部設(shè)有獨(dú)立的液壓系統(tǒng)：雙泵；用雙馬達(dá)代替動(dòng)力系統(tǒng)；鉆桿長度可以隨時(shí)根據(jù)需要進(jìn)行調(diào)節(jié)，操作簡單容易且作業(yè)效率高。

二、煤礦用全液壓坑道鉆機(jī)主要結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計(jì)研究

上文中提到煤礦用全液壓坑道鉆機(jī)主要由四個(gè)部分組成，因此在對其進(jìn)行結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)的時(shí)候也要從這個(gè)四部分著手。

1.液壓泵

液壓泵站對于全液壓坑道鉆機(jī)來說有著重要位置，屬于設(shè)備的核心，主要是鉆機(jī)提供動(dòng)力，確保其運(yùn)行效率 。該設(shè)備主要友兩個(gè)或兩個(gè)以上的獨(dú)立系統(tǒng)組成，液壓泵的出口設(shè)有專門的過濾網(wǎng)，可以有效防止有誤進(jìn)入到液壓泵內(nèi)。液壓系統(tǒng)狐妖有雙系統(tǒng)、多系統(tǒng)兩種，具體液壓泵系統(tǒng)的選擇要根據(jù)實(shí)際情況決定，如果對于性能的要求一致，可以適當(dāng)進(jìn)行系統(tǒng)設(shè)計(jì)的難度進(jìn)行簡化，確保燃料的利用率可以得到有效提高。

2.鉆機(jī)操作臺

全液壓坑道鉆機(jī)系統(tǒng)的操作臺十分人性化，其中影響雖大的就是操縱控制裝置。全液壓坑道鉆機(jī)中的多路換向閥也發(fā)揮著重要作用，不僅可以控制鉆機(jī)液的推進(jìn)速度，同時(shí)還能控制油缸的供給速度。其中設(shè)有兩只壓力表，可以清晰準(zhǔn)確的將動(dòng)力頭的旋轉(zhuǎn)速度以及鉆機(jī)推進(jìn)中的壓力參數(shù)通過壓力表展現(xiàn)出來。同時(shí)還配有一個(gè)空箱，便于存放一些體積較小的配件，避免在作業(yè)中出現(xiàn)配件丟失問題。

3.動(dòng)力頭

全液壓坑道鉆機(jī)動(dòng)力頭的主要有三個(gè)組成部分，分別是馬達(dá)、卡盤以及變速箱等。其中使用最多的就是卡盤，由于運(yùn)行環(huán)境比較復(fù)雜惡劣，因此對于卡盤來說性能是十分重要的。對于卡盤的優(yōu)化是采用組合液壓卡盤代替原有的卡盤，應(yīng)用這種卡盤可以組成斜面增力機(jī)構(gòu)，有效提高夾緊器的夾緊力。除此之外，對于變速箱的設(shè)計(jì)是采用多檔輸出轉(zhuǎn)速設(shè)計(jì)，這樣可以保證在鉆進(jìn)過程中遇到任何巖石層都不會影響鉆速，對提高鉆進(jìn)效率提供了有力保障。

4.機(jī)架

對于煤礦用全液壓坑道鉆機(jī)來說其中最大的構(gòu)件就是機(jī)架，在很大程度上關(guān)系著鉆機(jī)的大小只存、質(zhì)量以及兼顧性能。在對于機(jī)架設(shè)計(jì)的過程中，設(shè)計(jì)要求主要以質(zhì)量輕便、機(jī)身小巧為主，為的是方便拆卸同時(shí)也能夠更好的適應(yīng)小空間的作業(yè)。除此之外，要確保將機(jī)身設(shè)計(jì)成在30度到90度角之間可以隨意控制變換，以便為抽送瓦斯和鉆孔提供有利的條件。鉆機(jī)機(jī)架以立柱式結(jié)構(gòu)為主，利用導(dǎo)軌調(diào)斜機(jī)構(gòu)對機(jī)架進(jìn)行調(diào)節(jié)之后，坑道內(nèi)所有的鉆孔需求都可以滿足，但是需要注意的是，必須要做好機(jī)架與底座之間的連接和固定，使之成為一個(gè)整體，這樣才能提高機(jī)架的可靠性與實(shí)用性，在應(yīng)用的過程中也就更加安全可靠，不僅進(jìn)一步對煤礦鉆孔工藝進(jìn)行了完善，同時(shí)也能有效解決以前留下的難題，提高作業(yè)效率。

三、加強(qiáng)煤礦用全液壓鉆機(jī)性能檢測

加強(qiáng)鉆機(jī)整體性能的測試，可以有效保證鉆機(jī)優(yōu)化設(shè)計(jì)效果，也是提高鉆機(jī)使用安全、使用效率的重要手段，最終的檢測結(jié)果可以為后期鉆機(jī)的使用和維修以及養(yǎng)護(hù)提供有利的參考依據(jù)。眾所周知，煤礦行業(yè)相較于其他行業(yè)來說危險(xiǎn)性更高，因此必須要保證生產(chǎn)安全，鉆機(jī)整體性能的檢測在這里就起到了關(guān)鍵作用，檢測結(jié)果是否符合國家質(zhì)檢中心相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)是判斷鉆機(jī)質(zhì)量以及使用性能的重要依據(jù)，對此必須要予以高度重視。

對于煤礦用全液壓鉆機(jī)來說輸出功率以及整體作業(yè)效率是整體性能檢測的主要指標(biāo)，無論是輸出功率還是整體效率都影響著煤礦開采質(zhì)量和作業(yè)安全。在檢測過程中主要是在檢額定功率下測試鉆機(jī)的輸出各類參數(shù)值。從目前的情況來看，我國煤礦行業(yè)在這方面的檢測方法有很多，不同的檢測方法的檢測結(jié)果有也會存在一定差異，主要差異表現(xiàn)為功率檢測的不同。主要是采用加載外荷載的方法來檢測鉆機(jī)在當(dāng)時(shí)的工作狀態(tài)，同時(shí)測得扭轉(zhuǎn)、轉(zhuǎn)速等參數(shù)。通常情況下鉆機(jī)的檢測主要分為下面幾點(diǎn)內(nèi)容：

1.負(fù)載試驗(yàn)：首先對鉆機(jī)鉆頭施加超過自身負(fù)荷的荷載，然后對鉆機(jī)各個(gè)檔位的轉(zhuǎn)速進(jìn)行嚴(yán)格的測試，最終來判斷鉆機(jī)的抗荷載能力。

2.過載測試：對鉆機(jī)增加荷載，然后使其長時(shí)間處于該狀態(tài)，隨后對鉆機(jī)運(yùn)行過程中的各項(xiàng)參數(shù)進(jìn)行檢測，根據(jù)實(shí)際獲得數(shù)據(jù)判斷鉆機(jī)的耐久性，確保鉆機(jī)處于惡劣的環(huán)境中是否可以正常運(yùn)行，盡可能減少問題的出現(xiàn)，避免引發(fā)安全事故。

3.機(jī)構(gòu)性能測試：機(jī)構(gòu)性能測試主要目的是檢測鉆機(jī)動(dòng)力系統(tǒng)和液壓系統(tǒng)性能，確保其在任何環(huán)境下都可以正常運(yùn)行同時(shí)保證工作效率。

4.最后就是測試全液壓坑道鉆機(jī)的整體性能。

四、結(jié)語

綜上所述，煤礦開采過程中涉及到很多內(nèi)容，不僅施工工藝復(fù)雜，且危險(xiǎn)系數(shù)較高，安全問題對于煤礦行業(yè)來說有著重要影響，一旦發(fā)生安全事故，不僅容易帶來經(jīng)濟(jì)損失，也有可能造成一定的人員傷亡，對此必須要予以高度重視，不斷完善開采工藝，根據(jù)實(shí)際情況對相關(guān)設(shè)備進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，都可以有效降低安全隱患。全液壓坑道鉆機(jī)的應(yīng)用有效提高了煤礦開采的安全性，但這僅僅只屬于一個(gè)良好的開端，隨著科技的發(fā)展，未來還會有更加先進(jìn)的設(shè)備投入生產(chǎn)，煤礦行業(yè)安全問題也會得到良好的控制和解決。

參考文獻(xiàn)：

[1]周桂英，陳洪月，劉輝，王鐵雷.掘進(jìn)機(jī)機(jī)載錨桿鉆機(jī)設(shè)計(jì)研究[J].煤礦機(jī)械. 2008（07）

[2]殷新勝，田宏亮，姚克，孫保山，鄔迪，凡東. ZDY6000L型履帶式全液壓坑道鉆機(jī)的研制[J].金屬礦山. 2007，（12）

[3]呂冰，王清峰，史春寶. ZY-3500煤礦用全液壓坑道鉆機(jī)的研制[J].礦業(yè)安全與環(huán)保. 2007（01）

[4]丁鴻.ZDY-5型煤礦用全液壓坑道鉆機(jī)的應(yīng)用[J].水利電力機(jī)械. 2006，（02）

[5]張建明.劉桂芹.劉慶修.煤礦井下坑道鉆機(jī)數(shù)字化設(shè)計(jì)技術(shù)[J].煤田地質(zhì)與勘探2012.40，（01）.

[6]丁景祥.坑道鉆機(jī)性能試驗(yàn)臺模糊控制系統(tǒng)的研究[J].探礦工程-巖土鉆掘工程.2009.36，（03）.

[7]張建明.劉桂芹.劉慶修.王喜遷.煤礦井下坑道鉆機(jī)產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理模型與系統(tǒng)[J].煤田地質(zhì)與勘探.2010.38，（04）.