純水液壓傳動技術(shù)在煤礦采掘中的應(yīng)用

陳　孝

（山西南煤集團(tuán)南莊公司，山西　陽泉　045000）

引言

傳統(tǒng)的煤礦采掘機(jī)械在實(shí)際應(yīng)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(fā)展時(shí)期，科技的高速發(fā)展帶動了各行各業(yè)技術(shù)的改革，人們對于生產(chǎn)中的安全要求越來越高，在純水液壓傳動技術(shù)出現(xiàn)之后，在煤礦采掘行業(yè)中出現(xiàn)了一場技術(shù)革命。這一技術(shù)的出現(xiàn)和應(yīng)用，所帶來的不僅是生產(chǎn)效率的提高，還在一定程度上推動了煤礦產(chǎn)業(yè)的結(jié)構(gòu)調(diào)整與產(chǎn)業(yè)鏈的拓展，節(jié)約了生產(chǎn)成本，從而進(jìn)一步推動了企業(yè)生產(chǎn)機(jī)械化和自動化的發(fā)展。

1　液壓傳動技術(shù)的概念

對于流體傳動的過程來說，液壓傳動技術(shù)是這一傳動過程的關(guān)鍵內(nèi)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(zhì)來進(jìn)行的，具有十分科學(xué)的工作原理。其原理是在液壓泵的助力下，使得原動力機(jī)的機(jī)械性能與液體壓力之間可以相互進(jìn)行轉(zhuǎn)換，進(jìn)而使液體壓力所產(chǎn)生的能量在每個(gè)管路與控制閥的作用下進(jìn)行轉(zhuǎn)換，并最終通過液壓當(dāng)中的執(zhí)行單元實(shí)現(xiàn)機(jī)械能的產(chǎn)生，使工作機(jī)構(gòu)得以運(yùn)行，使直線的往復(fù)運(yùn)動以及回轉(zhuǎn)運(yùn)動得以持續(xù)進(jìn)行。

2　純水液壓傳動技術(shù)的優(yōu)勢以及分類

2.1　純水液壓傳動技術(shù)的主要優(yōu)勢

目前，純水液壓技術(shù)的應(yīng)用主要集中于食品加工的生產(chǎn)流程中，較少在煤礦開采中應(yīng)用，它具有安全性較高、抗燃性較好以及散熱性較強(qiáng)等一些特征。純水較小的壓縮系數(shù)是造就容積損失比較小的原因，與石油型的液壓傳動技術(shù)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(bǔ)償，這樣可以在很大程度上保障執(zhí)行元件的精確度。同時(shí)，由于液壓的元器件具有質(zhì)量輕、體積小的特點(diǎn)，在轉(zhuǎn)速相同的情況下，液壓泵的質(zhì)量僅為電機(jī)的1/10左右，當(dāng)傳輸功率相同時(shí)，其馬達(dá)的體積也僅為電動機(jī)的1/10左右。

2.2　純水介質(zhì)的分類

在液壓技術(shù)當(dāng)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(jīng)過處理的和沒有經(jīng)過處理的。與經(jīng)過處理的相比，沒有經(jīng)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(zhì)可以滿足液壓系統(tǒng)運(yùn)作的條件，這也是目前純水液壓傳動技術(shù)最主要的發(fā)展趨勢。

3　純水液壓傳動技術(shù)在煤礦采掘中的應(yīng)用

當(dāng)前在煤礦機(jī)械中的液壓系統(tǒng)里，通常采用的是乳化液。然而因?yàn)槿榛旱膬r(jià)格比較昂貴，并且不容易運(yùn)輸及存儲，乳化液在進(jìn)行使用時(shí)，需要經(jīng)過一些要求比較高的工序。比如說在進(jìn)行配置的時(shí)候，應(yīng)采用專門的器械進(jìn)行裝置，這是因?yàn)槿斯みM(jìn)行攪拌會導(dǎo)致乳化液混合不夠均勻，經(jīng)常會使液壓支架中的機(jī)械發(fā)生不正常的損壞，為此需要采用專門的設(shè)備對配置完的乳化液進(jìn)行儲存，以免細(xì)菌的產(chǎn)生導(dǎo)致其對質(zhì)量產(chǎn)生一定的影響。同時(shí)還應(yīng)將其運(yùn)輸?shù)骄虏趴梢赃M(jìn)行使用，操作起來比較費(fèi)時(shí)，質(zhì)量不容易控制，而且排放時(shí)對環(huán)境污染比較大[1]。

然而，如果通過采用純水的液壓傳動時(shí)，就不會出現(xiàn)使用中的任何問題，相比而言只需要對水質(zhì)進(jìn)行控制就可以。但是由于純水介質(zhì)的使用，對材料的甄選及其設(shè)計(jì)必然會出現(xiàn)一些問題。為此可見，將純水代替乳化液在煤礦機(jī)械當(dāng)中具有非常大的應(yīng)用價(jià)值。

3.1　在煤礦液壓鑿巖機(jī)械設(shè)備上的應(yīng)用

對于氣動鑿巖機(jī)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(jì)70年代就產(chǎn)生了以高壓液體充當(dāng)動力介質(zhì)的鑿巖機(jī)，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(shù)不斷地發(fā)展，各個(gè)煤礦企業(yè)也將純水液壓技術(shù)使用到采礦當(dāng)中。在90年代，純水傳動的手持式鑿巖機(jī)被南非礦山機(jī)構(gòu)研制出來，該設(shè)備在進(jìn)行工作時(shí)沒有油霧以及廢氣排放，并且使得煤礦作業(yè)環(huán)境得到了極大的改善，噪聲相比氣動鑿巖機(jī)減少了近20 dB，冷卻效果增強(qiáng)了很多，且成本降至40%左右[2]。

3.2　在煤礦液壓錨桿的支護(hù)鉆設(shè)備上的應(yīng)用

曾經(jīng)被廣泛使用的煤礦液壓描桿支護(hù)鉆設(shè)備主要有掘錨機(jī)及單體式的液壓錨桿鉆機(jī)，由于該設(shè)備的系統(tǒng)比較容易發(fā)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(jī)，由于其導(dǎo)熱性比較好，可以降低系統(tǒng)的過熱性，并且不會造成任何的污染，故可以將純水的優(yōu)點(diǎn)應(yīng)用到支護(hù)設(shè)備當(dāng)中。

3.3　在煤礦液壓煤層鉆設(shè)備上的應(yīng)用

盡管如今我國采煤設(shè)備發(fā)展的比較迅速，但依舊存在較多的炮采工作面，在今后的時(shí)間里，由于人員以及地質(zhì)條件的影響，其炮采工作面中的數(shù)量將不會減少很多。在當(dāng)前，炮采工作面經(jīng)常采用煤電鉆設(shè)備進(jìn)行煤壁鉆孔，它存在的主要缺點(diǎn)是其在實(shí)現(xiàn)濕式鉆孔時(shí)，需要外加一個(gè)供水的裝置，然而這種裝置因?yàn)榻Y(jié)構(gòu)較為復(fù)雜和故障多，在煤礦現(xiàn)場當(dāng)中很少得到使用。另一方面，煤電鉆當(dāng)中的電纜因機(jī)械設(shè)備與矸石之間的碰撞使其容易發(fā)生破裂，這是產(chǎn)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(shè)備工況不是很惡劣，系統(tǒng)要求也不高，為此可以得到廣泛使用。

4　純水液壓傳動技術(shù)研究現(xiàn)狀以及發(fā)展趨勢

目前，在純水液壓傳動技術(shù)的實(shí)際應(yīng)用中，尚存在一定的技術(shù)難點(diǎn)，所以在技術(shù)難點(diǎn)較大的煤礦采掘領(lǐng)域中對該技術(shù)的應(yīng)用較少，而現(xiàn)階段應(yīng)用較多的是技術(shù)規(guī)模較小的食品加工領(lǐng)域。該技術(shù)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(shù)中傳動中的控制、元件、材料以及介質(zhì)。

由于煤礦采掘現(xiàn)場的生態(tài)環(huán)境太過惡劣，再加上傳統(tǒng)的液壓傳動技術(shù)中所使用的石油型、乳化型材料，給煤礦采掘現(xiàn)場的生態(tài)環(huán)境造成了嚴(yán)重的破壞，這與現(xiàn)在的綠色生產(chǎn)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(tǒng)的煤礦采掘方式需要很高的生產(chǎn)成本，這對煤礦采掘以及煤礦產(chǎn)業(yè)的發(fā)展造成了嚴(yán)重的阻礙。但純水液壓技術(shù)的出現(xiàn)與發(fā)展，很好地彌補(bǔ)了傳統(tǒng)機(jī)械的不足，該技術(shù)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(fā)揮，極大地節(jié)約了生產(chǎn)的成本，改變了該技術(shù)中因磨損等因素造成的技術(shù)難題，有力地促進(jìn)了煤炭行業(yè)的發(fā)展[3]。

5　結(jié)語

純水液壓傳動技術(shù)經(jīng)過了多個(gè)階段的研究之后逐漸走向成熟，并開始被煤礦開采領(lǐng)域應(yīng)用，這對煤礦開采技術(shù)來說是一種質(zhì)的飛躍。純水液壓傳動技術(shù)在煤礦采掘中的應(yīng)用，可以極大地提高煤礦采掘的生產(chǎn)效率、安全效率，同時(shí)，還可以使生態(tài)環(huán)境得到極大的保護(hù)。

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

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

[3]韓文靜，張學(xué)武，湯其建.礦用水液壓機(jī)械材料性能特點(diǎn)及應(yīng)用現(xiàn)狀[J].材料研究與應(yīng)用，2016（22）：81-83.