EBZ系列掘進(jìn)機(jī)外噴霧系統(tǒng)的改進(jìn)

杜 超

（山西煤炭運(yùn)銷集團(tuán)華陽煤業(yè)有限公司，山西晉城 048012）

0 引言

掘進(jìn)機(jī)所具有的功能為對工作面巷道進(jìn)行迅速掘進(jìn)，以保證工作面生產(chǎn)的安全性。隨著自動化水平的飛速提升，掘進(jìn)機(jī)運(yùn)行過程中所產(chǎn)生的粉塵濃度也會不斷提升，較高濃度的粉塵將會對工作面掘進(jìn)的速度及安全造成極大的威脅。在掘進(jìn)的過程中，盡管掘進(jìn)機(jī)內(nèi)部配置有內(nèi)、外噴霧裝置，但是掘進(jìn)機(jī)內(nèi)部的設(shè)備因綜采作業(yè)面所具有的水壓及水質(zhì)狀況而無法發(fā)揮自身的效果。其中，水封受損、噴嘴受堵等現(xiàn)象最為常見，最終將會對綜采作業(yè)面生產(chǎn)的安全性及作業(yè)人員的健康造成極大的威脅。本文選用了EBZ系列的掘進(jìn)機(jī)來開展研究[1]。

1 EBZ系列掘進(jìn)機(jī)問題概述

EBZ系列型號的掘進(jìn)機(jī)是目前我國關(guān)鍵掘進(jìn)工作面所常用的掘進(jìn)機(jī)，該掘進(jìn)機(jī)具有較多的優(yōu)勢，如較強(qiáng)的穩(wěn)定性、較大的截割面積、較便捷的維修等，但是在實(shí)際運(yùn)行的過程中也存在一定的不足，如：

（1）EBZ系列掘進(jìn)機(jī)安裝的內(nèi)噴霧系統(tǒng)無法正常運(yùn)行，外噴霧系統(tǒng)出現(xiàn)了缺少壓力的問題；

（2）綜采作業(yè)面的水質(zhì)出現(xiàn)了問題，極易導(dǎo)致噴嘴產(chǎn)生堵塞現(xiàn)象；

（3）EBZ系列掘進(jìn)機(jī)安裝的外噴霧系統(tǒng)不具有完善的噴嘴結(jié)構(gòu)，其設(shè)計(jì)存在一定的問題；

（4）EBZ系列掘進(jìn)機(jī)安裝的噴霧系統(tǒng)是由地面為其提供水源，因而存在較大的壓力波動，導(dǎo)致外噴霧系統(tǒng)不具備充足的流量[2]。

2 EBZ系列掘進(jìn)機(jī)外噴霧系統(tǒng)的改進(jìn)措施

2.1 改善綜采工作面水質(zhì)

對掘進(jìn)機(jī)內(nèi)部噴霧系統(tǒng)的水源進(jìn)行嚴(yán)格監(jiān)管，對供水系統(tǒng)所提供的水質(zhì)進(jìn)行軟化，保證噴霧系統(tǒng)中的供水系統(tǒng)不具備較多的雜質(zhì)。另外，對水源進(jìn)行嚴(yán)格的過濾，確保噴嘴及泵流道維持較好的暢通性。對水源的供水系統(tǒng)進(jìn)行嚴(yán)格檢查，特別是噴嘴與過濾器，一旦出現(xiàn)故障，就必須立刻處理。

2.2 增設(shè)高壓噴霧泵及水源

由于該類型的掘進(jìn)機(jī)在實(shí)際工作中常常因不具備足夠的水壓而出現(xiàn)供水缺乏的問題，因此為該類型的掘進(jìn)機(jī)加設(shè)高壓噴霧泵、增加水源，并且將噴霧系統(tǒng)的壓力設(shè)置為7～23 MPa，促使水源壓力可以滿足內(nèi)、外噴霧系統(tǒng)的水壓要求。地面供水系統(tǒng)所提供的水源在經(jīng)過過濾器、截止閥等元件之后而進(jìn)入到噴霧泵內(nèi)。水源可以在噴霧泵之中得到有效的加壓處理，處理之后的水源在經(jīng)過相應(yīng)的閥口分別進(jìn)入內(nèi)噴霧和外噴霧的系統(tǒng)中[3]。

這種存在壓力的水源經(jīng)過減壓閥得到減壓處理，當(dāng)壓力為2 MPa時(shí)，分別通過冷卻切割電機(jī)之后引進(jìn)霧狀噴嘴噴射出和經(jīng)過油箱冷卻器之后引進(jìn)線型噴嘴噴射出。

當(dāng)掘進(jìn)機(jī)停止運(yùn)行之后，以上所加設(shè)的高壓噴霧泵可以不用停止運(yùn)行，只需要關(guān)掉內(nèi)、外噴霧系統(tǒng)的截止閥，當(dāng)壓力達(dá)到7 MPa的時(shí)候，噴霧泵將會自動卸荷，導(dǎo)致高壓噴霧系統(tǒng)中的水源進(jìn)入到水箱之中。當(dāng)掘進(jìn)機(jī)繼續(xù)運(yùn)行時(shí)，截止閥將會啟動，水壓持續(xù)降低到卸荷閥所設(shè)置的壓力時(shí)，噴霧泵將會持續(xù)為噴霧系統(tǒng)提供水源[4]。

2.3 改造噴霧結(jié)構(gòu)

通過對噴霧系統(tǒng)的工作原理進(jìn)行詳細(xì)研究，應(yīng)當(dāng)遵照下列幾點(diǎn)原則來改善噴嘴的結(jié)構(gòu)：

（1）確保噴嘴出水點(diǎn)所處位置與目的地之間存在的距離大于噴嘴的霧化點(diǎn)，促使噴嘴噴射出的液體可以得到充足的霧化；

（2）最大化地清除噴水點(diǎn)與目的地之間存在的障礙，以避免出水的霧化工作受到障礙物的影響；

（3）保證噴嘴的安裝不會因周圍物件的碰撞而出現(xiàn)脫落。

根據(jù)以上這些原則來改善掘進(jìn)機(jī)安裝的外噴霧裝置，圖1所示為外噴霧裝置的結(jié)構(gòu)圖。由于該裝置是遵照順時(shí)針的方向進(jìn)行安裝的，因此在掘進(jìn)的過程中，噴嘴與截齒之間將會卡有小石頭，從而對出水的霧化效果造成較大的影響，即便完成霧化的噴霧也不能到達(dá)工作面，從而對噴霧降塵的效果造成了極大的影響[5]。

圖1 原噴霧結(jié)構(gòu)示意圖

圖2 改造后噴霧結(jié)構(gòu)示意圖

基于以上這些不足，將圖1所示的噴嘴結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化改良，其結(jié)果如圖2所示。由圖可知，在將噴嘴進(jìn)行改良之后，其安裝部位由以往的截割頭體轉(zhuǎn)變?yōu)榍耙欢谓佚X的底部上。在實(shí)際運(yùn)行的過程中，出水可以由截割頭經(jīng)過前一截齒的底部傳輸?shù)絿娮焯?，再通過噴嘴噴出到后一截齒的周圍，因其安裝結(jié)構(gòu)較為特殊，使出水路徑維持順暢，從而使降塵、潤滑的效果得到最大化的發(fā)揮[6]。

3 改造前后噴嘴結(jié)構(gòu)對比

（1）將以往的銳角噴霧結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化改良，改良之后的噴霧結(jié)構(gòu)將轉(zhuǎn)變?yōu)橹苯腔虼笥谥苯?，使其可以完全覆蓋齒尖。另外，增加噴嘴的角度可以有效避免噴嘴與截齒之間的堵塞；

（2）將噴嘴的安裝形式進(jìn)行改良之后，可以極大縮短出水的行走距離，緩解落石對噴霧造成的阻礙；

（3）在將噴嘴的安裝方式加以改良之后，保證其隱藏于前一截齒的齒座中，從而使其免受周邊物品的撞擊，極大延長了噴嘴的使用壽命；

（4）通過運(yùn)用工裝形式將改良之后的噴嘴固定在截齒的齒座上，改善了焊接對齒座造成的損壞，這種方法增強(qiáng)了噴霧路徑的精準(zhǔn)度，使噴霧的效果得到了改善[7]。

4 改進(jìn)效果

將以上改良之后的噴霧系統(tǒng)運(yùn)用到某煤礦掘進(jìn)作業(yè)面的掘進(jìn)機(jī)中，并將粉塵的濃度作為一種判斷噴霧效果的參數(shù)，對改良之后的應(yīng)用效果進(jìn)行比較分析。本文選擇與掘進(jìn)工作面相距20 m的進(jìn)風(fēng)側(cè)和回風(fēng)側(cè)兩個部位來檢測粉塵的濃度，其對比狀況如表1所示。通過對表1進(jìn)行分析可知，在將外噴霧系統(tǒng)進(jìn)行改良之后，其除塵效果取得了較大的提升。

表1 外噴霧系統(tǒng)改進(jìn)效果對比表

通過實(shí)施事先制定的方案可知，與以往的噴霧效果相比，改良之后的噴霧設(shè)備具有更好的除塵效果，并且通過對噴霧系統(tǒng)的噴頭進(jìn)行改善，使截齒的損耗量和企業(yè)生產(chǎn)的成本均得到極大降低。

4.1 使用前后效果比較

本煤礦自改良噴霧系統(tǒng)之后，通過分析2個多月的運(yùn)行結(jié)果可知，該裝置可以正常運(yùn)行，能夠?qū)崿F(xiàn)噴霧除塵的作用。現(xiàn)場運(yùn)行時(shí)，通過采用測塵儀來檢測改良噴嘴之后的掘進(jìn)工作面，結(jié)果表明其粉塵濃度低于未使用之前粉塵量的50%。

4.2 提高經(jīng)濟(jì)效益

在將掘進(jìn)機(jī)的噴霧系統(tǒng)進(jìn)行改良之后，噴霧出水不僅可以發(fā)揮降塵的效果，而且可以冷卻截齒，同時(shí)因過高的壓力，導(dǎo)致噴霧水對截齒與其底座的結(jié)合部位造成了沖擊，降低了結(jié)合部位煤矸的積壓，使截割頭旋葉上部的截齒可以靈活運(yùn)轉(zhuǎn)、磨損均勻，延長了截齒的使用期限。

4.3 改善作業(yè)環(huán)境

通過運(yùn)用改良之后的掘進(jìn)機(jī)，巷道中的粉塵濃度得到極大降低，現(xiàn)場工作人員的可視度得到極大提升。未應(yīng)用之前，掘進(jìn)機(jī)的主輔司機(jī)幾乎沒有辦法看清截割頭運(yùn)行的軌跡，因此在進(jìn)行截割的時(shí)候，只能依靠經(jīng)驗(yàn)來進(jìn)行，停止運(yùn)行、吹散灰塵之后，待清楚觀察截割狀況之后再進(jìn)行掘進(jìn)工作，特別是運(yùn)用架廂支護(hù)的掘進(jìn)巷道之后，極易導(dǎo)致金屬支架被割垮，產(chǎn)生安全事故。而在應(yīng)用改良之后的掘進(jìn)機(jī)時(shí)，主輔司機(jī)的可視度增強(qiáng)，可以清楚觀察到截割頭的運(yùn)行軌跡，中途不需要停止運(yùn)行，提高了截割的效率。并且隨著工作環(huán)境的不斷改善，工作人員患有職業(yè)病的概率不斷降低，因此愈來愈多的員工開始接受掘進(jìn)機(jī)操作的培訓(xùn)，有效地解決了掘進(jìn)機(jī)司機(jī)短缺的問題[8]。

5 結(jié)束語

通過對掘進(jìn)機(jī)的外噴霧系統(tǒng)運(yùn)行過程中產(chǎn)生的問題進(jìn)行分析研究，對其進(jìn)行優(yōu)化改良，使綜采工作面的粉塵濃度得到極大降低，外噴霧系統(tǒng)中的水系統(tǒng)基本不會出現(xiàn)故障，通過在掘進(jìn)機(jī)上的實(shí)際應(yīng)用，極大提升了機(jī)器運(yùn)行的噴霧除塵效果，有助于增強(qiáng)生產(chǎn)的安全性及能力，確保了工作人員的健康，并且降低了經(jīng)濟(jì)損失。通過運(yùn)用改良之后的噴霧系統(tǒng)，每年大約可節(jié)省15萬元的截齒成本，隨著該項(xiàng)技術(shù)的深入應(yīng)用，綜合機(jī)械化生產(chǎn)及掘進(jìn)將會取得較高的經(jīng)濟(jì)效益。