楊萬海

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

關(guān)鍵詞：綜采工作面；斷層；機(jī)電設(shè)備；損耗；對(duì)策

中圖分類號(hào)：TB

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

doi：10.19311/j.cnki.16723198.2017.14.095

1 前言

綜采工作面的推廣與運(yùn)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(chǔ)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(shí)有發(fā)生。這對(duì)于礦井作業(yè)高負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)的工況來說，其機(jī)電設(shè)備的超負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)也會(huì)受到環(huán)境與生產(chǎn)壓力上的影響，其中采煤機(jī)、刮板運(yùn)輸機(jī)等設(shè)備在遇到斷層地質(zhì)時(shí)，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(jī)電設(shè)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(duì)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(jī)電設(shè)備的使用量、維修量、替換周期等方面，來降低斷層地質(zhì)對(duì)礦井作業(yè)的機(jī)電設(shè)備的危害，提高其使用的壽命與工作效率，進(jìn)而促進(jìn)煤炭機(jī)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(qiáng)度的力度（地殼運(yùn)動(dòng)中的張力與壓力）在發(fā)生破裂面的同時(shí)沿著破裂處進(jìn)行明顯的相對(duì)移動(dòng)等運(yùn)動(dòng)構(gòu)造而成的，是構(gòu)造運(yùn)動(dòng)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(dòng)的方向的不同而不同，對(duì)巖層的完整性、連續(xù)性的破壞程度極高，極易受到風(fēng)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(duì)運(yùn)動(dòng)的狀況可以分為走向滑動(dòng)斷層（右滑斷層與左滑斷層）、傾向滑動(dòng)斷層、斜向滑動(dòng)斷層、剪狀/旋轉(zhuǎn)斷層等類型。斷層與地震的物質(zhì)運(yùn)動(dòng)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(duì)機(jī)電設(shè)備的磨損等危害，還需要減少地震對(duì)作業(yè)安全的消極影響。

3 過斷層對(duì)機(jī)電設(shè)備的影響

3.1 綜采工作面的機(jī)電設(shè)備運(yùn)用

依據(jù)煤層的厚薄、傾斜度不同，其綜采工作面的鋪設(shè)也不同，而其所運(yùn)用的機(jī)電設(shè)備型號(hào)也不盡相同，但是其類型大致可以分為采煤機(jī)、皮帶/刮板運(yùn)輸機(jī)、液壓支架、破碎機(jī)等設(shè)機(jī)電設(shè)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(jī)電設(shè)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(duì)運(yùn)輸機(jī)的危害

當(dāng)綜采工作面推進(jìn)到過斷層礦層時(shí)，需要對(duì)大量的矸石進(jìn)行輸送，極易造成運(yùn)輸機(jī)的超負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)，電動(dòng)機(jī)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(jìn)而影響工作面作業(yè)的進(jìn)度，安全性能下降（不能及時(shí)預(yù)防與應(yīng)對(duì)沖擊地壓等突發(fā)事故），增加檢護(hù)維修的成本，不利于礦企的長(zhǎng)遠(yuǎn)發(fā)展。

3.3 過斷層對(duì)采煤機(jī)的危害

采煤機(jī)在綜采工作面運(yùn)轉(zhuǎn)作業(yè)時(shí)，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(jī)的搖臂在切割巖層時(shí)所受到的載荷沖擊較大，電機(jī)發(fā)熱嚴(yán)重，造成了行星頭浮動(dòng)油封損壞，出現(xiàn)嚴(yán)重的漏油現(xiàn)象，且緊固螺栓出現(xiàn)電氣故障或斷裂，讓導(dǎo)向、平滑靴受到嚴(yán)重的磨損而使用壽命減少；同時(shí)，切割碎石防不勝防地落入運(yùn)輸機(jī)與采煤機(jī)的齒軌輪嚙合縫隙中，造成采煤機(jī)的牽引作用影響減少，降低了其牽引部件的功能發(fā)揮，進(jìn)而導(dǎo)致采煤機(jī)與運(yùn)輸機(jī)的運(yùn)行困難。

3.4 過斷層對(duì)破碎機(jī)的危害

由于斷層構(gòu)造的巖層硬度、強(qiáng)度過高，且礦井內(nèi)所遇到的斷層大多是“活動(dòng)斷層”，巖層之間的位移與地震活動(dòng)之間緊密聯(lián)系，這就給起著破碎巖層作用的破碎機(jī)增加了很大的負(fù)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(shí)起著關(guān)鍵力作用的破碎軸、破碎機(jī)錘頭因沖擊荷載過大而螺栓松動(dòng)、磨損失效。

4 應(yīng)對(duì)過斷層對(duì)機(jī)電設(shè)備危害的措施

4.1 設(shè)立日檢制度

礦用機(jī)電設(shè)備大多是由螺栓、電機(jī)等零部件組合而成的，而導(dǎo)致其磨損、故障的因素有很多，其中最為嚴(yán)重的就是因過載、荷載沖擊過大而引起的螺栓松動(dòng)、漏液等現(xiàn)象。這就需要建立起每日兩檢制度，在啟動(dòng)機(jī)電設(shè)備時(shí)，對(duì)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(jìn)行檢護(hù)，及時(shí)更換金屬沫或金屬顆粒過多的齒輪油，將磨損嚴(yán)重的刀頭、截齒重新更換，以便于保證機(jī)電設(shè)備以最優(yōu)的狀態(tài)進(jìn)入綜采工作面，提高作業(yè)的效率，為沖擊地壓活動(dòng)突發(fā)節(jié)約更多的疏散時(shí)間。同時(shí)，每日在檢修班停止機(jī)電設(shè)備的操作后，需要對(duì)齒軌輪、截齒、耦合縫隙等部位進(jìn)行清理，減少定期檢護(hù)的工作量，增加設(shè)備的使用壽命。

4.2 機(jī)電設(shè)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(jìn)行機(jī)電設(shè)備的選擇，特別是磨損程度最嚴(yán)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(jī)電設(shè)備。采煤工作面通過斷層，造成工作面采煤機(jī)截齒消耗量較大，從而影響采煤機(jī)齒套及齒座的使用壽命，應(yīng)選用一些加強(qiáng)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(shè)備的重復(fù)利用利率。

4.3 設(shè)備安裝工藝的優(yōu)化

由于每一個(gè)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(shí)的作業(yè)情況選擇了恰當(dāng)合理的機(jī)電設(shè)備，但是其安裝工藝仍然是遵循以往的安裝經(jīng)驗(yàn)與行業(yè)基本標(biāo)準(zhǔn)來進(jìn)行設(shè)備的安裝，這并不能滿足斷層地質(zhì)條件下對(duì)設(shè)備的特殊要求。此時(shí)，對(duì)機(jī)電設(shè)備的因時(shí)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(jī)時(shí)，為了保障運(yùn)輸機(jī)的高效運(yùn)行，需要讓采煤機(jī)的每一步距保持在其截齒深度以下，且在做其機(jī)窩時(shí)，要確保斜切段長(zhǎng)度≥40m，以便于確保其運(yùn)轉(zhuǎn)的速度保持在2m/s范圍內(nèi)；在運(yùn)輸機(jī)的安裝時(shí)，要確保其在推溜作業(yè)中的上下口進(jìn)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(shí)候應(yīng)進(jìn)行松動(dòng)爆破的方法進(jìn)行處理，但是在放松動(dòng)炮前，需使用廢舊皮帶對(duì)斷層放炮區(qū)域的支架立柱和活塞桿進(jìn)行防護(hù)，防止因放松動(dòng)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(jī)等機(jī)電設(shè)備在遇到過斷層綜采工作面時(shí)，雖然其地質(zhì)條件對(duì)設(shè)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(jìn)行設(shè)備的操作盲干，無疑是設(shè)備損耗、報(bào)廢的助推力。這就需要對(duì)井下設(shè)備操作人員進(jìn)行專業(yè)化的培訓(xùn)，再結(jié)合其自身的采煤設(shè)備操作經(jīng)驗(yàn)，將此工作面的所需設(shè)備數(shù)據(jù)編程進(jìn)設(shè)備的自動(dòng)化控制、預(yù)警系統(tǒng)中，將機(jī)械自動(dòng)化與人工專業(yè)化相結(jié)合，提高設(shè)備的操作靈活性、安全性。例如，在使用破碎機(jī)進(jìn)行巖層破裂時(shí)，需要將其電機(jī)的冷卻水保持正常，水壓≤3MPa，保持好30L/min的流量，電動(dòng)機(jī)與減速器的溫度控制在90℃以內(nèi)；而將采煤機(jī)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(jī)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(yùn)輸機(jī)時(shí)，特別是刮板運(yùn)輸機(jī)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(dòng)，整個(gè)設(shè)備的溫度也控制在90℃以內(nèi)。同時(shí)將這些數(shù)據(jù)編入進(jìn)各項(xiàng)機(jī)電設(shè)備的微型處理器程序中，結(jié)合自動(dòng)感應(yīng)預(yù)警裝置，形成人工操作為主、機(jī)械補(bǔ)充為輔的設(shè)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(yù)防與減少突發(fā)性地震所帶來的損害。

5 結(jié)束語

在高負(fù)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(duì)于運(yùn)輸機(jī)、采煤機(jī)等機(jī)電設(shè)備的運(yùn)行、安裝、檢護(hù)都帶來了不同程度的阻礙，其中尤以設(shè)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(qiáng)烈需求的市場(chǎng)環(huán)境下，從機(jī)電設(shè)備的選用、安裝工藝、操作技術(shù)等方面著手改進(jìn)優(yōu)化，建立日檢的工作制度，有助于增強(qiáng)設(shè)備的精心維護(hù)成效的提高，也能降低設(shè)備的故障率，減少高負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)作業(yè)的壓力，緩解市場(chǎng)供求矛盾。

參考文獻(xiàn)

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