梁 川

（陽(yáng)煤集團(tuán)安監(jiān)局， 山西 陽(yáng)泉 045000）

1 煤礦概況

山西某煤礦原設(shè)計(jì)采煤能力為500萬(wàn)t/a，經(jīng)過多年的技術(shù)創(chuàng)新以及機(jī)械化設(shè)備的引進(jìn)生產(chǎn)能力達(dá)800萬(wàn)t/a，并且該煤礦隨著煤炭開采生產(chǎn)需求的提升不斷加大了對(duì)采煤技術(shù)設(shè)備的科技投入[1]。為進(jìn)一步提高產(chǎn)量并滿足發(fā)展需要，該煤炭企業(yè)引進(jìn)了MG610/1400-WD型大功率掘煤機(jī)，在實(shí)際開采過程中不僅提高了單產(chǎn)平均工效而且大大降低了作業(yè)人員的勞動(dòng)強(qiáng)度。

2 MG610/1400-WD大功率采煤機(jī)的應(yīng)用

MG610/1400-WD大型設(shè)備其結(jié)構(gòu)形式為橫向布置的方式，機(jī)械傳動(dòng)鏈全部采用圓柱直齒輪具有傳動(dòng)效率高、結(jié)構(gòu)維護(hù)、安裝簡(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn)。減速器、行走箱以及驅(qū)動(dòng)輪組件均可由老塘側(cè)抽出，電氣元件高度集成可進(jìn)行快速、簡(jiǎn)便的整機(jī)維修與養(yǎng)護(hù)。調(diào)高液壓元件技術(shù)可靠、性能穩(wěn)定，在系統(tǒng)搖臂不調(diào)高時(shí)處于空載狀態(tài)，液壓系統(tǒng)為集成閥塊結(jié)構(gòu)其連接方式可靠，管線路程較少并且設(shè)有手動(dòng)換液閥，在緊急情況可實(shí)現(xiàn)自動(dòng)調(diào)高。電控系統(tǒng)結(jié)構(gòu)緊湊，其電氣元件均設(shè)置在電控內(nèi)部，并且除泵電機(jī)外其他各電機(jī)均設(shè)有溫度保護(hù)裝置[2]。主要技術(shù)參數(shù)如表1所示。

表1 大功率采煤機(jī)技術(shù)參數(shù)

山西某煤礦8201工作面煤層厚1.5～3.0 m，煤炭開采方式為綜采機(jī)械化長(zhǎng)壁式走向，煤層厚度變化穩(wěn)定，煤種類型以半亮型為主。綜采面可采長(zhǎng)度和傾斜長(zhǎng)度分別為1 680 m和210.5 m，在8201工作面實(shí)際開采過程中MG610/1400-WD型大功率采煤機(jī)具有較高的生產(chǎn)能力和良好的工作性能，每刀割煤耗時(shí)約50 min，先后對(duì)礦區(qū)的3個(gè)異常面完成割煤推進(jìn)，不僅按照預(yù)期完成了目標(biāo)產(chǎn)量，而且解決了過斷層、夾矸以及截割硬煤等技術(shù)難題。該煤礦先后創(chuàng)下了山西省煤炭開采單面最高日、月產(chǎn)量記錄并取得了巨大經(jīng)濟(jì)效益，然而在煤炭開采過程中MG610/1400-WD設(shè)備同樣呈現(xiàn)出一系列的電氣和機(jī)械方面的問題故障。

2.1 故障分析

1）行走箱磨損嚴(yán)重。造成行走箱故障的主要原因有滑靴耐磨強(qiáng)度不夠引起的磨損現(xiàn)象嚴(yán)重和注油不足、日常維護(hù)不到位引起的軸承燒死故障。大功率采煤機(jī)因具有較大的自身重量，因此制造滑靴的材料往往因?yàn)閺?qiáng)度不夠造成行走箱的磨損現(xiàn)象較為嚴(yán)重。從該煤礦8201工作面的實(shí)際應(yīng)用情況可以發(fā)現(xiàn)，工作面共更換滑靴3個(gè)并且對(duì)磨損面的修復(fù)時(shí)通常采用E707焊條進(jìn)行逐個(gè)堆焊，由于磨損面積較大且修復(fù)材料有限，因此采用該修復(fù)方式不僅浪費(fèi)材料，而且工作效率較低不利于煤礦的正常生產(chǎn)運(yùn)行。

2）搖臂齒箱密封受損嚴(yán)重。在該機(jī)械設(shè)備采煤過程中發(fā)存在漏油的情況，調(diào)查顯示其主要是由密封裝置損壞引起的，深入分析其原因主要為二級(jí)星減速器外側(cè)的調(diào)心軸承與浮動(dòng)裝置存在較大的游隙，沿軸向軸承竄動(dòng)并超出允許的最大浮動(dòng)量；采煤過程中行星頭與煤機(jī)滾筒之間的間隙太小并產(chǎn)生淤煤，煤分進(jìn)入齒箱后淤積并難以排除進(jìn)而對(duì)浮動(dòng)密封箱造成損壞引起漏油現(xiàn)象。

3）鉸接銷軸斷裂。搖臂鉸接銷軸斷裂其主要原因?yàn)殒i緊螺母在割煤過程中因搖臂上下運(yùn)動(dòng)和機(jī)身振動(dòng)影響較易出現(xiàn)松動(dòng)引起銷軸的竄動(dòng)。如不能及時(shí)檢修并發(fā)現(xiàn)處理則可引起銷軸的竄出脫落進(jìn)而造成相鉸接的兩耳座中單耳座受力，最終引起銷軸斷裂和耳座開裂。

4）采煤機(jī)支撐腿斷裂及工控機(jī)性能不良。在大功率采煤機(jī)割煤過程中因支撐腿的強(qiáng)度或厚度不夠造成煤壁側(cè)支撐腿受力過大進(jìn)而引起斷裂現(xiàn)象。工控機(jī)性能處于不穩(wěn)定狀態(tài)表現(xiàn)為故障率高、白屏顯示頻繁以及散熱效果不好等方面。并且在采煤過程中還出現(xiàn)過上截割電機(jī)不啟動(dòng)而油泵自動(dòng)開啟以及顯示屏不顯示溫度的現(xiàn)象，通過調(diào)查分析發(fā)現(xiàn)外圍路線故障為引起上述現(xiàn)象的主要因素。工況機(jī)備件成本高、造價(jià)昂貴，一旦出現(xiàn)故障將對(duì)生產(chǎn)帶來(lái)不利影響甚至影響到正常的生產(chǎn)運(yùn)行。

5）電阻發(fā)熱燒損，變頻器崩燒。根據(jù)煤機(jī)電氣理論對(duì)變頻器進(jìn)行深入分析，在接入電源的瞬間，主變頻器整流橋可徑流較大的沖擊電流并進(jìn)入濾波電容，在較大的沖擊作用下整流橋極易出現(xiàn)損害甚至引起電源電壓的瞬時(shí)下降，進(jìn)而對(duì)整個(gè)電氣設(shè)備造成干擾。雖然與限流電阻并聯(lián)的短路開關(guān)處于閉合狀態(tài)但在較大沖擊電流作用下仍然可出現(xiàn)電阻發(fā)熱燒壞，變頻器燒壞等問題。

6）截割電機(jī)損壞。在實(shí)際應(yīng)用時(shí)刮板機(jī)尾部或頭部出現(xiàn)高于0.3 m的剎底幅度時(shí)可發(fā)生齒條與截割電機(jī)的接觸，進(jìn)而產(chǎn)生干擾引起電機(jī)端蓋變形損壞。并且在施工過程中極易引起電機(jī)的冷卻水堵塞并引起冷卻效果的降低?？紤]到電機(jī)在煤礦井下易潮濕等現(xiàn)象，其線圈絕緣性能降低從而引起電機(jī)損壞。

2.2 改進(jìn)措施

1）改進(jìn)鎖緊方式。針對(duì)銷軸來(lái)回竄動(dòng)的現(xiàn)象，可考慮對(duì)兩端采用緊縮和固定的方式其進(jìn)行改進(jìn)，不僅可有效降低其斷裂概率，而且有利于礦井下的檢修與維護(hù)工作的開展。

2）選取高質(zhì)量進(jìn)口軸承以及浮動(dòng)密封環(huán)元件。為避免搖臂齒箱損壞和漏油現(xiàn)象可分別從以下兩個(gè)角度對(duì)其進(jìn)行改進(jìn)。為降低軸向竄動(dòng)量和軸承的游隙可采用雙列推力軸承和密封性較好的密封環(huán)進(jìn)行改進(jìn)，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)減速器的有效保護(hù)；利用兩個(gè)并列調(diào)心軸承對(duì)之前惰輪上的一個(gè)調(diào)心軸進(jìn)行改進(jìn)，可有效避免因定位困難、齒輪擺動(dòng)等對(duì)軸承使用壽命的傷害。

3）改進(jìn)滑靴采用高強(qiáng)耐磨材料。為防止煤機(jī)掉道并降低滑靴單位面積的受壓力，生產(chǎn)廠家需要增大滑靴長(zhǎng)度降低滑靴與齒輪的接觸面積，從根本上解決耐磨強(qiáng)度低的問題；另一方面可從原材料力學(xué)性能角度考慮，為增加單件使用時(shí)間降低構(gòu)建磨損量可采用高強(qiáng)度耐磨鋼板。改進(jìn)后的滑靴表現(xiàn)出良好的應(yīng)用性能和效果。

4）改進(jìn)采煤機(jī)的支撐腿。將小滑靴和支撐站板的厚度、強(qiáng)度進(jìn)行改進(jìn)，由厚度分別為70 mm、195 mm的支撐站板和小滑靴改進(jìn)成厚度為90 mm、230 mm的厚度，并且可對(duì)小滑靴的耐磨強(qiáng)度進(jìn)行提升和改進(jìn)。

5）改進(jìn)工控機(jī)工作穩(wěn)定性。在8201工作面中工控機(jī)故障率較高，其主要原因與性能設(shè)計(jì)相關(guān)，針對(duì)礦井下的特殊環(huán)境該工控機(jī)不能滿足實(shí)際要求，因此可聯(lián)系生產(chǎn)廠家采用穩(wěn)定性更好的軍用機(jī)型對(duì)工控機(jī)進(jìn)行改進(jìn)，同時(shí)根據(jù)實(shí)際情況合理增設(shè)冷水或冷風(fēng)裝置，提升冷卻效果。建議使用啟動(dòng)控制按鈕替代變頻器復(fù)位按鈕，為實(shí)現(xiàn)限流電阻處于短期工作狀態(tài)可對(duì)控制短路開關(guān)的通斷利用外部信號(hào)進(jìn)行操作，由此可有效避免變頻器過熱損壞的現(xiàn)象。

6）針對(duì)截割電機(jī)故障進(jìn)行改進(jìn)。為避免電機(jī)內(nèi)部進(jìn)水受潮可在煤壁段策增設(shè)密封結(jié)構(gòu)或采用老塘側(cè)端頭進(jìn)水方式等。

3 應(yīng)用效果

對(duì)MG610/1400-WD采煤機(jī)進(jìn)行改進(jìn)后并應(yīng)用于采煤實(shí)踐，該設(shè)備的故障統(tǒng)計(jì)結(jié)果如表2所示。實(shí)踐表明，改進(jìn)后的機(jī)械設(shè)備不僅可大大降低了其采煤故障概率，而且在很大程度上提高了整機(jī)的可靠性，有利于提升工作面的產(chǎn)煤量并降低采煤成本，具有良好的經(jīng)濟(jì)效益和使用性能[3]。

表2 改進(jìn)后的故障概率統(tǒng)計(jì)結(jié)果

4 結(jié)論

大功率采煤機(jī)技術(shù)設(shè)備的應(yīng)用對(duì)于煤炭企業(yè)的發(fā)展具有重要意義，然而在應(yīng)用中經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)一系列的故障。通過采取一定的改進(jìn)措施降低設(shè)備故障概率，而且可顯著提高煤礦的采煤效率，降低維修成本和工作人員勞動(dòng)力，具有良好的經(jīng)濟(jì)效果和使用性能，改進(jìn)后的采煤設(shè)備更加安全、高效。