邊 越

（同煤集團機電管理處， 山西 大同 037003）

引言

同煤鄂爾多斯色連一礦采煤機從2019 年3月中旬正式開采以來，發(fā)現采煤機在機頭處臥底不足，有漂溜現象，需多次強制臥底或人工清理，影響生產進度。經認真排查后，發(fā)現煤機油缸有30～70 mm 行程退不到位。為了解決這一問題，技術人員在現場進行了詳細的勘察并給出了多種方案。最終通過詳細的分析解決了這一問題。

1 原因分析及解決方案

1.1 油缸鉸接處積煤

油缸與牽引鉸接處易囤積黏性較高的煤巖泥，并不易脫落，經油缸端面密封蓋擠壓后，形成“限位套”，造成回拉受阻，見圖1。

圖1 煤泥構成的“限位套”

經清理后，再次臥底，間隙不足1 cm，符合設計要求，如圖2。

1.1.1 增加保護罩

通過清理該處煤泥，油缸順利歸位，因此可以在該處增加保護罩，這樣能有效減少煤泥堆積，但因油缸為活動單元，無法實現護罩在油缸全部行程中阻止煤泥侵入油缸運行空隙，所以這種方法并不能完全避免該問題。

使用保護罩存在的問題：保護罩與牽引殼體的連接，如用螺紋連接，需在殼體加工螺紋孔，但用焊接，將無法清理堆積的煤泥。

圖2 清理后油缸歸位

此處需要的是經常性的清理。人員在煤壁側經常清理是不安全的，需要找到一種方便快捷的方式完成油缸“限位套”的清理，或者使用其他方式避免對油缸堆積煤泥的清理。經過技術人員分析可以調整油缸的安裝方向。

1.1.2 調整油缸安裝方向

調整油缸安裝方向，即改倒裝為正裝，并將活塞桿耳朵處倒角。這樣可以改變油缸在回程時油缸桿的運行位置，提高活塞桿的高度。在整個油缸伸縮過程中，油缸的導向套處均處于上下擺動的過程中，增加煤泥在油缸上的附著難度從而減少煤泥在油缸處的堆積，如圖3。

圖3 油缸連接頭

調整油缸安裝方向存在的問題：

1）活塞桿完全暴露。掉落的矸石容易砸傷、刮傷活塞桿的鍍鉻層，使油缸在行程過程中損壞密封圈。長時間運行還會導致油缸竄液減少油缸的工作阻力。矸石和煤炭甚至擠壓活塞桿使其變形，導致油缸失效損壞。使用該方案同時會減少油缸密封圈的使用壽命。

2）因進出油口位置變化，下油口成為上油口為了減少跌落的煤炭對油缸油口的損傷，同時避免油缸和搖臂機體的物理干涉。油缸需重新設計制造，這樣會導致該種機型的采煤機的油缸成為特殊備件，增加備品備件的投入，同時該位置的油缸因工況特殊需要的備件數量也比通用設備更多。

3）煤機從未使用過油缸正裝方式，可能存在不確定性因素。比如改變搖臂上下運行的穩(wěn)定性。正裝這種方式能否避開機械自鎖是需要實驗才能確定的。正裝后油缸的載荷情況發(fā)生了變化，由桿受力變?yōu)榱烁资芰?，實驗需驗證油缸在這種受力情況下能否承受載荷，運行壽命是否會受到影響。

1.2 搖臂行星頭下方積煤

煤機在無牽引速度強制臥底時，油缸退不到底。此油缸缸徑280 mm，活塞桿外徑160 mm，在20 MPa工作壓力時，推力為830.5 kN，拉力為428.6 kN，在油缸有3～5 cm 未退回的工況下，油缸拉力在行星頭處的切向分力約100 kN，折合滾筒及搖臂自重，再累計滾筒的截割反力，最終行星頭處受下壓合力不超16 t，不足以擠碎已被壓緊的煤，如圖4。

圖4 滾筒向下擠壓下方煤

解決辦法：在機頭臥不動時給予反向牽引，行走1 m 后，再切換牽引方向，整個動作過程需持續(xù)按下搖臂下降按鈕。這種方法需要采煤機司機有嫻熟的操作技巧。實用性較高。

1.3 原始配套誤差

刮板機銷軌頂面距地面高度在配套圖中為565 mm，因在現場無法實測此距離，故將銷軌高度換算到距中板距離為370 mm，現場實測此距離為405 mm，考慮到一定磨損量5 mm，實際高度高于配套圖30 mm。對采煤機行走機構及平板滑靴壽命有影響，同時理論上減小臥底量30 mm。

解決方案：已將問題反饋刮板機廠家，經過咨詢，刮板機在出廠時在滿足采煤機臥底量合格的情況下對刮板機的機身進行了加厚、加強，導致采煤機與刮板機配合時有所上移。對于采煤機滾筒在采煤過程中的臥底量有一定影響但不是主要的影響因素。該型采煤機與刮板機的配套已在多個工作面使用，并未出現滾筒臥底量小的情況。

1.4 刮板機向機頭機尾竄動

綜采設備整體向機頭或機尾竄動是采煤過程中經常出現的現象，對頭尾巷處采煤機的臥底量有較大影響。配套圖紙上刮板機的理論位置與工作面實際工作位置有一定的出入。為了彌補這一出入，刮板機一般會配備調節(jié)溜槽。具體使用需要根據工作面的實際情況確定。經過工作面實測，刮板機機頭鏈輪中心距順槽內幫約3 300 mm，配套圖中對應該尺寸為4 050 mm，即機頭向工作面內竄動750 mm。刮板機采用交叉?zhèn)刃缎问剑兽D載槽邦距內幫距離由1 412 mm減小為662 mm，在此工況下，滾筒中心到轉載槽幫需1 m 的安全距離，影響臥底量約70 mm。該影響程度較大，需要采取措施提高采煤機的臥底量。

解決方案：經過計算分析機頭處可增加500～750 mm 調節(jié)槽，讓機頭復位提高采煤機在機頭處的臥底量，調節(jié)槽為標準件從庫房調用方便可靠；另可在推進作業(yè)中逐步找回，控制機頭鏈輪中心到內邦距離不小于3 600 mm，使用該方法投入小但不能根本上解決機頭臥底量不足的問題。

1.5 搖臂下方機構阻力增大

采煤機調高油缸的桿與導向套之間存在一定的間隙，密封圈在此間隙內受到擠壓存在一定的變形量，雖然很小但是也存在徑向位移，如圖5 所示。

圖5 油缸配合示意圖

當油缸受到徑向力時，推移桿和導向套的相對位置發(fā)生微小變形。推移桿會在密封圈的彈性范圍內運動，當推移桿的外部載荷的合力落在推移桿與密封圈的摩擦錐內部時，推移桿的位置就會被鎖死。無論推移油缸施加多大的收縮載荷，油缸都會被鎖死。油缸鎖死示意圖如圖6 所示。

圖6 油缸鎖死示意圖

解決方法：在不改變現有油缸的情況下可以通過改變油缸外部受力情況使油缸所受的合外力的方向改變。比如改變搖臂的質量，可以通過改變截割滾筒的大小達到目的?；蛘呤褂透渍b，改變油缸的受力位置。改變油缸的內部結構，比如更換油缸與推移桿之間的密封圈的材質改變摩擦錐的形狀。新制油缸，調整桿與油缸之間的密封間隙改變摩擦錐的形狀。對油缸進行大修，使用新的配合精度。

2 其他解決采煤機臥底不到位的方法

2.1 調節(jié)油缸平衡閥插件壓力

逆時針調節(jié)藍色頂針，可增加油缸受沖擊時的卸載打開壓力，增大自鎖力。提高油缸收縮力度，在有少量煤泥堆積的情況下，油缸可將煤泥自行擠壓掉落，減少人員清理次數，提高設備開機率，保證安全生產，見圖7。

圖7 油缸平衡閥結構

2.2 選取Φ1 800 mm 滾筒

從配套圖抓取數據，用直徑Φ1 800 mm 滾筒情形下，臥底能力：中部為401 mm、機頭為240 mm、機尾為160 mm。從數據上看，臥底量雖不大，但可滿足正常生產。但實際工況中，如上述分析，煤巖泥、浮煤、竄頭等因素均對臥底產生負影響。其中，浮煤、竄頭等影響可通過開采工藝控制避免，而煤巖泥需人工清理，如圖8 所示，油缸在不能完全復位（油缸最短時1 270 mm）時對臥底會產生影響。

由圖8 可見，當油缸有50 mm 退不回時，頭尾將完全喪失臥底能力。如果每刀都要人工清理，絕不是合理的解決辦法。據生產單位提出的建議，增加滾筒直徑到Φ2 000 mm，從設計角度看，該采煤機滾筒轉速為33 r/min，對應Φ2 000 mm 的滾筒線速度為3.5 m/s，屬合理區(qū)間，可行。根據觀察，如果在滾筒直徑增大，臥底量增加100 mm 的情況下，讓臥底量保有一定的余量，可讓每刀或幾刀清理一次煤巖泥延長到每班或每天清理一次。

圖8 采煤機搖臂角度與油缸間隙

2.3 增加外噴霧管路

在此工作面的開采過程中發(fā)現，煤炭中巖石成分的黏度較大。在后續(xù)對煤炭的洗選過程中，煤泥經常將震動篩的篩縫堵塞。降低煤泥的黏度最好的方法就是增加煤泥的含水量。

在油缸根部增加外噴霧噴頭。在不干涉搖臂運行的位置布設噴霧管路。噴頭對油缸根部進行不間斷地噴水作業(yè)，使粘黏于油缸根部限制油缸行程的煤泥在沒有固著前自行脫落。同時減小油缸的表面阻力，使油缸更容易收縮。

使用外噴霧管路可以有效降低人員的維護工作。減少人員在采煤機煤壁側的停留時間可保證檢修人員的人身安全。提高設備的開機率可保證生產正常運行。

3 應用效果

該工作面采煤機經過多方案綜合治理，采煤機臥底量顯著提高，能夠滿足生產需要，減少了人員維護時間，調高了開機率，保證了生產。每班減少人員投入1 人，提高開機時間約1 h。

4 推廣應用前景

工作面煤泥黏性大的問題導致采煤機臥底量不足，增加了人員和維護成本，降低了設備的開機率。經過對系統分析后采用逐個擊破的方法，現設備已經正常使用。該方案在類似情況下有推廣應用的價值。