煤矿掘进机内喷雾系统改进方法探究

宋新喜

(同煤国电同忻煤矿有限责任公司)



煤矿掘进机内喷雾系统改进方法探究

宋新喜

(同煤国电同忻煤矿有限责任公司)

摘要掘进机在使用过程中，如果喷雾系统出现故障，会使得工作环境恶劣，影响作业人员的身体健康。分析了EBZ-160型掘进机内喷雾系统结构和存在的问题，提出了将水路系统改在悬臂段外侧，安装固定轴套和旋转轴套，避免静压水进入悬臂段内；为提高密封件使用寿命，增大了接触面的硬度和光洁度，装配时确保轴套轴向间距和旋转密封件的同心度。改进后提高了掘进机可靠性，确保了使用效果。

关键词掘进机内喷雾系统结构改进

EBZ-160 型掘进机为悬臂式重型掘进机，其主要优点是截割功率高、可掘巷道断面大、调动灵活、可靠性强，能很好的满足煤巷、半煤岩巷及软岩巷道的连续掘进要求[1]。但是，该掘进机在掘进作业过程中，喷雾效果较差，主要表现为内喷雾易堵塞，甚至出现开掘300 m就失效的现象，外喷雾系统则存在压力低、流量小，喷雾效果不理想等问题[2]，导致了掘进机无法正常使用，因此，需对其进行改造。

1掘进机喷雾系统

1.1掘进机喷雾系统原理

掘进机的除尘方式有喷雾式和抽出式，本文主要分析喷雾式除尘。喷雾式除尘是利用喷雾嘴将一定压力的水喷出，喷出的水能够迅速扩散、雾化，空气中的粉尘会附着在雾化后的水粒表面沉降下来，实现除尘。喷雾式除尘主要有内喷雾和外喷雾[3]。

外喷雾喷嘴安装在采煤机机身或者相对固定的位置，将水向滚筒、截割头及煤层喷射，喷出的水扩散并雾化，降低粉尘浓度。外喷雾系统结构简单、可靠性高、使用寿命长，但是因为喷嘴距离粉尘源比较远，降尘效果较差。

内喷雾喷嘴安装在截割头上，喷嘴按螺旋线形式分布，压力水通过喷嘴射向截齿，降低空气中粉尘浓度。因为喷嘴安装在截割头上，距离粉尘源近，喷雾效果好，耗水量少。但是喷嘴容易堵塞，供水管路比较复杂。

图1为EBZ-160型掘进机喷雾系统原理图。从图1中可以看出，该喷雾系统由内、外系统组成。外来水通过一级过滤以后，一部分通往喷水架，由雾状喷嘴直接喷出；另一部分经过二级过滤、减压、冷却之后又分为两部分，一部分通过截割电机后喷出，冷却电机，另一部分通过水泵加压后由内喷嘴喷出，冷却截齿和除尘。通常内喷雾水压一般为3 MPa，实践和理论研究证明，最佳雾化效果的水压为2.8 MPa左右[4]。

图1　掘进机喷雾系统原理示意

1.2EBZ-160型掘进机内喷雾系统存在的问题

从图1可以看出，EBZ-160型掘进机内喷雾水路从悬臂端内部穿过，到截割头上的喷嘴喷出，形成雾化效果实现降尘。为了保证截割主轴的精确性和稳定性，一般悬臂内部都有两个滚动轴承支撑主轴，且需定期添加润滑油。由于工作环境恶劣，密封圈容易失效，引起内喷雾系统出现故障。

(1)如果内喷雾系统失效，工作面会产生大量的粉尘煤尘，污染作业环境，且不能有效地冷却截齿，使截齿寿命大大缩短。

(2)冷却水与润滑油混合。如果密封件出现问题，冷却水进入悬臂段内部与润滑油混合，影响润滑油质量，影响轴承的可靠性和使用寿命；冷却水进入截割电机内部，造成电机漏电、跳闸等故障。

(3)由于密封件处在配水盘和切割主轴旋转相交处，一旦密封件损坏需要更换或者维修，就必须拆掉整个悬臂段。实际作业时，在井下拆卸悬臂段非常困难，影响生产进度。

(4)该机内喷雾系统还存在元件冗余，故障点多，喷嘴孔径小易堵塞，水源不净等缺陷[5]。

2掘进机喷雾系统的改进

2.1水路改进

针对悬臂段内部进水，导致水与润滑油混合或者电机进水的问题，将水路改在悬臂段的外侧，如果发生了漏水，能够在第一时间及时发现并采取相应的处理措施，避免水进入悬臂段内部，如图2所示。在悬臂段外部安装一个固定轴套，轴套上设1个进水孔，能够直接让静压水进入；另外，在截割头上安装一个随截割头一起旋转的轴套，静压水通过固定轴套的进水口，再经过内侧旋转轴套的引水孔到达截割头内，最后从喷嘴喷出，形成雾化效果。

图2　掘进机喷雾系统结构改造示意

2.2密封改进

为提高密封件使用寿命，保证密封效果，增大接触面的硬度和光洁度，装配时保证两个轴套之间的轴向间距和旋转密封件的同心度。另外，由于水路在悬臂段外侧，应在进口侧采取一定的防护，避免落下的煤块或岩石砸坏系统管路。

2.3改造效果

(1)社会效益。通过对掘进机内喷雾系统的改进，提高了可靠性，确保了使用效果。本方案能够为其他煤矿和相同类型的机型改造提供参考。

(2)经济效益。根据规程规定，工作面采掘设备的内喷雾系统如果不能投入使用或效果不好，必须配备其他相应的除尘降尘设备。相比附加设备的投入，改造时需要花费的资金非常少，改造后，也能使设备使用更便利，节省了一定的成本。

改造后的设备投入使用后，切割头内喷雾雾化范围半径可达1 m左右，轴套温度可以控制在40 ℃左右，基本杜绝了漏水和堵塞现象，使用效果良好。

3结语

通过对EBZ-160型掘进机内喷雾系统结构存在问题的分析，提出了将水路系统改在悬臂段外侧，安装了固定轴套和旋转轴套，避免了静压水进入悬臂段内的问题。轴套温度可以控制在40 ℃左右，基本杜绝漏水和堵塞现象，使用效果良好。

掘进机内喷雾系统改进后，提高了可靠性，确保了使用效果，且改造资金少，节省了成本，经济效益显著。

参考文献

[1]胡付凯.EBZ260型掘进机内喷雾装置的改进[J].矿山机械,2014,42(6):148-149.

[2]郑云龙.掘进机内喷雾系统技术研究[J].煤,2012,21(3):9-10.

[3]殷春雷.掘进机除尘喷雾系统分析[J].科技风,2011(2):226.

[4]陶永芹.EBZ-160型掘进机外喷雾系统的改进[J].淮南职业技术学院学报,2005,5(1):28-29.

[5]李忠,卢进南,谢苗.EBZ-160A型掘进机高压喷雾系统的设计[J].煤矿机械,2009,30(11):143-145.

(收稿日期2015-09-30)

宋新喜(1985—)，男，工程师，037003 山西省大同市城区南关街道。