综采工作面过断层对机电设备的危害及应对措施

杨万海

摘 要：综采工作面在推进过程中，经常会遇到过断层的情况，而断层地质环境对矿用机电设备的使用功能、寿命等方面的影响极大。对此，通过对过断层的具体危害情形与频率进行分析，结合机电维修工作量及其工艺来对其防范对策进行探讨。

关键词：综采工作面；断层；机电设备；损耗；对策

中图分类号：TB

文献标识码：A

doi：10.19311/j.cnki.16723198.2017.14.095

1 前言

综采工作面的推广与运用是依据现代煤矿企业的生产工况、产出效益即矿产资源的储量分布来决定的，随着采煤作业的深入，经过断层等地质构造的几率时有发生。这对于矿井作业高负荷运转的工况来说，其机电设备的超负荷运转也会受到环境与生产压力上的影响，其中采煤机、刮板运输机等设备在遇到断层地质时，齿轨轮、截齿、锁形连接环等零部件的磨损、失效频率极高，致使机电设备出现故障的现象及其频繁，造成其维修成本的增加、使用寿命的降低。因此，通过对断层地质构造的原理与特性的分析，结合综采工作面机电设备的使用量、维修量、替换周期等方面，来降低断层地质对矿井作业的机电设备的危害，提高其使用的寿命与工作效率，进而促进煤炭机械化的快速发展。

2 断层地质构造与特性

断层主要是由地壳岩层受到一定强度的力度（地壳运动中的张力与压力）在发生破裂面的同时沿着破裂处进行明显的相对移动等运动构造而成的，是构造运动中最为常见的构造形态之一，规模、大小都因受力与移动的方向的不同而不同，对岩层的完整性、连续性的破坏程度极高，极易受到风化侵蚀作用的影响。依据不同的位移性质可以将其分为正断层、逆断层、平移断层；按照断层相对运动的状况可以分为走向滑动断层（右滑断层与左滑断层）、倾向滑动断层、斜向滑动断层、剪状/旋转断层等类型。断层与地震的物质运动之间有着密切的联系，而在矿井作业中其工作面经过了断层，不仅需要考虑到其对机电设备的磨损等危害，还需要减少地震对作业安全的消极影响。

3 过断层对机电设备的影响

3.1 综采工作面的机电设备运用

依据煤层的厚薄、倾斜度不同，其综采工作面的铺设也不同，而其所运用的机电设备型号也不尽相同，但是其类型大致可以分为采煤机、皮带/刮板运输机、液压支架、破碎机等设机电设备。从断层地质的节理发育与位移性质来看，这些机电设备中齿轨轮、锁环连接、截齿等部位的磨损程度极高，造成其作业故障、中断、维修量增加，不利于矿企的高生产效率的追求。

3.2 过断层对运输机的危害

当综采工作面推进到过断层矿层时，需要对大量的矸石进行输送，极易造成运输机的超负荷运转，电动机的电流过大，从而造成齿轮、刮板、刮板链、链轮轴组等零部件的磨损、断裂、失效，进而影响工作面作业的进度，安全性能下降（不能及时预防与应对冲击地压等突发事故），增加检护维修的成本，不利于矿企的长远发展。

3.3 过断层对采煤机的危害

采煤机在综采工作面运转作业时，经过断层地质，由于其地质构造的特殊性，由其构成的岩层硬度较高，采煤机的摇臂在切割岩层时所受到的载荷冲击较大，电机发热严重，造成了行星头浮动油封损坏，出现严重的漏油现象，且紧固螺栓出现电气故障或断裂，让导向、平滑靴受到严重的磨损而使用寿命减少；同时，切割碎石防不胜防地落入运输机与采煤机的齿轨轮啮合缝隙中，造成采煤机的牵引作用影响减少，降低了其牵引部件的功能发挥，进而导致采煤机与运输机的运行困难。

3.4 过断层对破碎机的危害

由于断层构造的岩层硬度、强度过高，且矿井内所遇到的断层大多是“活动断层”，岩层之间的位移与地震活动之间紧密联系，这就给起着破碎岩层作用的破碎机增加了很大的负荷、过载发生频繁，而液力耦合器的易熔易爆活塞受到高温的影响出现漏液，或者其骨架油封出现损坏，发生漏液，同时起着关键力作用的破碎轴、破碎机锤头因冲击荷载过大而螺栓松动、磨损失效。

4 应对过断层对机电设备危害的措施

4.1 设立日检制度

矿用机电设备大多是由螺栓、电机等零部件组合而成的，而导致其磨损、故障的因素有很多，其中最为严重的就是因过载、荷载冲击过大而引起的螺栓松动、漏液等现象。这就需要建立起每日两检制度，在启动机电设备时，对其螺栓紧固加固、齿轮油位及其油质、截齿齐全与磨损等内容进行检护，及时更换金属沫或金属颗粒过多的齿轮油，将磨损严重的刀头、截齿重新更换，以便于保证机电设备以最优的状态进入综采工作面，提高作业的效率，为冲击地压活动突发节约更多的疏散时间。同时，每日在检修班停止机电设备的操作后，需要对齿轨轮、截齿、耦合缝隙等部位进行清理，减少定期检护的工作量，增加设备的使用寿命。

4.2 机电设备的优化选择

依据不同的过断层综采工作面的工况，合理地进行机电设备的选择，特别是磨损程度最严重、更换频率最快的零部件的选择，不仅要看其自身材质的好坏，还需要结合其制造生产的工艺来选择硬度、韧度、耐磨性能好的零部件组成的机电设备。采煤工作面通过断层，造成工作面采煤机截齿消耗量较大，从而影响采煤机齿套及齿座的使用寿命，应选用一些加强型截齿。这样就能够减少易磨损、易失效的零部件的更换频率，提高设备的重复利用利率。

4.3 设备安装工艺的优化

由于每一个矿产企业所遇到的井下断层综采工作面的情况不一样，虽然依据其现实的作业情况选择了恰当合理的机电设备，但是其安装工艺仍然是遵循以往的安装经验与行业基本标准来进行設备的安装，这并不能满足断层地质条件下对设备的特殊要求。此时，对机电设备的因时制宜、因地制宜的优化安装是很有必要的，例如在安装采煤机时，为了保障运输机的高效运行，需要让采煤机的每一步距保持在其截齿深度以下，且在做其机窝时，要确保斜切段长度≥40m，以便于确保其运转的速度保持在2m/s范围内；在运输机的安装时，要确保其在推溜作业中的上下口进尺一致、输送轨道的平直，以减少凹凸形工作面的出现。此外，工作面通过断层的时候应进行松动爆破的方法进行处理，但是在放松动炮前，需使用废旧皮带对断层放炮区域的支架立柱和活塞杆进行防护，防止因放松动炮造成支架立柱活塞杆损坏。

4.4 操作技术的提高

采煤机等机电设备在遇到过断层综采工作面时，虽然其地质条件对设备的零部件的危害极大，但是也和其自身的操作技术息息相关，特别是这种特殊的作业面，如果没有技巧地进行设备的操作盲干，无疑是设备损耗、报废的助推力。这就需要对井下设备操作人员进行专业化的培训，再结合其自身的采煤设备操作经验，将此工作面的所需设备数据编程进设备的自动化控制、预警系统中，将机械自动化与人工专业化相结合，提高设备的操作灵活性、安全性。例如，在使用破碎机进行岩层破裂时，需要将其电机的冷却水保持正常，水压≤3MPa，保持好30L/min的流量，电动机与减速器的温度控制在90℃以内；而将采煤机的冷却水水压控制在6.3MPa以内，选择冷却水水管管径≥KJR32的水管，保持变频器、电机等部件冷却喷雾效果的流量，温度仍然控制在90℃左右；在安装运输机时，特别是刮板运输机的安装，不仅需要保持1.5MPa以下的水压，还需要将刮板的紧张力控制在150kN左右，流量也是以30L/min的速度来流动，整个设备的温度也控制在90℃以内。同时将这些数据编入进各项机电设备的微型处理器程序中，结合自动感应预警装置，形成人工操作为主、机械补充为辅的设备作业模式，为综采作业面的安全性能再上一道屏障，预防与减少突发性地震所带来的损害。

5 结束语

在高负载的井下作业环境中，综采工作面直接过断层的情形对于运输机、采煤机等机电设备的运行、安装、检护都带来了不同程度的阻碍，其中尤以设备的磨损、失效、更换率上升等问题最为突出。在如今煤炭等能源资源的强烈需求的市场环境下，从机电设备的选用、安装工艺、操作技术等方面着手改进优化，建立日检的工作制度，有助于增强设备的精心维护成效的提高，也能降低设备的故障率，减少高负荷运转作业的压力，缓解市场供求矛盾。

参考文献

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[2]窦凤金.浅谈综采工作面过断层的方法及措施[J].中国科技博览，2015，（6）.