低壓水切割機(jī)解決煤礦井下錨索切割的應(yīng)用

李秉軒

摘 要：本文主要提出了應(yīng)用低壓水切割機(jī)解決以上問題的觀點(diǎn)。當(dāng)前的低壓水切割機(jī)基本上均采用前混合磨料水射流技術(shù)，在煤礦井下錨索切割使用中比較簡便、安全、高效且環(huán)保，能夠快速且有效的拆除錨索，避免出現(xiàn)安全事故。本文在對比了傳統(tǒng)切割方式與低壓水切割技術(shù)的優(yōu)缺點(diǎn)后，重點(diǎn)分析了煤礦井下錨索切割對低壓水切割機(jī)的應(yīng)用，且明確了未來低壓水切割機(jī)的應(yīng)用趨勢，希望能夠?yàn)槲覈旱V井下錨索切割等方面對低壓水切割機(jī)的應(yīng)用做出相應(yīng)指導(dǎo)和借鑒。

關(guān)鍵詞：低壓水切割機(jī);錨索切割;井下作業(yè)

中圖分類號： TD82 ? ? ? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識碼： A ? ? ? ? ? ?文章編號： 1673-1069（2016）30-165-2

0 ?引言

由于我國煤礦較多，在進(jìn)行煤礦開采時(shí)較易發(fā)生一定煤礦安全事故，近年來，煤礦安全事故已經(jīng)引起了社會各界的廣泛關(guān)注。煤礦開采需要進(jìn)行煤礦巷道的挖掘，經(jīng)常會出現(xiàn)斷層帶，且斷層帶頂板會出現(xiàn)煤質(zhì)疏松現(xiàn)象，必須通過支護(hù)保障巷道的繼續(xù)挖掘和暢通。此時(shí)則需要單獨(dú)使用錨桿支護(hù)加固，必要時(shí)需要采用錨索深入頂板巖層進(jìn)行深不穩(wěn)定，因此，必須要大量使用錨索。隨著煤礦開采工作的進(jìn)行，工作面后方的巷道頂板并不能夠隨進(jìn)度而放頂造成后不出現(xiàn)較大的懸頂。同時(shí)，為了避免出現(xiàn)通風(fēng)死角造成瓦斯聚積或者瓦斯超限，則需要應(yīng)用相應(yīng)的錨索切割技術(shù)將其拆除，創(chuàng)造有力的通風(fēng)條件。鑒于此，有必要對低壓水切割機(jī)解決煤礦井下錨索切割的應(yīng)用做出分析和研究。

1 ?傳統(tǒng)切割方式與低壓水切割技術(shù)

1.1 傳統(tǒng)切割方式缺陷

煤礦井下作業(yè)具有高壓水、高溫、高濕、粉塵與瓦斯等特征，環(huán)境十分復(fù)雜多變，對煤礦工作人員的生命安全存在嚴(yán)重威脅，尤其巷道頂板事故近年來更加頻發(fā)。因此，煤礦井下作業(yè)必須要對巷道進(jìn)行支護(hù)。但是，隨著井下作業(yè)進(jìn)程的推進(jìn)，亦需要對支護(hù)進(jìn)行維修與拆除，此時(shí)在錨桿與錨索的切割中采用傳統(tǒng)切割方式便會產(chǎn)生靜電與明火，該點(diǎn)為煤礦井下作業(yè)嚴(yán)令禁止的內(nèi)容。產(chǎn)生該種情況的主要原因在于，傳統(tǒng)切割方法為熱切割，并不適合在煤礦井下比較復(fù)雜且危險(xiǎn)的作業(yè)環(huán)境中應(yīng)用。應(yīng)用熱切割進(jìn)行錨索切割時(shí)一般會采用手動(dòng)切割的方式。此時(shí)，對錨索的鋼絞線進(jìn)行切割時(shí)，無論切割或者拖拉錨索均需要通過人工完成，難以具有較高的切割效率，安全亦無法保障，例如會發(fā)生切割片碎裂崩出傷人，手動(dòng)切割會產(chǎn)生火花進(jìn)而引起爆炸或者錨索線彈出傷人等諸多危險(xiǎn)情況。由此可見，煤礦井下作業(yè)中對錨索進(jìn)行切割時(shí)，必須要采用更加安全的切割技術(shù)保障作業(yè)與人身安全。

1.2 低壓水切割技術(shù)優(yōu)勢

水射流技術(shù)源于“水滴石穿”，是指普通的水在長時(shí)間的下滴中亦能夠?qū)⑹^穿透。水射流技術(shù)能夠?qū)⒁欢康乃ㄟ^泵送使其到達(dá)高壓管路中，再經(jīng)過噴嘴射出，噴嘴的孔徑必須要小于高壓管路的直徑。同時(shí)，若要定量的水能夠順利噴出，必須要加快噴水的速度，以便形成射流。通過水射流，能夠有效地切割、磨削、粉碎與沖蝕，且切割的過程中并不會出現(xiàn)粉塵、火花，亦不會產(chǎn)生有毒氣體，比較適用于環(huán)境復(fù)雜且危險(xiǎn)性較高的煤礦井下開采作業(yè)。

研究者根據(jù)水射流技術(shù)逐漸研究成功低壓水切割技術(shù)，并且制造和應(yīng)用了水切割機(jī)。一般情況下，水切割機(jī)分為有砂和無砂兩種，無砂切割效果不佳，基本沒有得到推廣和應(yīng)用，當(dāng)前所能夠見到的，處于使用中的基本均為有砂切割。低壓水切割機(jī)能夠在易燃易爆的環(huán)境下，進(jìn)行安全可靠的切割、破拆作業(yè)，在石油化工、煤礦等企業(yè)的易燃易爆環(huán)境的切割作業(yè)，水切割能夠從根本上有效杜絕明火或高溫引起的火災(zāi)和爆炸事故發(fā)生，實(shí)現(xiàn)安全生產(chǎn)。與此同時(shí)，其可以在井下任何有水、有電地點(diǎn)，延長100m進(jìn)行全方位切割作業(yè)。而前混合式供料系統(tǒng)，45MPa工作壓力，可以切割100毫米以內(nèi)任何材質(zhì)，最大工作壓力50MPa，可切割160mm以內(nèi)任何材質(zhì)。由于低壓水切割機(jī)具有相對比較小的體積，能夠被廣泛應(yīng)用，受到了多個(gè)行業(yè)的認(rèn)可。

2 ?煤礦井下錨索切割對低壓水切割機(jī)的應(yīng)用

由于傳統(tǒng)切割方法進(jìn)行煤礦井下錨索切割時(shí)具有比較高的危險(xiǎn)性，且效率比較低，可以選擇采用低壓水切割機(jī)設(shè)備進(jìn)行更加安全、便捷的錨索切割。便攜式的低壓水切割機(jī)體積比較小，能夠通過液壓或者防爆電動(dòng)機(jī)進(jìn)行驅(qū)動(dòng)，與煤礦井下比較復(fù)雜的作業(yè)環(huán)境相適合。

煤礦井下錨索切割所使用的低壓水切割機(jī)一般分為主機(jī)和切割工裝兩個(gè)部分，其中，主機(jī)屬于磨料射流的發(fā)生設(shè)備，而切割工裝則相應(yīng)輔助完成切割執(zhí)行工作。主機(jī)一般由驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)、水路循環(huán)系統(tǒng)、增壓系統(tǒng)和控制系統(tǒng)組成，對于礦井下錨索切割的低壓水切割機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)一般為液壓站或者防爆電動(dòng)機(jī)。切割工裝則包括軟軸、手柄、割槍、調(diào)節(jié)桿、支架等。

采用低壓水切割器進(jìn)行煤礦井下錨索切割時(shí)，一般會從索具的根部入手切割，朱亞奧目的在于將錨索的鋼絞線切斷，逐步將鋼絞線與索具拆除，最后拆除錨索。正式切割時(shí)必須要將割槍對準(zhǔn)索具的根部，沿相連的鋼絞線進(jìn)行小幅度擺動(dòng)，并且通過對手柄進(jìn)行控制準(zhǔn)確切割。一般在切割時(shí)，在槍嘴上加工裝，由人工進(jìn)行操作，水槍正前方有效切割距離大約30cm左右，具有一定安全性。切割時(shí)亦需要進(jìn)行支架的架設(shè)，避免出現(xiàn)切割器意外脫落而造成嚴(yán)重事故的情況。另外，輔機(jī)與主機(jī)之間一般通過套管相連接，該套管以及調(diào)節(jié)桿均需要采用螺釘將其緊定，避免出現(xiàn)松動(dòng)脫落的現(xiàn)象。套管一般要從索具的下部套入，且要與索具緊固，以便保證切割作業(yè)具有良好的穩(wěn)定性。割槍在切割前以及切割時(shí)均要準(zhǔn)確的調(diào)節(jié)角度，且不要大進(jìn)度的進(jìn)行切割，而要小幅度的推進(jìn)。錨索的切割必須要保證完全切斷，以此促使索具自動(dòng)脫落，具體的切割方式示意圖如下所示：

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低壓水切割機(jī)切割方式示意圖

通過該試驗(yàn)可以發(fā)現(xiàn)，低壓水切割機(jī)能夠良好的執(zhí)行切割任務(wù)，且在切割的過程當(dāng)中所產(chǎn)生的溫度一直控制在100℃以內(nèi)，并不會引燃瓦斯。由此，在煤礦井下瓦斯?jié)舛炔欢ǖ臈l件下采用低壓水切割機(jī)進(jìn)行錨索的切割，將不會引發(fā)瓦斯爆炸的情況，具有比較良好的安全性和穩(wěn)定性，消除了傳統(tǒng)熱切割方法在作業(yè)中所存在的隱患。

3 ?低壓水切割機(jī)的應(yīng)用趨勢

我公司所生產(chǎn)的低壓水切割機(jī)設(shè)備可以在煤礦井下任何有水、有電地點(diǎn)，延長100m進(jìn)行全方位切割作業(yè)，前混合式供料系統(tǒng)，45MPa工作壓力，可以切割100mm以內(nèi)任何材質(zhì)，最大工作壓力50MPa，可切割160mm以內(nèi)的任何材質(zhì)。國家安全監(jiān)管總局、國家煤礦安監(jiān)局等均對我公司水切割機(jī)十分關(guān)注，給予了高度的評價(jià)和認(rèn)可，建議高瓦斯礦井推廣使用低壓水切割機(jī)，以保障高瓦斯礦井安全作業(yè)，杜絕安全事故隱患的發(fā)生。與此同時(shí)，國家煤礦安監(jiān)局技術(shù)裝備司認(rèn)為，該產(chǎn)品應(yīng)研制專用工作，在煤礦多領(lǐng)域推廣應(yīng)用，促使其解決煤礦作業(yè)中的安全問題，保障煤礦井下作業(yè)和工作人員生命安全。

4 ?結(jié)論

綜上所述，低壓水切割機(jī)主要應(yīng)用了水射流技術(shù)，能夠有效地、便捷的、快速的、高效的進(jìn)行煤礦井下錨索切割，且能夠?qū)㈠^索整體性的拆除，彌補(bǔ)了傳統(tǒng)熱切割方式所產(chǎn)生的不足。與此同時(shí)，低壓水切割機(jī)在切割的過程中，通過架設(shè)相應(yīng)的支架，首先對支護(hù)索具進(jìn)行切割，能夠有效避免巷道頂板垮落的現(xiàn)象，切割過程中亦不會出現(xiàn)靜電、明火以及有害氣體，溫度始終能夠控制在100℃以內(nèi)，不會引燃井下瓦斯，造成爆炸危險(xiǎn)，值得煤礦等行業(yè)應(yīng)用并推廣。

參 考 文 獻(xiàn)

[1] 紀(jì)新剛.低壓水切割機(jī)解決煤礦井下錨索切割的應(yīng)用[C].第十屆全國采礦學(xué)術(shù)會議論文集——專題四：機(jī)電與自動(dòng)化，2015.

[2] 陸峰峰，郭楚文，趙韡，等.煤礦井下便攜式水射流切割機(jī)的設(shè)計(jì)及實(shí)驗(yàn)研究[J].煤礦機(jī)械，2012，32（7）：62-63.