王佃武

（中国煤炭科工集团太原研究院有限公司，山西太原 030006）

0 引言

EJM340/4-2掘锚一体机集截割、装载、运输、行走、锚护于一体，在煤巷掘进中应用极为广泛。EJM340/4-2掘锚一体机总装机功率742 kW，行走、截割、装载、运输、泵站均为电机驱动，考虑空间布置，选用的都是体积较小的水冷电机。在掘进工作时，截割滚筒高速旋转会产生大量的粉尘，并时有火花伴随。因此，在EJM340/4-2掘锚一体机上配置水冷却喷雾系统，实现整机的冷却及降尘。

1 EJM340/4-2掘锚一体机水冷却喷雾系统

1.1 水冷却喷雾系统工作原理

水冷却喷雾系统（图1）工作原理：系统总水管经球阀1进入反冲洗过滤器2，流出分为两路：第一路经加压水泵、控制阀8、减压阀10、流量表11、流量开关12后至截割电机和装载电机，2个截割电机串联连接，2个装载电机也是串联连接，冷却水经喷嘴喷出，加压水泵启动和控制阀8开启由液压系统控制。第二路经减压阀5、液压系统冷却器后至泵站电机、除尘系统内喷雾、输送槽喷雾。水经泵站电机后至钻箱。在正常工况下，掘锚机行走工况较少，发热也较少，因此，只在掘锚机长距离行驶时（如掘锚机下井、升井、更换工作面等）对行走电机和变频器进行冷却，冷却水流入大气，由球阀9进行控制。因为是开放式冷却，冷却效率较高。

为了控制割煤时摩擦产生的火花及煤尘，掘锚一体机设置截割喷雾、铲板喷雾、输送槽喷雾，其上装有喷嘴，喷嘴为74°空心锥类型，此类喷嘴通过进气口与旋流腔相切。压力水进入旋流腔，旋转的水在离开喷嘴口时形成一个空心锥形水环，进而锥形扩散、雾化，雾状水粒吸附粉尘使之沉淀，以达到降尘效果。截割喷雾、铲板喷雾、输送槽喷雾喷出的水雾帘与滚筒前方的煤壁、左右煤壁形成一封闭空间，将截割产生的粉尘封闭起来，负压湿式除尘器将封闭空间内的含尘气体吸走，通过除尘器内喷雾形成的水幕，捕捉气流中的粉尘，湿润气流通过风机向掘锚一体机后部排出，从而达到湿式除尘效果。

图1 水冷却喷雾系统

1.2 系统参数设计

煤矿安全标准要求截割喷雾压力≥2 MPa，空心锥喷嘴在2 MPa压力时喷水量为2.7 L/min，截割和铲板喷嘴数量为24个，因此最小水量时64.8 L/min。输送槽和除尘内喷雾压力≥0.5 MPa，共9个喷嘴，最小水量需11.7 L/min。钻箱进水量≥15 L/min，共需90 L/min。因此，系统总进水要满足所有喷嘴在最小压力时的喷水量为167 L/min。由于个别矿井存在水压不足的情况，因此在截割喷雾上设置带有安全阀和蓄能器的增压系统，以保证喷嘴喷雾压力≥2 MPa，安全阀7设定压力3 MPa，蓄能器充氮压力1.5 MPa，用于稳定喷雾压力。在系统进水处设置反冲洗过滤器2，过滤精度200 μm，保证整个系统的清洁。在反冲洗进出口有压力表，进口压力为矿井所提供水的水压，进出口水压表压力显示差距较大时，说明反冲洗过滤器有堵塞，需要清理。反冲洗过滤器出口设安全阀通大气，设定压力2.5 MPa。增压水泵出口设2.2 MPa减压阀10，保证此路压力＜2.2 MPa。

1.3 系统的控制、报警、保护

当掘锚一体机进行掘进工作时，水冷却喷雾系统也随之启动。截割、铲板喷雾以及增压水泵与截割滚筒联动。启动截割时，液压系统信号油将增压水泵和控制阀8开启，增压后的水经流量计11和流量开关12，流量计用来观察此路水流量，当流量＜66 L/min时，流量开关将信号传出，截割与装载电机将被强制停机。截割和铲板喷嘴处分别装有压力传感器13，14，压力＜2 MPa时强制停止截割滚筒。运输槽喷雾和除尘内喷雾分别与运输电机和除尘电机联动。增压水泵入口有压力传感器3，当增压水泵进口压力＞2.2 MPa时，增压系统不需要工作也能满足喷嘴所需压力，压力传感器3将信号传出，切断增压系统电磁阀。

2 影响系统性能的因素及处理措施

（1）由于煤矿水质不好，经常造成系统的堵塞而导致冷却效果不佳、喷雾不足。进水处有反冲洗过滤器，要求每班工作前进行冲洗，严重时更换反冲洗过滤器滤芯。

（2）污垢堵塞喷嘴，可用针状物体将污垢捅出，长时间工作后，喷嘴锥口和内流通道磨损，影响喷雾的流量、压力和喷雾形状，此时喷嘴需要更换。

（3）系统长时间运行后，在电机水道、液压系统冷却器产生水垢，造成冷却效率下降，需要定期清理。

（4）水路元件弹簧上的水垢会导致阀芯不复位，造成安全阀、减压阀压力不准确，控制阀不能可靠地开关，因此，需要定期检查系统压力，功能，必要时可更换水阀弹簧。

3 结语

EJM340/4-2掘锚一体机于2018年8月在凉水井煤矿顺利完成工业性试验，累计掘进巷道1780 m。水冷却喷雾系统运行稳定，冷却、喷雾、除尘效果良好，保障了良好的整机性能，为煤矿工人提供了健康的工作环境。