摘要采用高压水切割设备解决了高瓦斯矿井易燃易爆环境下设备拆除、维修过程中切割作业的难题，保证了井下作业安全。
关键词煤矿井下高压水切割机切割连接螺栓应用
由于煤矿井下环境恶劣、潮湿，设备、管路、道轨等的连接螺栓长时间在井下导致锈蚀严重，在拆卸、检修等作业时使用常规手段拆卸不下，而且有些设备及部件又无法出井进行检修作业，必须进行现场切割作业，但是在煤矿，特别是高瓦斯矿井，无法在井下进行电氧焊等切割作业，故急需适用于井下环境的切割设备进行施工作业。引进高压水切割设备解决了高瓦斯易燃易爆环境下设备拆除、维修过程中切割作业的难题，避免了明火作业，同时解决了采掘设备在回收过程中拆除困难的问题，保证了煤矿井下作业安全。
1高压水切割机工作原理及结构部件
1.1工作原理
水通过低压软管经储水罐过滤后流入高压柱塞泵，煤矿井下用隔爆型三相异步电动机为高压柱塞泵提供动力，将水加压，高压水流经高压软管进入磨料罐，与磨料充分混合，并带动磨料加速，最后通过Φ0.8mm的割枪枪嘴，形成高压磨料射流，进行切割作业。调压阀通过限流原理，实现系统压力的无极调节;安全阀通过溢流作用，实现超压保护;单向阀可以防止水砂回流，进一步确保系统的安全性能。工作原理图如图1所示。
1.2设备组成及功能原理
煤矿用水切割机主要由驱动系统、储水系统、增压系统、磨料供给系统、控制系统及水循环系统构成。驱动系统(原动机、联轴器)由原动机提供增压动力;过滤器(储水罐、滤清器)：过滤并储存一定容积的工作介质;增压系统(高压柱塞泵)：高压柱塞泵将工作介质加压;磨料供给系统(磨料罐)：存储磨料，实现磨料与工作介质的充分混合，同时控制磨料的流量;控制系统(调压阀、安全阀)：调节系统压力，同时进行超压保护;水循环系统(高、低压软管)：工作介质流通的管路。
2操作工艺
2.1设备的启动
(1)开启电源。
(2)调压：右旋调压阀手柄，逐渐调节压力到工作压力(45MPa)。
(3)加砂：将磨料控制阀左旋90°。
(4)当磨料射流基本形成时，开始切割。
2.2设备的关闭
(1)关闭磨料控制阀：切割作业完成后，首先关闭磨料控制阀(将控砂阀手柄扳回原来的位置)，设备运行1min左右，排尽高压软管中的剩余磨料。
(2)左旋调压阀手柄，将压力降为零。
(3)关闭电源开关。
(4)卸压：左旋卸压阀手柄，释放系统中的压力。
(5)关闭进水阀门。
3高压水切割设备的主要特点
(1)适合煤矿井下复杂、恶劣、有爆炸危险环境条件的作业。作业时不会产生有毒气体和粉尘，对井下作业环境无污染。
(2)具有独特的冷却切割特性，采用“水”作为切割介质，无高温、无火花飞溅，消除高温、火花等致爆危险源，解决了煤矿井下高瓦斯易燃易爆环境下设备拆除、维修过程中的切割作业，保证了煤矿井下作业安全。
(3)操作简单，易于掌握，经现场培训后可上手进行操作。
(4)相对其他同类切割设备，运行费用低，加工成本低廉。
(5)磨料水射流的喷嘴直径可以做到很小，切口宽度较小，有利于提高材料的利用率。
(6)加工时反作用力小。工件装夹简单或不需夹紧，有利于缩短辅助加工时间，提高生产效率。
4切割安全措施
(1)提前在工作地点做好防护措施，方可进行切割螺栓。
(2)水切割机与液管连接处必须使用“U”型卡子或专用卡子，严禁用铁丝代替。
(3)水切割机必须在专业操作人员指挥下进行，并由经过培训的专人操作。
(4)待切割工件须固定牢靠，严禁工件固定不到位进行切割。
(5)使用前须认真检查设备的性能，确保系统无渗漏、无异响。
(6)使用设备时，须严格按照操作步骤进行，且需佩戴防护用具，严禁作业现场打闹、嬉戏。
(7)切割时操作者或其他非操作人员必须远离枪嘴前端5m，以防磨料水射流的伤害，不得将枪嘴朝向周围的人员或设备。
(8)设备使用过程中，严禁将任何物体置于设备之上，且设备倾斜角度应小于5°，保证泵运转的最佳润滑调节。高、低压软管严禁弯曲过度(弯曲半径大于0.5m)、相互交缠。
(9)设备运行时如出现异常，应立即停机，卸压后进行检修。严禁工作时拆卸检修设备，严禁带电检修设备。
5高压水切割设备的使用效果
山西汾西矿业(集团)有限责任公司双柳矿23(4)05综采工作面回收时，采煤机上共有11条螺栓锈蚀严重需要进行切割作业，在切割过程中共计切割Φ42mm的螺杆3条，Φ42mm的高强度液压锁紧螺帽1条，Φ36mm的螺帽3条，Φ36mm高强度液压锁紧螺帽4条。在切割过程中，切割Φ42mm的螺杆用时约15min/条;切割Φ42mm的高强度液压锁紧螺帽(直径约82mm)约1.5h/条;切割Φ36mm的螺帽(直径约56mm)约40min/条;切割Φ36mm高强度液压锁紧螺帽(直径约76mm)约1.2h/条，共计切割用时12h。与以往使用锯弓切割相比不仅节约了时间，而且大大降低了工人的劳动强度。
使用该设备解决了高瓦斯易燃易爆环境下设备拆除、维修过程中切割作业的难题，很大程度上为煤矿井下工作面设备回撤提供了保障，减少了因螺栓锈蚀难以拆卸影响回撤等作业的难题。
使用该设备避免了明火作业，给煤矿企业职工生命、财产安全提供了很大的保障，保证了煤矿井下的作业安全。
6结束语
高压水切割设备工艺相比于传统工艺，具有无明火、无高温、无静电等优势，产品压力远远低于国际认同的压力安全阀值，而且产品体积小、重量轻、便携、易操作，所用材料环保、清洁，该技术运输长度基本相同，9月份掘进进尺基本相同情况下，两者用电量对比，永磁直驱式双速双向倒料皮带可以比同类皮带机节约电耗16%~18%。实验证明永磁直驱式双速双向皮带机运行平稳、操作方便、性能可靠、安全高效、噪音低，节电效果明显，是替代传统电动机、耦合器、减速箱驱动模式的方向。——论文作者:赵海龙
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