低压水切割机解决煤矿井下锚索切割的应用

李秉轩

摘 要：本文主要提出了应用低压水切割机解决以上问题的观点。当前的低压水切割机基本上均采用前混合磨料水射流技术，在煤矿井下锚索切割使用中比较简便、安全、高效且环保，能够快速且有效的拆除锚索，避免出现安全事故。本文在对比了传统切割方式与低压水切割技术的优缺点后，重点分析了煤矿井下锚索切割对低压水切割机的应用，且明确了未来低压水切割机的应用趋势，希望能够为我国煤矿井下锚索切割等方面对低压水切割机的应用做出相应指导和借鉴。

关键词：低压水切割机;锚索切割;井下作业

中图分类号： TD82            文献标识码： A            文章编号： 1673-1069（2016）30-165-2

0  引言

由于我国煤矿较多，在进行煤矿开采时较易发生一定煤矿安全事故，近年来，煤矿安全事故已经引起了社会各界的广泛关注。煤矿开采需要进行煤矿巷道的挖掘，经常会出现断层带，且断层带顶板会出现煤质疏松现象，必须通过支护保障巷道的继续挖掘和畅通。此时则需要单独使用锚杆支护加固，必要时需要采用锚索深入顶板岩层进行深不稳定，因此，必须要大量使用锚索。随着煤矿开采工作的进行，工作面后方的巷道顶板并不能够随进度而放顶造成后不出现较大的悬顶。同时，为了避免出现通风死角造成瓦斯聚积或者瓦斯超限，则需要应用相应的锚索切割技术将其拆除，创造有力的通风条件。鉴于此，有必要对低压水切割机解决煤矿井下锚索切割的应用做出分析和研究。

1  传统切割方式与低压水切割技术

1.1 传统切割方式缺陷

煤矿井下作业具有高压水、高温、高湿、粉尘与瓦斯等特征，环境十分复杂多变，对煤矿工作人员的生命安全存在严重威胁，尤其巷道顶板事故近年来更加频发。因此，煤矿井下作业必须要对巷道进行支护。但是，随着井下作业进程的推进，亦需要对支护进行维修与拆除，此时在锚杆与锚索的切割中采用传统切割方式便会产生静电与明火，该点为煤矿井下作业严令禁止的内容。产生该种情况的主要原因在于，传统切割方法为热切割，并不适合在煤矿井下比较复杂且危险的作业环境中应用。应用热切割进行锚索切割时一般会采用手动切割的方式。此时，对锚索的钢绞线进行切割时，无论切割或者拖拉锚索均需要通过人工完成，难以具有较高的切割效率，安全亦无法保障，例如会发生切割片碎裂崩出伤人，手动切割会产生火花进而引起爆炸或者锚索线弹出伤人等诸多危险情况。由此可见，煤矿井下作业中对锚索进行切割时，必须要采用更加安全的切割技术保障作业与人身安全。

1.2 低压水切割技术优势

水射流技术源于“水滴石穿”，是指普通的水在长时间的下滴中亦能够将石头穿透。水射流技术能够将一定量的水通过泵送使其到达高压管路中，再经过喷嘴射出，喷嘴的孔径必须要小于高压管路的直径。同时，若要定量的水能够顺利喷出，必须要加快喷水的速度，以便形成射流。通过水射流，能够有效地切割、磨削、粉碎与冲蚀，且切割的过程中并不会出现粉尘、火花，亦不会产生有毒气体，比较适用于环境复杂且危险性较高的煤矿井下开采作业。

研究者根据水射流技术逐渐研究成功低压水切割技术，并且制造和应用了水切割机。一般情况下，水切割机分为有砂和无砂两种，无砂切割效果不佳，基本没有得到推广和应用，当前所能够见到的，处于使用中的基本均为有砂切割。低压水切割机能够在易燃易爆的环境下，进行安全可靠的切割、破拆作业，在石油化工、煤矿等企业的易燃易爆环境的切割作业，水切割能够从根本上有效杜绝明火或高温引起的火灾和爆炸事故发生，实现安全生产。与此同时，其可以在井下任何有水、有电地点，延长100m进行全方位切割作业。而前混合式供料系统，45MPa工作压力，可以切割100毫米以内任何材质，最大工作压力50MPa，可切割160mm以内任何材质。由于低压水切割机具有相对比较小的体积，能够被广泛应用，受到了多个行业的认可。

2  煤矿井下锚索切割对低压水切割机的应用

由于传统切割方法进行煤矿井下锚索切割时具有比较高的危险性，且效率比较低，可以选择采用低压水切割机设备进行更加安全、便捷的锚索切割。便携式的低压水切割机体积比较小，能够通过液压或者防爆电动机进行驱动，与煤矿井下比较复杂的作业环境相适合。

煤矿井下锚索切割所使用的低压水切割机一般分为主机和切割工装两个部分，其中，主机属于磨料射流的发生设备，而切割工装则相应辅助完成切割执行工作。主机一般由驱动系统、水路循环系统、增压系统和控制系统组成，对于矿井下锚索切割的低压水切割机驱动系统一般为液压站或者防爆电动机。切割工装则包括软轴、手柄、割枪、调节杆、支架等。

采用低压水切割器进行煤矿井下锚索切割时，一般会从索具的根部入手切割，朱亚奥目的在于将锚索的钢绞线切断，逐步将钢绞线与索具拆除，最后拆除锚索。正式切割时必须要将割枪对准索具的根部，沿相连的钢绞线进行小幅度摆动，并且通过对手柄进行控制准确切割。一般在切割时，在枪嘴上加工装，由人工进行操作，水枪正前方有效切割距离大约30cm左右，具有一定安全性。切割时亦需要进行支架的架设，避免出现切割器意外脱落而造成严重事故的情况。另外，辅机与主机之间一般通过套管相连接，该套管以及调节杆均需要采用螺钉将其紧定，避免出现松动脱落的现象。套管一般要从索具的下部套入，且要与索具紧固，以便保证切割作业具有良好的稳定性。割枪在切割前以及切割时均要准确的调节角度，且不要大进度的进行切割，而要小幅度的推进。锚索的切割必须要保证完全切断，以此促使索具自动脱落，具体的切割方式示意图如下所示：

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低压水切割机切割方式示意图

通过该试验可以发现，低压水切割机能够良好的执行切割任务，且在切割的过程当中所产生的温度一直控制在100℃以内，并不会引燃瓦斯。由此，在煤矿井下瓦斯浓度不定的条件下采用低压水切割机进行锚索的切割，将不会引发瓦斯爆炸的情况，具有比较良好的安全性和稳定性，消除了传统热切割方法在作业中所存在的隐患。

3  低压水切割机的应用趋势

我公司所生产的低压水切割机设备可以在煤矿井下任何有水、有电地点，延长100m进行全方位切割作业，前混合式供料系统，45MPa工作压力，可以切割100mm以内任何材质，最大工作压力50MPa，可切割160mm以内的任何材质。国家安全监管总局、国家煤矿安监局等均对我公司水切割机十分关注，给予了高度的评价和认可，建议高瓦斯矿井推广使用低压水切割机，以保障高瓦斯矿井安全作业，杜绝安全事故隐患的发生。与此同时，国家煤矿安监局技术装备司认为，该产品应研制专用工作，在煤矿多领域推广应用，促使其解决煤矿作业中的安全问题，保障煤矿井下作业和工作人员生命安全。

4  结论

综上所述，低压水切割机主要应用了水射流技术，能够有效地、便捷的、快速的、高效的进行煤矿井下锚索切割，且能够将锚索整体性的拆除，弥补了传统热切割方式所产生的不足。与此同时，低压水切割机在切割的过程中，通过架设相应的支架，首先对支护索具进行切割，能够有效避免巷道顶板垮落的现象，切割过程中亦不会出现静电、明火以及有害气体，温度始终能够控制在100℃以内，不会引燃井下瓦斯，造成爆炸危险，值得煤矿等行业应用并推广。

参 考 文 献

[1] 纪新刚.低压水切割机解决煤矿井下锚索切割的应用[C].第十届全国采矿学术会议论文集——专题四：机电与自动化，2015.

[2] 陆峰峰，郭楚文，赵韡，等.煤矿井下便携式水射流切割机的设计及实验研究[J].煤矿机械，2012，32（7）：62-63.