CAD模擬與轉(zhuǎn)載皮帶機在巷道拐彎施工中的應(yīng)用

董曉勇++姚永++謝紹成

摘 要：通過對以往我礦綜掘巷道拐彎跨度大、進度慢的難題進行總結(jié)分析，利用CAD模擬結(jié)合轉(zhuǎn)載皮帶機在拐彎期間各工序中的靈活使用，確定了綜掘巷道各種角度下掘進機的最小拐彎跨度，同時提高了掘進效率，對同條件下的掘進機拐彎提供借鑒。

關(guān)鍵詞：綜掘巷道 掘進機 CAD模擬 轉(zhuǎn)載皮帶機 拐彎

中圖分類號：TH222 文獻標(biāo)識碼：A 文章編號：1672-3791（2014）09（b）-0076-01

在綜掘巷道拐彎施工過程中，特別是在拐鈍角時，由于受到巷道斷面尺寸和掘進機及其二運尺寸的限制，施工進度緩慢。

結(jié)合以往多次拐彎經(jīng)驗，我們以EBZ132掘進機為研究對象（機身長度9.1 m），針對各種拐彎角度，經(jīng)過多名技術(shù)人員刻苦攻關(guān)，最終制定了如下兩種方案，實現(xiàn)了目前綜掘巷道的最快進度拐彎，同時在制定下述方案的過程中，應(yīng)用了CAD模擬技術(shù)，用以模擬掘進機拐彎過程，又達到了充分利用已掘空間實現(xiàn)最小跨度拐彎的目的。具體情況及方案如下。

1 掘進工作面情況

本掘進工作面為12117工作面，地面相對位于滕州新港的東南，呂堂村東南側(cè)。巷道位于12215材料巷西側(cè)，122東集運北側(cè)，掘進巷道對地面設(shè)施無影響。巷道沿12下煤層底板掘進，煤層厚度1.4～1.7 m，平均厚度1.55 m。該煤層為黑色，以亮煤暗煤為主，硬度為f=3，為復(fù)雜結(jié)構(gòu)，穩(wěn)定中厚煤層。本工作面為低瓦斯區(qū)，瓦斯含量低。煤塵具有爆炸危險性，煤塵爆炸指數(shù)為40.28%。該工作面總體為單斜構(gòu)造，局部略有起伏，煤層賦存穩(wěn)定，掘進方向煤層總體前傾，煤層傾角-6°～0°，平均-4°，巷道小構(gòu)造較多，預(yù)計煤層厚度變化較大。主要充水水源為頂板上砂巖、薄層灰?guī)r含水層及底板八灰含水層，煤層頂部距主要含水層（三灰）約46 m，從此區(qū)域相鄰巷道水文地質(zhì)資料認為，經(jīng)分析掘進期間無水害威脅。由于該掘進工作面無偽頂，直接頂為5.2 m的砂泥巖，灰黑色，硬度系數(shù)3～5，預(yù)計掘進過程中頂板壓力較大。故采用錨網(wǎng)+錨索進行支護，錨桿選用φ18 mm高強度樹脂螺紋鋼錨桿。采用“三七一三”制（一天四班，檢修三小時生產(chǎn)班七小時）作業(yè)，三班組織生產(chǎn)，檢修班檢修、釘?shù)馈⑶謇淼取Ｃ堪?個循環(huán)，循環(huán)進尺為1.0 m。

2 綜掘機類型

綜掘機為三一重工生產(chǎn)的EBZ132型懸臂式掘進機，總體布置合理，強度高、剛性好，內(nèi)部維護操作空間大。

（1）采用縱軸截割方式，便于打柱窩、修巷，截割功率大、適應(yīng)能力強、掘進效率高。

（2）采用直徑適中的截割頭，單刀力大，截齒布置合理，破巖過斷層能力強，截割振動小，工作穩(wěn)定性好。

（3）具有內(nèi)外噴霧功能，有效抑制粉塵。

（4）星輪馬達直接驅(qū)動替代機械傳動，減少故障的發(fā)生。

（5）液壓傳動系統(tǒng)采用變量泵系統(tǒng)、液控先導(dǎo)操作工作穩(wěn)定，關(guān)鍵部件和密封均采用高質(zhì)量進口產(chǎn)品，保證整機性能可靠。

（6）先進的EPEC工程機械控制系統(tǒng)，配中文液晶顯示屏，各項故障智能分析及保護系統(tǒng)。

（7）行走裝置采用流行的整體鏈板傳動，故障率低；行走采用無極變速方式，行走馬達與減速一體化結(jié)構(gòu)，質(zhì)量更加可靠。

3 拐鈍角（以120°為例）

3.1 拐彎第一天

結(jié)合掘進機尺寸性能及現(xiàn)場條件，通過模擬以及現(xiàn)場的實際操作，為便于掘進機拐彎，將原巷道與新開門巷道間夾角按設(shè)計模擬尺寸抹掉，可確保5 m進尺。

3.2 拐彎第二天

掘進機二運皮帶已無法搭接跟機膠帶機尾滑靴，將其摘掉；使用鏟板進行端破碎煤矸、綜掘機往復(fù)排矸，可確保6 m進尺，此時掘進機已完全拐入，可以順利實現(xiàn)調(diào)頭拐彎。

3.3 拐彎第三天

安裝轉(zhuǎn)載皮帶機（先安一節(jié)轉(zhuǎn)載機頭與一節(jié)轉(zhuǎn)載機尾合計4 m長度），轉(zhuǎn)載機頭吊起在原跟機膠帶機尾接煤點上方，轉(zhuǎn)載機尾使用三腳架或合適的橋架支撐，并可隨掘進機一運卸載點以轉(zhuǎn)載機頭卸載點為軸心擺動，本日可確保6 m進尺。

3.4 拐彎第四天

安裝綜掘機二運（僅頭尾兩節(jié)4 m長度），并把二運尾用2臺5噸手拉葫蘆、1臺回頭輪與1根6分鋼絲繩吊在頂板上，隨時調(diào)節(jié)二運卸載點與轉(zhuǎn)載皮帶機接煤點之間的高度及位置，本日可確保7 m進尺。

3.5 拐彎第五天

經(jīng)過前四天的施工，第五天已有足夠距離安裝掘進機二運跑車腿，并將轉(zhuǎn)載皮帶機尾節(jié)更換為2節(jié)皮帶滑靴（6 m），使二運跑車以轉(zhuǎn)載皮帶機尾滑靴為運行軌道，生產(chǎn)進入正規(guī)循環(huán)，可確保日進9 m。

4 拐銳角（以60°為例）

4.1 拐彎第一天

結(jié)合掘進機尺寸性能及現(xiàn)場條件，通過模擬以及現(xiàn)場的實際操作，為便于掘進機拐彎，將原巷道與新開門巷道間夾角按設(shè)計模擬尺寸抹掉，可確保6 m進尺。

4.2 拐彎第二天

掘進機二運皮帶已無法搭接跟機膠帶機尾滑靴，將其摘掉；前挺原跟機膠帶機，使掘進機與原跟機膠帶機尾間留出約4 m距離；安裝轉(zhuǎn)載皮帶機（先安一節(jié)轉(zhuǎn)載機頭與一節(jié)轉(zhuǎn)載機尾合計4 m長度），轉(zhuǎn)載機頭吊起在原跟機膠帶機尾接煤點上方，轉(zhuǎn)載機尾使用三腳架或合適的橋架支撐，并可隨掘進機一運卸載點以轉(zhuǎn)載機頭卸載點為軸心擺動，本日可確保6 m進尺。此時掘進機已完全拐入，可以順利實現(xiàn)調(diào)頭拐彎。

4.3 拐彎第三天

安裝綜掘機二運（僅頭尾兩節(jié)4 m長度）并安裝跑車，將轉(zhuǎn)載皮帶機尾節(jié)更換為2節(jié)皮帶滑靴（6 m），使二運跑車以轉(zhuǎn)載皮帶機尾滑靴為運行軌道，生產(chǎn)進入正規(guī)循環(huán)，可確保日進9 m。

5 結(jié)論

上述兩種方案實現(xiàn)了目前綜掘巷道中掘進機以最快進度最小跨度拐彎施工的目的，減少了拐彎對掘進進尺的影響，較之以前各約縮短施工工期3天，節(jié)約電費、材料支出6萬余元，而且減輕了工人的勞動強度，更好的保證了職工施工的安全性，綜合效益大大增加。

CAD模擬與轉(zhuǎn)載皮帶機在綜掘巷道掘進機拐彎施工中的創(chuàng)新應(yīng)用，有效解決了傳統(tǒng)巷道拐彎中存在的進度慢跨度大等難題，大大提高了工序銜接的有效性與掘進效率（約100%），對同條件下的掘進機拐彎提供了可行方法，具有較大的推廣應(yīng)用前景。

參考文獻

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