EBZ135CT 防突除塵掘進機第二運輸機的研制與分析*

張 磊，陳顯然，孫章虎，王曉林

(1.中煤科工集團重慶研究院有限公司，重慶400039;2.瓦斯災害監控與應急技術國家重點實驗室，重慶400039)

0 引 言

EBZ135CT 型懸臂式掘進機是針對粉塵和瓦斯突出問題比較嚴重的中小斷面半煤巖巷道快速掘進而設計的，適用斷面范圍在7.5 ～21 m2之間。該機型是集掘進機、多功能除塵裝置和防突鉆機于一體的新型綜掘設備，對保護煤礦一線工人的人身安全和身體健康，提升煤礦安全作業具有極其重要的作用。

EBZ135CT 在設計上具有以下獨創之處:獨特的泵站設計，在泵的出口增加高壓過濾器，高壓過濾器與泵的管路連接方便、可靠;高壓過濾器的維護、更換濾芯操作方便;行走部牽引力增大、配合獨特的鏟板結構設計，保證在工作中鏟板能有效清底，履帶板采用特殊材質鑄造，保證在掘進機行走部牽引力增大后不被拉斷;第一運輸機采用獨特的防卡設計，在第一運輸機后溜槽回鏈腔底部及主鏟板底部回鏈腔底板增開回鏈散料漏料孔，避免矸石堵塞刮板回鏈腔，降低第一運輸機卡鏈頻率;掘進機后泵為鉆機提供動力源:減少了鉆機的配置(不需要單獨的泵站)，方便選配手持式和座架式鉆機，以便用手持式鉆機打磧頭檢驗孔或用座架式鉆機打瓦斯抽放孔、探水孔;掘進機操作臺內部2 組多路閥采用錯位、立式、面對面安裝，節省安裝空間、方便液壓系統的安裝、調試、維護;在掘進機操作臺上集成液動除塵器控制閥;由掘進機泵站后泵為液動除塵器馬達提供動力源，驅動除塵器葉輪抽吸掘進工作面粉塵，改善作業環境;掘進機操作液控手柄采用獨特布置，各液控操作手柄間增加一定厚度的墊塊，增大液控操作手柄間的距離，方便獨立操作每個液控手柄。掘進機電氣操作箱采用在操作臺上傾斜布置，極大地方便掘進機司機操作和觀看電氣操作箱面板顯示信息;座椅采用獨特的單扶手設計，極大地保證操作者的安全，并方便操作各控制手柄;液壓系統泵、馬達泄漏油采用單獨的泄漏油箱，使得泵、馬達產生的磨屑在泄漏油箱沉淀，不進入主油箱，極大地保護了液壓系統各元件。

EBZ135CT 防突除塵掘進機第二運輸機又名帶式轉載機，是實現煤礦井下巷道掘進設備與后配套運輸設備之間物料轉載的輸送設備，是可以隨著掘進設備縱向整體移動并能夠滿足巷道快速掘進時要求物料快速轉運的新型帶式輸送機［1-5］。

煤礦用帶式轉載機是掘進設備與后配套運輸系統之間的轉運設備，是巷道快速掘進的必須設備。帶式轉載輸送機雖然研制開發了多年，但到目前礦方使用過程中仍存在很多問題。如輸送帶的壽命、機身剛性、運輸能力、延續皮帶時轉載機的固定、行走掉道等［6-10］。與現有的帶式轉載機技術相比，EBZ135CT 掘進機第二運輸機集成了液壓支撐器、減輕煤礦工人勞動強度、提升安全保障方面實現重大突破:在轉載機上集成液壓支撐器;皮帶小車在后配套運輸機上偏擺、移動靈活;轉載機機身剛性好、減少機器的維護強度。

第二運輸機集成的液壓支撐器，采用掘進機液壓力作動力源，在移動軌道時支撐轉載機。在設計技術方面，將采用數字樣機技術，構建虛擬樣機，使設計驗證減少對物理樣機的依賴，提高產品設計質量、降低產品開發成本及縮短產品開發周期。

1 第二運輸機結構組成及功能特點

如圖1 所示，EBZ135CT 型防突除塵掘進機的機體由13 個部分組成，即“五部一機6 個系統”。“五部”即截割部、鏟板部、本體部、后支承部和行走部;“一機”指的是第一運輸機;“6 個系統”即電氣系統、液壓系統、水系統(內外噴霧除塵系統)、風機除塵系統、物探防突系統和集中潤滑系統。

第二運輸機是與EBZ135CT 型懸臂式掘進機相配套使用的專用物料輸送設備，在中小斷面半煤巖巷道的掘進作業過程中，能夠實現煤矸等散狀物料的快速轉運。結構如圖1 所示。

第二運輸機是以電動滾筒作為驅動裝置的連續運輸設備，主要由機尾架、電動滾筒、受料斗、機頭架、托輥、中間架、過渡架、輸送帶、機尾架、清掃裝置、小車、改向滾筒和漲緊裝置等機構組成。

圖1 EBZ135CT 型防突除塵掘鉆一體機及其第二運輸機Fig.1 EBZ135CT outburst prevention and dust removal road header and its second conveyor

該型帶式轉載機在結構設計和功能上具有如下特點:機尾由改向滾筒、清掃裝置、機尾架等組成;機架(包括機頭架、機尾架、中間架和過渡架)由合金矩形鋼管焊接而成，結構簡單，拆裝方便;驅動滾筒外層包膠，磨擦系數大，初張力小;整機結構設計合理、機械強度高、可靠性高、拆裝維修方便、實用性強。

EBZ135CT 防突除塵掘鉆一體機第二運輸機的主要技術參數見表1.

2 第二運輸機帶式轉載機出廠調試即安標定型檢驗

2.1 設備調試定型檢驗項目

檢驗項目包括:設備外觀質量、帶速、輸送量、空載功率、平穩性、輸送帶跑偏量、設備噪聲和清掃器清掃效果。

2.2 設備安標定型檢驗

第二運輸機帶式轉載機安標定型檢驗結果如表2 所示，安標定型檢驗現場如圖2 所示。

檢驗結論:根據檢驗依據所列項目的要求，所檢樣機的安全標志定型檢驗合格，設備達到小批量生產的基本要求，性能優良。

表1 第二運輸機關鍵技術參數Tab.1 Key technical parameters of transshipment belt conveyor for coal mine

圖2 第二運輸機帶式轉載機安標定型檢驗現場Fig.2 Security badge and type approval survey scene of belt conveyor

表2 第二運輸機帶式轉載機安標定型檢驗報告Tab.2 Security badge and type approval survey report of belt conveyor

3 第二運輸機帶式轉載機工業性試驗

3.1 工業性試驗大綱

3.1.1 試驗地點

試驗地點設在重慶市松藻煤電有限責任公司石壕煤礦N1632 上工作面。

3.1.2 工作面地質條件

N1632 上工作面位于羊叉灘背斜西翼。上部對應N1631 上對拉工作面采空區;北邊上部對應N1631 北工作面采空區，本層未布置巷道;東為N三區6#層軌道巷、N 三區7#層軌道巷，N 二區空區;南與N1630 采空區、N1730 采空區為鄰;西為N1631 下對拉工作面，目前正在布置巷道，預計2012 年年底能形成回采工作面;下部對應N 三區1#，2#，3#瓦斯巷、+210 水倉。

N1632 上工作面以M7 -2 為主采層(圖3)，灰黑色，較脆，暗煤為主，內生裂隙發育。煤層為簡單結構的薄煤層，總厚1.2 ～1.3 m，平均總厚1.25 m，煤層傾角在5° ～12°，平均傾角9°.煤層情況主要依據N 三區7#層軌道巷實際揭露煤層情況結合地勘報告圖紙進行推測。

N1632 工作面位于+380 下山水平，新開拓的北三區南翼，主石門以北。該工作面為傾斜長壁布置。工作面煤層產狀:287°，煤層傾角5° ～12°，平均9°，煤厚1.2 ～1.3 m，平均1.25 m. 根據N1631 上工作面實際揭露構造情況，預測N1632 上工作面回風巷將遇2 條斷層，斷層具體參數見表3.

表3 N1632 上工作面回風巷斷層參數表Tab.3 Return air lane fault parameter table of N1632 up-face

3.1.3 工作面現有主要配套設備

N1632 上工作面主要設備見表4.

表4 工作面主要設備Tab.4 Main equipments of the heading face

3.1.4 進場組織形式

進行樣機工業性試驗的第二運輸機帶式轉載機和EBZ135CT 型掘進機安裝在N1632 工作面距機巷開口點80 m 處，開始開拓巷道時掘進機后不掛接二運，用刮板輸送機直接輸送煤矸，待掘進距離足夠布置第二運輸機時，將第二運輸機掛接在掘進機后二運回轉臺上，安裝固定式皮帶運輸機，從而形成一套完整的綜掘巷道煤矸轉運系統。

圖3 N1632 煤巖層柱狀圖Fig.3 Coal strata histogram of N1632

3.1.5 試驗時間和預期目標

第二運輸機帶式轉載機在N1632 工作面連續試驗3 個月，試驗具體時間安排從2013 年6 月起到2013 年8 月止。正常掘進情況下完成雙方商定的3 個月總進尺達到660 m，要求EBZ135CT 型掘進機與第二運輸機的配套能夠協調工作，重點考察DZQ80/24/11 煤礦用皮帶轉載機的、可靠性穩定性、潛在故障點的抗破壞能力(轉載機機身剛性)、皮帶小車在后配套運輸機上的偏擺幅度、機身移動靈活性、張緊裝置在整個行程范圍內的移動靈活性和可調整性以及外購件的使用壽命等。

3.2 工業性試驗結果分析

第二運輸機煤礦用帶式轉載機工業性試驗現場如圖4 所示。

圖4 第二運輸機煤礦用帶式轉載機工業性試驗Fig.4 Industrial test scene of belt conveyor

DZQ80/24/11 煤礦用皮帶轉載機安裝到位后，歷時3 個月的煤礦井下掘進工作面試驗考核，3個月總進尺705 m(其中，第1 個月進尺約225 m，第2 個月進尺約244 m，第3 個月進尺約256 m)，超額完成了礦方規定的進尺要求，煤矸總輸送量達到近18 000 t.

試驗過程中，DZQ80/24/11 煤礦用皮帶轉載機運行平穩可靠，沒有發生嚴重的機械故障，潛在故障點均未出現破壞，皮帶小車在后配套運輸機上的偏擺幅度小、機身移動靈活、張緊裝置在整個行程范圍內移動靈活且易于調整，煤矸等散狀物料的轉運能力強。在掘進機正常運轉的情況下煤矸物料實際輸送量最高可以達到200 t/d，巷道平整的情況下每小時煤矸輸送量最高可達215 t·h-1.在巷道傾角為12°的下山掘進中單位時間煤矸輸送量最高可達190 t·h-1，轉載機每天煤矸輸送量(估算值)如圖5 所示。

以掘進機平均每天可連續工作8 h 計算，DZQ80/24/11 皮帶轉載機在工業性試驗過程中的實際平均運輸能力在25 t·h-1左右，這與240 t·h-1的理論輸送量相去甚遠。造成如此之大差距的原因是工業性試驗所在的掘進巷道為典型的中小斷面人工架箱支護型巷道，掘進機每截割1.6 m 就需要停機支護，加上所處綜掘巷道地質條件十分復雜，經常出現裂隙斷層，人工支護十分困難，支護工作占據的時間達到整個工作循環的一半以上，嚴重制約了轉載機輸料性能的發揮。

圖5 N1632 工作面每天煤矸轉運量Fig.5 Everyday coal and refuse freight volume of the N1632 heading face

4 結 論

第二運輸機設計性能的優劣在很大程度上影響和制約著EBZ135CT 防突除塵掘鉆一體機在開拓巷道時煤矸等散狀物料的轉運速度和效率，第二運輸機煤礦用帶式轉載機不僅結構可靠而且性能穩定，在出廠檢驗和工業性試驗應用過程中也表現出了故障率低、拆裝方便快捷、調整簡單和易于維護等諸多特點。

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