液壓掘進鉆車在小斷面巖石掘進中的應用分析

摘 要：簡要介紹CMJ17-D全液壓掘進鉆車、ZWY-60/30L型履帶式挖掘裝載機的結構原理、相關技術參數和特點，經過在龍潭煤礦302采區-100區段37#西石門小斷面掘進的效果分析，既降低成本、提高勞動效率，又創造了安全效益和改善了作業環境。

關鍵詞：全液壓掘進鉆車；小斷面巖石掘進；效果分析；經濟效益

中圖分類號：TD421 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2015）06（a）-0000-00

作者簡介：林進陸（1966-），男，福建龍海人，工程師，1992年7月畢業于山東礦業學院，現在福建煤電股份有限公司生產技術部從事采掘技術與管理工作。

福建煤電股份有限公司為了應用掘進新設備，提高單進水平，精減隊伍，以達到降本提效和緩解生產接替目的，于2013年引進CMJ17-D全液壓掘進鉆車、ZWY-60/30L型履帶式挖掘裝載機在龍潭煤礦302采區-100區段37#西石門試用，斷面為6.3㎡（巷道凈寬為2.6m，全高2.6m，墻高為1.7m，拱高為0.9m），施工坡度3‰，普氏堅固性系數f=6～8，采用錨噴支護。掘進總進尺為550m，平均單進95m/月，單進水平明顯提高，由原來65m/月提高到95m/月。

1CMJ17-D履帶式全液壓掘進鉆車

1.1鑿巖鉆車結構

CMJ17-D全液壓鑿巖鉆車結構風圖1，主要由鑿巖、履帶、動力源和操作系統組成。

圖 1

1.釬具；2.滑道補償定向裝置；3.推進器；4.液壓鑿巖機；5.鉆臂；

6.液壓支腿； 7.行走履帶機構； 8.副油箱； 9.礦用隔爆型開關箱； 10.水油冷卻系統； 11.隔爆型電動機；12. 主、付油泵、氣泵、水泵；13.潤滑裝置；14.司機座椅；15.行走操縱機構； 16.液壓操縱機構； 17.鑿巖操縱機構； 18鉆臂回轉馬達。

1.2 CMJ17-D全液壓鑿巖鉆車主要技術參數

1.3 CMJ17-D履帶式全液壓掘進鉆車的結構特點

CMJ17-D履帶式全液壓掘進鉆車的特點是結構緊湊，外形尺寸不大，節約能源，噪聲較低、功能多、效率高。與履帶式挖掘裝載機配套使用，實現巖巷掘進機械化作業，可大大的提高掘進速度和工作效率。該鉆車適合在中小斷面巷道中工作。

2 ZWY-60/30L型履帶式挖掘裝載機的主要技術參數

ZWY-60/30L型履帶式挖掘裝載機是一種連續生產的高效率出渣設備。本機靠履帶推進鏟取巖石并通過鏟斗將石料扒進自身的刮板輸送機，輸送機從尾部將巖石卸入礦車里面，同時也可利用反鏟挖掘臂扒取遠處的巖石，也可以用鏟斗來清理工作面。

其技術參數如下：裝載能力為60m?/h；挖掘寬度3100 mm；挖掘高度2300 mm；挖掘深度500mm；卸載高度1350mm～1400mm（可變）；適用于坡度15°以下巷道；外形尺寸（運輸狀態）為長*寬*高=6750 mm ×1600 mm ×1650 mm；機器重量7800kg；行車速度0.2±5%m/s；刮板鏈速度25m/min；總功率30kw。

3 應用過程

3.1項目前期準備及試驗

為提高煤礦掘進機械化水平，我司自2012年以來，多次組織調研適用于福建煤礦井下掘進作業條件的機械化設備，在充分調研的基礎上，我司于2013年7月份購置了一臺煤礦掘進液壓鉆車和履帶式扒渣機。

3.1.1組織培訓

2013年7月份，我司選派龍潭煤礦和翠屏山煤礦共16名采掘一線工人，分批到張家口宣化華泰礦冶機械有限公司和江西鑫通機械制造有限公司進行設備操作和維護技能的培訓。

3.1.2設備調試

8月中旬設備到達龍潭煤礦井口，由廠家技術人員對該礦操作和維護人員進行現場簡單培訓和調試，并于8月30日完成兩臺設備的地面拆裝和井下組裝工作。

3.1.3現場操作

9-10月份，分早中班，操作人員8個人，在廠家技術員跟班指導下，經過兩個月的現場操作，龍潭煤礦所有操作人員基本都具備了獨立操作設備的能力。

3.2有關數據及試驗效果分析

龍潭煤礦302采區37#西石門為裸巷施工，巷道斷面6.3㎡，迎頭巖性變化較大，巖石硬度為f6-10，我們根據不同的作業時間、不同的巖石硬度及不同的炮眼布置方式（直眼掏槽、楔形掏槽兩種）對數據進行了分析，見表一。

表一：手工作業與機械作業數據對比表

3.2.1數據分析

1）試驗前期，由于工作面迎頭巖性為粗粉砂巖，巖石硬度為f8-10，巖石硬度較硬，工人操作不熟練和前期存在電壓不穩等影響因素，鉆車在作業時間和鉆頭損耗方面都沒有比風鉆有明顯的優勢。經公司和礦技術人員會診，將設備使用電壓等級由380V提升為660V，設備開始正常運行。

2）十月份開始，機械作業每班循環完成時間逐漸縮短，由最開始的一個循環作業時間8小時縮短為4個多小時，并于11月份開始正常三班制作業。隨著工人操作水平的提高，迎頭巖性變好，單班循環掘進進尺均能達到1.5米以上。

3）探索深孔爆破效果，為了提高循環進尺，龍潭煤礦技術人員在深孔爆破工藝上嘗試了不同的掏槽方式。主要進行了直眼掏槽和楔形掏槽兩種炮眼布置方式的試驗，經過兩個月的試驗，直眼掏槽布置方式每茬炮都留有20～50cm的炮底，容易“沖炮”，爆破效果比較差，楔形掏槽炮眼具有較好的爆破效率。但在硬巖條件下，深孔爆破效果還不穩定，爆破工藝方面還需要進一步研究，爭取達到最好的效果。

3.3經濟指標分析

根據從2013年9月至2014年6月的設備試用，對機械設備作業和手工作業費用指標進行了分析，見表二。

表二：各相關指標對比

從2013年9月至2014年6月在龍潭煤礦302采區-100-37#西石門鉆車施工總進尺為552.5米，試驗過程中影響因素較多，其中2013年9月份、10月份為試驗前期階段，工人操作不熟練，且由于設備電機功率較大存在供電不穩定、設備維修保養誤時等問題，掘進施工不正常；2014年1月份工人出勤時間不多及設備維修和2月份春節放假等影響，月掘進進尺很低；2014年5月份受過39#煤層冒頂的影響，當月進尺僅14米。經過統計，并扣除以上影響大的月份，實際正常施工時間有5個月，平均單進為95m/月。在整個應用過程中主要影響進尺的原因是設備維修保養誤時。

4 應用效果

4.1 打眼速度快。

該設備鉆進速度快，平均每個炮眼進1.5m只需1.5-2min， 共設計33個炮眼，原來采用YT-24型風鉆打眼，全斷面采用2臺風鉆同時作業3人操作，至少需要2.5h才能把一個循環的炮眼打完，而采用液壓鉆車打眼，只需1人操作， 1.5h就可以把全斷面的炮眼打完，不僅節省了打眼時間，而且節省了人力，提高了工作效率。

4.2打眼質量高。

采用液壓鉆車打眼，炮眼角度容易控制，進鉆靈活，尤其是大斷面巷道，打頂部周邊眼時可平行于頂板，炮眼不傾斜，保證了炮眼的有效深度，提高了炮眼質量，增強了爆破效果，巷道成型較好。

4.3 減輕工人勞動強度，提高工效。

使用液壓掘進鉆車及履帶式挖掘裝載機提高了機械化操作水平，在施工過程中可減輕作業人員的勞動強度；采用傳統的YT-24型風鉆打炮眼時，每個掘進循環的進度一般為1.2-1.4m，而采用全液壓掘進鉆車打眼時，每個掘進循環的進度可達到1.5-2.1m，使每個掘進循環平均可增加0.4m以上的進尺，提高了掘進工效。

4.4 改善了工作環境。

采用傳統的YT-24型風鉆打炮眼時，噪聲大、霧氣濃、光線暗，生產用水容易濕透作業人員工作服；采用液壓掘進鉆車打眼可以實現機械化打眼作業，設備噪聲小、霧氣淡、光線亮，作業人員工作環境明顯改善。

4.5 提高安全系數。

由于司機操作位置遠離工作面，處于支護下工作，防止了空頂作業，有利于安全生產。

5 應用過程中存在的問題

5.1 設備故障率及維護費用較高。

設備易損件和配件屢屢出現故障，特別是2014年6月份出現嚴重漏油現象，各種配件連接磨損較大，履帶式挖掘裝載機履帶斷裂次數屢屢出現；維護費用較高，該套設備各種元配件較多，且多數元配件都是廠家量身自制，價格昂貴，使用過程中元配件損壞造成停機停班影響進尺。

5.2 設備維修誤時影響大。

廠家在我省未設立專業維修點，無法及時提供配件，造成影響生產時間長。

5.3 應用的局限性。

設備適用于圍巖較好的開拓巷道，對圍巖破碎，需要支護的巷道較不適應，對拐彎多的巷道施工不方便。

5.4 操作繁瑣，增加成本。

工人的操作技術水平要求較高，對眼不準確容易造成打眼失誤，影響爆破效果；設備由液壓掘進鉆車及履帶式挖掘裝載機組成，打眼和出渣分開，需錯車作業，每隔50米要施工錯車道，作業時較為繁瑣；設備外形尺寸較大，錯車時要增加錯車道施工，增加掘進成本。

6 結語

經過試用證明，該套設備的應用可提高施工的機械化水平，具有降低成本、減輕工人勞動強度、提高工效、創造了安全效益和改善了作業環境等優點。同時也解決了我司長期以來單進水平較低難題，大大提高了掘進進度。在當前煤炭價格低迷、經濟效益受到嚴重影響的形勢下，具有一定的借鑒價值。但同時要探索設備優化改正，在保持原機性能不變的前提下，進一步縮小設備尺寸，并研究適合福建省煤礦掘進巷道使用的快速掘進裝備配套方案。

參考文獻

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