半煤巖掘進機在硬巖環境下施工的研究

劉剛　王克明

摘 要：目前，我們使用的掘進設備為佳木斯機械制造有限公司生產的EBZ-200A和EBZ-150A型半煤巖掘進機，在掘進巖石巷道時效果較差。尤其是該礦地質條件復雜，斷層多，巖石巷道隨時可見。所以，半煤巖掘進機施工巖巷時，整機性能不能滿足要求，必須對其進行技術改造。通過對半煤巖掘進機截割部進行技術改造，大大的提高了掘進巖石巷道時的效果，減少了設備損傷和截齒的投入，在我國煤礦井下同類施工環境中可廣泛推廣使用。

關鍵詞：半煤巖；掘進機；硬巖

1 施工巖巷時具體存在的問題

截割頭破巖能力差，掘進速度慢，每月最多進尺70 m左右。

機身振動大，掘進機損壞嚴重，維修費用高。

①掘進硬巖30-50米，伸縮部與截割頭幾乎都要更換，升井大修；②由于巖石的硬度不同，每天截齒的使用量在50-120把左右，費用為9000-21600元；③截割頭大端葉片、齒座和頭體磨損嚴重。

維護困難。

①掘進機持續工作狀態下，液壓系統因高溫老化嚴重，時常漏油；②掘進機震動大，設備焊接部位開焊、固定螺栓斷裂、電氣元件松動、銷軸處銅套更換頻繁等均造成維修工作量的增加。

截割時粉塵較大，作業場所能見度低，存在安全隱患。

2 研究過程

針對掘進設備施工巖石巷道時存在的問題，為提高掘進機的割巖性能和掘進效率，減少設備的損傷，延長設備的使用壽命，

該礦成立了課題研究小組，對掘進機破巖能力進行了調查與研

究。

2.1 掘進機主要參數。

①掘進機型號：EBZ-200A （懸臂式與伸縮式各1部）

廠家：佳木斯煤礦機械有限公司

爬坡能力：±18° 經濟切割巖石的單向抗壓強度：≤80 MPa

截割高度：4.46m 截割寬度：5.67m

截割面積：25m2 伸縮時截割面積：33m2

截割頭形狀：球錐臺形

機器供電電壓：660/1140V

②掘進機型號：EBZ-150A（1部）

廠家：佳木斯煤礦機械有限公司

爬坡能力：±16° 經濟切割巖石的單向抗壓強度：≤65MPa

臥底深度：0.216m 截割高度：4.8m

截割寬度：5.5m 截割面積：24m2

截割頭形狀：球錐臺形

機器供電電壓：660/1140V

2.2 原因分析。①球錐臺形截割頭切割巖石巷道時，掘進機整機受力大，掘進機的伸縮部與懸臂段承載受力能力小，容易損壞。②現使用的截割頭錐角小、截齒密度小、齒座角度按半煤巖巷設計，截割硬巖巷道時單刀抵抗力大、整機震動大、設備損傷嚴重、破巖能力差、影響切割效率。③截割頭螺旋葉片的頭數、升角大小、葉片厚度、強度、剛度、耐磨等不滿足切割硬巖巷道需要達到的要求。④該礦使用的截齒為半煤巖巷普通截齒，由于截齒的強度滿足不了截割硬巖的要求，造成掘進硬巖巷道時截齒損耗嚴重。

2.3 改造方案。通過掘進機改造項目研究小組對掘進機破巖能力的調查研究，將伸縮式掘進機的截割部分換成懸臂式、改進截割頭直徑和錐角，可使截割頭在掘進工作中，具有更強的切入性，減小整機震動，提高巖石巷道工作環境下的采掘作業能力。

3 實施方案

為確保項目的穩步實施，資金的有效投入，決定先對1臺EBZ-200A型懸臂式掘進機進行技術改造。改造完成后，將其掘進巖巷、半煤巖巷、煤巷的所有參數進行階段性匯總，與改造前的參數進行比對，若取得良好效果，下一步將對1部EBZ-150A型和1部EBZ-200A型伸縮式掘進機的伸縮部（伸縮部更換為懸臂段）與截割頭進行改造，為礦井掘進作業的安全、高效、降低成本打下基礎。

3.1 截割頭的改造。將EBZ200A型懸臂式掘進機的截割頭更換為巖石巷道適應力強、錐角細長、截割受力面積小的截割頭；截割頭可采用專業生產采礦、建筑用切割刀具及耐磨產品的肯納金屬（徐州）有限公司（原：凱南麥特（徐州）有限公司）生產的配套組件。

3.2 巖石巷道截齒的選用。掘進巖石巷道時，截齒可采用德國山特維克或凱南麥特生產的單刀抵抗力大的硬巖截齒；截齒可根據巖石硬度（f<6、f7-f8、f>10）進行選用。

4 技術改造后綜合性的提升

EBZ-200A型懸臂式掘進機改造完成后，對硬巖截割頭使用期間的綜合性能做了詳細記錄。改造后的截割頭在巖石巷道掘進工作中，具有更強的切入性，整機震動明顯減小，作業人員的安全保障顯著提高。同時，提高了巖石巷道工作環境下的采掘作業能力，為該礦掘進工作帶來了方便。實現了科技降本，為該礦帶來了較大的效益。

4.1 全巖施工的掘進速度明顯提高。①巖巷施工：4月10日夜班至4月16日夜班，共計19個小班。其中，2個小班沒有進尺，實際施工為17個小班。13°上山共計施工全巖巷道38米，平均進尺為2.3米/小班。②煤巷施工：4月17日中班，41102回風巷施工全煤巷道后，早、中、夜單班進尺分別為6排（5.4米）、7排（6.3米）、7排（6.3米），掘進進尺為18米/天。硬巖截割頭使用至今，曾連續創下早班單進7排、中夜班單進8排，20.7米/天的紀錄。

4.2 掘進機整機振動明顯降低，節省了人工費和維修費。①掘進機整機振動明顯降低，提高了司機對掘進機的操控性。②使用硬巖截割頭施工38米巖巷至今，目前還未發現截割頭齒座斷裂、掘進機主要部位開焊、懸臂段前端軸承損壞、掘進機主要連接部位螺栓斷裂、升降及回轉油缸損壞現象的發生。

4.3 降低了施工巖巷時的截齒費用。此次使用硬巖截割頭在41102回風巷施工38米巖巷，共計使用截齒207把。其中，硬巖截割頭廠家配備截齒42把，200元/把；河南某機械有限公司生產的截齒93把，180元/把；凱南麥特生產的截齒72把，240元/把，累計發生費用為4.242萬元。

4.4 提高了掘進機司機與兩幫清浮矸人員的安全系數。使用改造后的硬巖截割頭，煤矸很少外崩、下滑，而是直接掉落在迎頭，大大提高了掘進機司機與兩幫清浮矸人員的安全系數。

4.5 降低了掘進機事故率，縮短了檢修時間，提高了掘進效率。改進后的掘進機，在施工作業中，事故率明顯降低，因而縮短了每天的檢修時間，最大限度避免了事故對設備的損傷，延長了掘進機的使用壽命，提高了掘進效率，綜合提高了全礦的經濟效益。