EBZ160型掘進機掘錨護探一體化改造實踐

趙海龍

（山西汾西礦業集團公司 機電處，山西 介休 032000）

目前，汾西礦業集團公司回采工作面已全部實現綜合機械化采煤，掘進工作面也都使用上了掘進機組作業，但掘進巷道內的臨時支護、錨桿錨索永久支護、探放水等工藝仍然要靠人工來完成，為了進一步降低工人的勞動強度，提高掘進工作面的單進水平，改善工人的工作環境。為此，公司于2017年通過立項，組織對巷道掘進機實施了機械化改造。

1 掘錨護探一體機改造方案

為了充分發揮現有掘進機組的作用，使其具有巷道掘進、錨（網）桿支護、探放水多種功能于一身的綜合機械，我們礦實施了對現有的三一重工生產的EBZ-160型懸臂式掘進機懸臂段進行改造，機型見圖1。

圖1 折疊式掘錨護探一體機

1）根據現有掘進機的接口尺寸進行針對性設計，只需將原有掘進機的截割部拆下，將含有掘錨護探功能的截割部更換上。

2）增加相應的小型電控箱，使其具有錨護探的遙控操作功能，且在遙控失靈時（如遙控器沒電等情況），可通過前端的操作手柄進行操作。

3）將新的截割部的液壓系統接入原有掘進機的液壓系統（且具有切換功能），與掘進機整機使用同一個泵站。

4）錨桿鉆桿和探放水鉆桿的使用可通過更換連接部件實現。施工錨桿鉆孔、探放水鉆孔結構見圖2～圖5。

圖2 施工角錨桿結構

圖3 施工幫錨桿結構

圖4 施工頂部錨桿結構

圖5 進行前探打孔結構

2 掘錨護探一體機主要特點及主要性能參數介紹

2.1 掘錨護探一體機主要特點介紹

掘錨護探一體機是巷道掘進與錨索錨桿支護、探放水可以連續作業的設備。掘進機進行切割、裝載、運輸作業；臨時支護是在掘進后及時對空頂區進行臨時支護，以保障工人錨桿作業時的安全；錨桿機可鉆錨桿孔、攪拌樹脂藥卷和安裝錨索錨桿，并且對錨桿螺母進行擰緊，以達到初始預緊力要求。并通過變換連接頭可進行探放水。該機適用于煤巷或半煤巖以及軟巖的巷道掘進與錨索錨桿支護、探放水作業。該機具有如下顯著技術特點：① 優化整機結構，在增加錨桿鉆機和護頂裝置后與原掘進機截割部外形尺寸一樣；② 打錨、打探水鉆孔時截割部落地，能滿足煤礦安全作業規程要求；③ 切換速度快，掘進、錨護探工作只需簡單的折疊、伸開即可；④ 錨桿鉆機可實現左右橫移，左右旋轉，向前旋轉，工作效率高，并且可施工幫錨桿；⑤ 臨時支護裝置能及時控頂，還能在永久支護時托住金屬菱形網及W鋼帶；⑥ 適用于矩形、梯形和拱形巷道，寬度范圍為3.5～5.5 m，高度范圍為2.4～4.5 m，適應范圍廣；⑦ 針對不同型號掘進機，可通過更換截割部進行升級改造為掘錨護探一體機。

2.2 掘錨護探一體機主要性能參數

適應巖層硬度：截割：≦f6，鉆機：≦f8；鉆孔直徑：Ф28～32mm；適應釬具：Ф19/Ф22mm；噪聲：3dB(A)；推進行程：1.4 m；錨桿機最大進給力：21 kN；定位錨護高度：2.8～4.0 m；定位錨護寬度：3.5～5.0 m；錨桿機數量：2；錨桿機額定轉矩：300 N·m；錨桿機額定轉速：460 r/min；空載推進速度：1300mm/min；錨桿機擺動角度：前后：-10°～100°，左右：10°～-100°。

3 31116 材巷掘錨護探一體施工應用

3.1 311.6 材巷概況

31116材巷位于下衛底村東北約160 m，緊鄰西曹村西南面，井下南鄰31114工作面，西部為三采區大巷，北為四采區，東為賢者向斜軸部，設計全長2360 m，巷道主要用于工作面掘進時期出煤、行人，回采時期的進出設備、材料、進風等。工作面平面見圖6。

圖6 31116材料巷平面布置

3.2 煤層賦存及頂底板情況

工作面開采太原組9#～10#～11#煤，煤層結構為3.26(0.45)2.85(0.05)0.68，煤層總厚度平均7.22 m。屬復雜結構煤層，煤種為瘦煤，穩定可采。煤層傾角最大12°，最小3°，平均5°。

表1 煤層頂、底板情況

3.3 地質構造

工作面位于賢者向斜軸西翼，受其影響，地質構造復雜。煤層總體為一單斜構造區，產狀為走向北東，傾向南東，傾角約-5°。

工作面地質構造復雜，陷落柱發育。根據上組煤地質資料（七采區）分析推斷，預計材料巷道掘進中將揭露2條斷層F1（傾向319°、傾角67°、落差1.1 m）和F2（傾向64°、傾角68°、落差5 m）；揭露Z1和Z2兩個陷落柱，影響范圍約518 m。地質構造復雜。

3.4 巷道斷面及支護參數

巷道毛斷面為5.1 m×3.15 m，沿煤層底板掘進，頂板為螺紋鋼錨桿、錨索、金屬菱形網、W鋼帶聯合支護，兩幫為金屬圓鋼錨桿支護。

巷道頂板采用Ф20mm×2200mm螺紋鋼錨桿（兩邊角采用Ф20mm×2400mm螺紋鋼錨桿），頂板錨桿呈矩形布置，除兩根邊角錨桿與頂板夾角不小于75°向幫內傾斜外，其余均垂直于頂板布置。頂板錨桿布置形式為“六·六”矩形，間距900mm，排距1000mm。巷道兩幫均采用Ф16mm×1800mm的圓鋼錨桿，兩幫錨桿均“三·三”矩形布置，間距為1000mm，排距為1000mm，兩幫錨桿均垂直于兩幫布置，每根幫錨配套長×寬=300mm×400mm的鋼帶托板。巷道每隔3 m布置一組錨索(錨索“二·二”矩型布置)，錨索間距為2000mm，排距3000mm。錨索采用Ф21.6mm的鋼絞線，長度6.3 m，穿層掘進期間錨索長度視頂煤厚度而定，必須保證錨索錨入K2灰巖1.0m深。每根錨索配套一塊長×寬×厚=300mm×300mm×14mm的鐵板。支護斷面見圖7。

圖7 31116材料巷支護斷面

3.5 掘錨護探一體機施工效果

自2017年7月中旬以來，采用上述掘錨護探一體化裝備在31116材巷成功安裝，在為期3個多月的試用過程中，合理優化組織、調整施工工序，通過培訓及現場操作相結合提高各司機、檢修維護工的熟練度，掘進月進尺由240 m提升到了340 m，掘進速度提高41.7%，效果較為顯著。

4 結語

掘錨護探一體機是自動化程度高、施工速度快、安全性能好的一體化設備，是將掘進、臨時支護、永久支護、探放水結合在一起的設備，該設備工藝既提升了掘進效率，又節約了時間、節約了設備投資成本、降低了工人的勞動強度，為煤礦安全高效生產奠定了基礎。目前我公司各礦井均在積極推廣使用。