掘錨機組高效快速掘進系統的實踐應用研究

史 嶠

（大同煤礦集團大斗溝煤業有限公司機掘二隊， 山西 大同 037026）

1 工程概況

同煤集團大斗溝煤業公司位于大同市西南21 km處，始建于1957 年，經多次技術改造，當前煤礦生產能力為180 萬t/年。當前為了解決煤巷掘支矛盾，必須提高煤礦掘進效率。對大斗溝煤業公司的地質情況分析可知，該礦的掘進區域屬中厚煤層，煤層結構相對簡單，整體為平緩單斜構造；上覆基巖較厚，無斷層，頂板完整離層、破碎，頂底板總體屬于半堅硬巖石；巷道斷面為矩形，寬度不小于5.4 m，高度不小于3.5 m。基于該地質條件較為適合掘錨機組的施工作業條件，決定開展“掘錨機組高效快速掘進系統”的實踐應用研究[1]。

2 掘錨機組高效快速掘進系統的設備配制

掘錨機組高效快速掘進系統由掘錨機組、履帶式轉載破碎機、10 臂錨桿鉆車、可彎曲帶式轉載機和邁步式自移機尾等構成，并集成通風除塵，供電、控制通信等設備組成。在適宜的巷道圍巖條件下，掘錨機只負責掘進，支護任務由10 臂錨桿鉆車一次集中完成，可大幅提高作業效率。下面對掘錨機組高效快速掘進系統的設備配制、技術參數、技術特點進行分析。

2.1 系統設備的配制分析

2.1.1 JM340 型掘錨機組

系統采用JM340 型掘錨機組，主要由截割部，轉載部、運輸部、行走部，錨鉆系統，電氣系統、液壓系統和集塵系統等幾部分組成。該設備是快速掘進巷道的龍頭設備，集落煤、運煤、履帶行走和錨桿支護于一體，采用全寬的可伸縮截割滾筒，保障成巷速度與工程質量，機載6 臺錨桿鉆機，可同步完成掘進和支護作業。該設備具有技術特征：

1）截割、錨護同時作業。掘錨機截割時底盤靜止，采用滑移式機架指進截制系統進行掏槽，有效增大截割推進力和減小履帶對地面的碾壓破環。截割的同時臨時支護裝置支撐頂板，為錨護等作業提供了穩固、安全的工作平臺，實現了截割、錨護平行作業。

2）巷道斷面一次成型，效率高。截割系統用可伸縮的橫軸截割滾筒和采掘高度自動識別系統、通過滾筒的伸縮和截割高度識別實現斷面的一次成型，巷道斷面成型精度高、誤差小，大幅度降低人工截割操作難度，據高巷道成型質量標準化。

3）工況檢測和故降診斷技術。開發了工況檢測和故障診斷系統，具有監控電流、電壓、電機功率、油溫油位油壓等的自動監測、存儲、顯示、報警及故障示等功能[2]。

2.1.2 ZPL1200/207 履帶式轉載破碎機

系統采用ZPL1200/207 履帶式轉載破碎機，由轉載部、破碎部、輸送機、底盤、電氣系統和液壓系統等幾部分組成。主要具有緩沖、轉載、破碎和牽引等功能；跟隨掘錨機組前進并接受來自掘錨機的落煤，經緩沖破碎后轉運到其后的可彎曲帶式轉載機上，同時推動可彎曲帶式轉載機移動；可伸縮鏟板式轉載部可對底板浮煤進行清理；采用滾筒式破碎機構，破碎粒度可調。該設備具有技術特征：

1）集破碎、轉載、牽引可彎曲膠帶機移動等功能于一體。將自掘錨機截割下來的煤炭進行初級破碎，并均勻地轉運至自適應帶式轉載機上，以滿足自適應帶式轉載機對煤的塊度要求。通過牽引裝置可彎曲帶式轉載機行走。采用齒式破碎，破碎能力大，采用雙驅動輸送系統，運輸能力大。

2）裝載部具有伸縮功能。裝載部可伸縮，在提高巷道適應性的同時最太限度地提高裝載能力，鏟板可前、后滑移裝煤，減少破碎轉載機和自適應帶式轉載機的工作循環次數，高效清理底板浮煤。

2.1.3 CMM10-30 型10 臂錨桿鉆車

系統采用CMM10-30 型10 臂錨桿鉆車，由頂錨鉆臂、側幫鉆臂、除塵器、履帶底盤、電氣系統、液壓系統組成。設備機載6 個頂板鉆臂、4 個側幫鉆臂，10 臺鉆臂同時對頂板、側幫進行錨桿支護，其履帶式底盤騎跨在可彎曲帶式轉載機上移動，實現掘、錨、運平行作業。并且是整個系統的集控中心，掘錨機組和履帶式轉載破碎機的操作均位于10 臂錨桿鉆車之上。該設備具有技術特征：

1）全斷面一次支護，支護效率高、質量優。整機集成6 套頂錨鉆臂和4 套側錨鉆臂，能夠同時完成整個巷道中的錨桿支護。一人多機操作的布置方式，操作人員互不干擾實現有序操作，提高巷道支護效率和支護質量。

2）錨鉆采用干式除塵技術，保證巷道良好的工作環境。采用干式機械除塵機構，在設備上搭載有多級串聯的不同形式的除塵器，通過多級分離、落塵、過濾形式使鉆孔所產生的粉塵落在固定的容器中，從而達到除塵目的。

3）跨騎式底盤機構跨騎于可彎曲膠帶機之上，可彎曲膠帶機可以在錨桿機底盤下自由通過，錨桿機的錨護作業與掘進、運輸工序互不影響，實現掘、錨、運平行作業。

2.1.4 4DZY100/160/135 型可彎曲帶式轉載機

系統采用DZY100/160/135 型可彎曲帶式轉載機，主要由裝載部、卸料部、柔性段、膠帶、動力站幾部分組成。能夠實現移動過程中的彎曲運輸，滿足系統變向掘進聯巷、切眼的功能需求；架體下方安裝有行走膠輪及油氣懸掛裝置，對底板適應能力強；膠帶采用變頻調速多點驅動，最大運力達1 600 t/h，并對啟動、張緊過程進行自動控制。該設備具有技術特征：

1）可實現定點彎曲，跟隨掘錨機的轉彎，對底板適應能力強。相鄰彎曲膠帶架間采用關節軸承連接，每節彎曲膠帶架之間可水平、垂直擺動一定幅度，使整機可跟隨掘錨機轉彎，實現系統開掘聯巷、硐室。

2）多點驅動，自動張緊。該自動張緊功能采用電氣控制，通過壓力傳感器監測自動油缸壓力，根據啟動、運轉和停機等膠帶機不同工況，對膠帶進行自動張緊[3]。

2.1.5 DWZY100/2000 型步式自移機尾

系統采用DWZY100/2000 型步式自移機尾，主要由穩定支撐部、機尾部、轉載機導向部、剛性架、軌道、電氣系統、液壓系統等部分組成。采用馬蒂爾式運動機構，能夠實現可伸縮膠帶機的快速延伸；自帶剛性架，與可彎曲帶式轉載機長距離重疊搭接，并兼作設備列車；采用自鋪軌道技術，降低了剛性架移動過中的移動阻力，移動效率高；具有左右調偏功能，采用遙控操作，能夠極大地減小延伸膠帶過程中的設備調動，降低人員勞動強度。邁步式自移機尾。該設備具有的技術特征：

1）與可彎曲膠帶機快選搭接。采用邁步式自移機構，移動效率高；與可彎曲式轉載機長距離重疊搭接，最大接行程可達150 m。

2）剛性架可兼作設備列車。除塵系統、材料列車、移動變電站等設備均可跨騎在剛性架之上，隨著剛性架同步前移。

3）具有左右調偏功能。在邁步機尾架上設計了兩組調偏機構，通過調偏舉升油缸先將邁步端頭抬起，然后在調偏推移油缸的作用下實現邁步自移機尾的左右擺動調偏。

2.2 系統的技術參數分析

掘錨機組高效快速掘進系統的主要技術參數：適應巷道寬度為5.4～6.0m；適應巷道高度為3.3～4.5 m；膠帶搭接行程為100 m；系統總長155 m；系統總重420 t；總裝機功率為1 416 kW。

2.3 系統技術特點

1）掘錨分離、平行作業，多排多臂同時錨護作業，實現掘錨匹配同步。

2）采用可彎曲帶式輸送機技術，巷道適應性，滿足系統開掘聯巷、切眼的需求。

3）帶式轉載機的上下重疊搭接行程可達100 m以上，實現連續運輸，增大輔運空間。

4）自移機尾采用邁步式自移機構，實現膠帶機、設備列車的快速推進，減少掘進輔助工時，降低工人勞動強度。

5）信息無線傳輸，遠程操控，作業安全性高，作業環境好。

6）采用統一的控制平臺，依托設備高度自動化及系統集中協調控制功能，實現掘、錨、運多個作業單元聯動，減少操作人員。

3 應用效果

掘錨機組高效掘進系統經配制、安裝，于2017年7 月在大斗溝煤礦投入適用，截至2019 年4 月底，已掘進巷道近3 萬m，平均月進尺2 400 m。其中小班最高進尺85 m，最高日進尺158 m，最高月進尺3 088 m，該快速掘進系統單月進尺記錄達國內最高水平，應用效果理想。