EBZ160 型煤礦掘進(jìn)機(jī)掘錨護(hù)探一體化改造研究

張洪濤

（山西煤炭運(yùn)銷集團(tuán)首陽(yáng)煤業(yè)有限公司，山西晉城 048000）

0 引言

現(xiàn)階段，煤炭運(yùn)銷集團(tuán)首陽(yáng)煤業(yè)回采作業(yè)面的開采作業(yè)已全面實(shí)現(xiàn)了綜合機(jī)械化，掘進(jìn)作業(yè)面也投入了掘進(jìn)機(jī)組并加以應(yīng)用，但巷道內(nèi)部依舊需要人工來進(jìn)行臨時(shí)支護(hù)、錨桿錨索支護(hù)等作業(yè)。為了降低人員作業(yè)強(qiáng)度，不斷提升掘進(jìn)作業(yè)面單進(jìn)水平，改善作業(yè)環(huán)境，對(duì)巷道掘進(jìn)機(jī)進(jìn)行了優(yōu)化改良［1］。

1 改良方案

為了使掘進(jìn)機(jī)組的功能得到充分運(yùn)用，使其集多項(xiàng)功能于一體，成為一種綜合化機(jī)械，針對(duì)EBZ-160 型掘進(jìn)機(jī)的懸臂段進(jìn)行了優(yōu)化改善，如圖1所示。

圖1 掘錨護(hù)探一體機(jī)示意圖

（1）針對(duì)現(xiàn)階段使用掘進(jìn)機(jī)的接口尺寸進(jìn)行有效改良，僅僅需要將傳統(tǒng)的截割部拆掉，并改成具備掘錨護(hù)探功能的截割部［2］。

（2）增加一個(gè)小電控箱，使其可以對(duì)錨護(hù)探進(jìn)行遙控，并且當(dāng)遙控失效之后，可以利用前方的操作桿來完成操作。

（3）在傳統(tǒng)掘進(jìn)機(jī)的液壓體系中接入新型截割部的液壓體系，與掘進(jìn)機(jī)同時(shí)運(yùn)用同一個(gè)泵站。

（4）通過將連接構(gòu)件進(jìn)行更換來完成探放水及錨桿的鉆桿作用［3］。其兩種鉆孔的結(jié)構(gòu)如圖2 ～5所示。

圖2 施工角錨桿實(shí)際結(jié)構(gòu)圖

圖3 施工幫錨桿實(shí)際結(jié)構(gòu)圖

圖4 施工頂部錨桿實(shí)際結(jié)構(gòu)圖

圖5 前探打孔部件結(jié)構(gòu)圖

2 主要特征及關(guān)鍵性能參數(shù)

2.1 主要特征

該設(shè)備可以維持掘進(jìn)工作與探放水、錨索錨桿之間的不間斷操作。掘進(jìn)機(jī)可以進(jìn)行切割、裝配及運(yùn)輸?shù)纫幌盗胁僮鳎辉诰蜻M(jìn)作業(yè)進(jìn)行時(shí)及完成后，臨時(shí)支護(hù)可以對(duì)空頂區(qū)進(jìn)行支護(hù)，以確保人員安全；錨桿機(jī)可以對(duì)錨索錨桿進(jìn)行配置、對(duì)相關(guān)藥卷進(jìn)行攪拌，并且可以固定錨桿的螺母，以滿足初始預(yù)緊力的要求［3］；還可以利用相關(guān)接頭來完成探放水作業(yè)。該設(shè)備主要具有以下幾個(gè)技術(shù)特點(diǎn)。

（1）對(duì)整機(jī)構(gòu)造加以改善，在添加護(hù)頂設(shè)備及錨桿鉆機(jī)之后，與以往掘進(jìn)機(jī)的截割部保持一致的外形尺寸。

（2）在打錨及打探水鉆孔的過程中，截割部會(huì)落地，以達(dá)到礦井作業(yè)的安全標(biāo)準(zhǔn)。

（3）轉(zhuǎn)換速率較快，掘進(jìn)及錨護(hù)探操作僅僅需要簡(jiǎn)便的折疊與伸開就行。

（4）錨桿鉆機(jī)可完成左右橫移及旋轉(zhuǎn)操作，也可以完成向前旋轉(zhuǎn)的操作，具備較高的效率。

（5）臨時(shí)支護(hù)可以對(duì)頂板進(jìn)行及時(shí)控制，并且還能在永久支護(hù)時(shí)托住W鋼帶及金屬菱形網(wǎng)［4］。

（6）可應(yīng)用于拱形、梯形及矩形的巷道內(nèi)，其寬度與高度分別為3.5 ～5.5 m和2.4 ～4.5 m，具有較廣的應(yīng)用范圍。

（7）對(duì)于各個(gè)類型的掘進(jìn)機(jī)，可以通過更換性能更好的截割部來進(jìn)行優(yōu)化改良。

2.2 關(guān)鍵性能參數(shù)

巖層所具有的最高硬度：截割不能超過f 6，鉆機(jī)應(yīng)小于等于f 8；鉆孔為Φ 28 ～32 mm；適應(yīng)釬具為Φ 19/Φ 22 mm；噪聲為3 dB（A）；推進(jìn)距離為1.4 m；錨桿機(jī)進(jìn)給力的最大值為21 kN；定位錨護(hù)的高度處于2.8 ～4.0 m、寬度處于3.5 ～5.0 m；錨桿機(jī)有2臺(tái)［5］；錨桿機(jī)轉(zhuǎn)矩及轉(zhuǎn)速的額定值分別為300 N·m和460 r/min；空載推進(jìn)速度為1 300 mm/min；錨桿機(jī)所具有的前后擺動(dòng)角及左右擺動(dòng)角分別為-10°～100°和10°～100°。

3 施工技術(shù)

3.1 31116 巷

該巷道在某個(gè)礦井中位于下衛(wèi)底村的東北方向，與曹村的西南面相鄰近，礦井下南接31114 作業(yè)面，西接三采區(qū)，北壤四采區(qū)，東為賢者向斜軸處，長(zhǎng)度為2 360 m。巷道的作用在于掘進(jìn)過程中行人、運(yùn)煤，回采階段的材料、設(shè)備等［6］。

3.2 煤層賦存及頂?shù)装?/h3>

作業(yè)面主要針對(duì)太原組煤進(jìn)行開采作業(yè)，煤層的總厚度約為7.22 m，構(gòu)造較為復(fù)雜，煤種屬于一種瘦煤，具備穩(wěn)定性，可開采。煤層傾角的最大值、最小值及平均值分別為12°、3°和5°。煤層頂板及底板的狀況如表1所示。

表1 煤層頂板與底板情況表

3.3 地質(zhì)構(gòu)造

作業(yè)面處于賢者趨向斜軸的西翼，由于受到各種因素的影響，地質(zhì)具有極其復(fù)雜的構(gòu)造。煤層的整體結(jié)構(gòu)呈現(xiàn)為單斜結(jié)構(gòu)，產(chǎn)狀的走向?yàn)楸睎|方，傾向?yàn)槟蠔|方，形成了約-5°的傾角。作業(yè)面具有復(fù)雜的地質(zhì)結(jié)構(gòu)，陷落柱發(fā)育［7］。

3.4 巷道斷面及支護(hù)參數(shù)

巷道毛斷面為5.1 m ×3.15 m，沿著底板來進(jìn)行開采，頂板則為錨索、W鋼帶等共同支護(hù)，兩幫是圓鋼錨桿支護(hù)。

巷道頂板運(yùn)用了φ 20 mm×2 200 mm螺紋鋼錨桿，并以矩形方式來進(jìn)行布置。兩邊角運(yùn)用了φ 20 mm×2 400 mm螺紋鋼錨桿，除了頂板與兩根邊角的錨桿存在大于75°的夾角并傾斜于幫內(nèi)以外，其余均與頂板相垂直。頂板的錨桿則采用“6 ×6”矩形的形式進(jìn)行布置，間距與排距的數(shù)值分別為900 mm、1 000 mm。兩幫都采取了φ 16 mm×1 800 mm的圓鋼錨桿，并運(yùn)用“3 ×3”矩形的方式進(jìn)行布置，其間距與排距均為1 000 mm，兩幫的錨桿均與兩幫相垂直，每一根幫錨都需要配置相應(yīng)規(guī)格的鋼帶托板，即長(zhǎng)與寬分別為300 mm和400 mm。每間隔3 m，巷道都應(yīng)當(dāng)設(shè)置一組錨索，間距與排距分別為2 000 mm、3 000 mm，錨索則采用相應(yīng)的鋼絞線，共6.3 m，穿層掘進(jìn)過程中，應(yīng)根據(jù)頂煤的厚度來設(shè)置錨索長(zhǎng)度，必須確保錨索深入到灰?guī)r1 m處，每一根錨索都應(yīng)配置相應(yīng)的鐵板，其長(zhǎng)、寬與厚分別為300 m、300 m 和14 mm。

3.5 施工效果

自從掘錨護(hù)探一體機(jī)成功安裝到31116 巷道并正式應(yīng)用之后，在通過一段時(shí)間的應(yīng)用，對(duì)施工流程進(jìn)行適當(dāng)?shù)卣{(diào)整、對(duì)組織進(jìn)行有效地改善，通過開展培訓(xùn)工作及結(jié)合實(shí)踐的方法使所有檢修人員及司機(jī)充分掌握技能［8］，掘進(jìn)月的掘進(jìn)長(zhǎng)度也增加為340 m，掘進(jìn)速率提升了41.70%，取得了較好的效果。

4 結(jié)束語(yǔ)

掘錨護(hù)探一體機(jī)具有較高的自動(dòng)化水平、較快的施工速率、較好的安全性，可以將臨時(shí)及永久支護(hù)、掘進(jìn)作業(yè)、探放水融合成一個(gè)整體。該設(shè)備的應(yīng)用不僅可以提升掘進(jìn)效率，而且極大減少了時(shí)間及設(shè)備成本，降低了作業(yè)強(qiáng)度，從而使煤礦生產(chǎn)具備較高的穩(wěn)定性。