基于綜掘機平臺的新型掘錨護一體化裝備應用技術

趙棟梁

（淮北礦業（集團）有限責任公司生產管理部，安徽 淮北 235000）

淮北礦業針對地質構造復雜、采深大、地壓大、瓦斯大等客觀條件，以綜掘掘錨護一體機為研究方向進行攻關破題，解決采掘接替失衡矛盾。第一代EBZ220MH掘錨護一體機為“龍門”式，以綜掘機截割部為平臺整合錨護裝置為一體，但該形式一體裝備存在機體重量大、視線受阻、支護效率低等問題，工程試驗效果一般。

經過反復調研，在袁店一井煤礦東翼軌道大巷試用MHY-260掘錨護一體機，綜掘機僅作為錨護裝置移動平臺，綜掘機與錨護裝置系統、功能分離，實現了減少人員、提高效率、本質安全等預期效果。

1 巷道技術概況

袁店一井煤礦東翼軌道大巷埋深-748.0m，設計施工層位于32煤層頂板78～145m，巖性為砂巖（淺灰色，中厚層狀，細粒，成分以石英、長石為主，分選性中等，緩波狀層理，含有菱鐵鮞粒，鈣質膠結）和泥巖（深灰色，塊狀，局部含有粉砂質，見有少量植物化石）。東翼軌道大巷支護斷面圖如圖1所示。

圖1 東翼軌道大巷支護斷面圖

設計工程量3328m,0.5%上坡施工，采用錨網索噴+深、淺孔注漿聯合支護形式，巷道斷面凈寬×凈高=5200×4200mm，直墻半圓拱型。

支護參數：支護錨桿采用GM22/2800-490螺紋鋼高強錨桿，錨桿間排距為800×800mm，矩形布置；錨索規格YMS17.8/6.3-1860，間排距2400×1500mm。

2 主要技術特點及功能

2.1 主要技術特點

（1）錨護與綜掘機分離布置，不更換截割部升級改造技術，不影響掘進機基本性能，未增加用戶的無效成本。

（2）錨護與掘進兩系統分離。龍門大距離推移，避免了工作時的相互影響，從而解決了系統不匹配的矛盾。

（3）錨桿支護技術革新。應用空心馬達錨桿鉆機技術，額定扭矩300N·m、轉速400r/min，可實現深度≤2600mm鉆孔不續接鉆桿施工，同時噪聲≤30db（A）。

（4）錨護系統設計高效。設計了龍門大距離推移倍速機構，實現了上頂下支負載敏感聯動，橫梁上下水平定位，鉆機快速定位、鉆孔、錨固等功能，創造性實現一次定位雙排施工錨桿功能。

2.2 主要技術參數

錨護裝置主要技術參數如表1所示。

表1 錨護裝置主要技術參數

2.3 主要功能及結構

2.3.1 主要功能

綜掘機與錨護裝置結構、系統分離布置，錨護一體機基本是一套獨立機構，依靠左右推出主臂安裝在掘進機兩側的履帶架上，左右推出主臂前端安裝龍門架，龍門架上裝有兩臺錨桿機。掘進機截割工作時，左右推出主臂回收，龍門架回收到回轉臺上方，不影響掘進機截割工作。當需要錨護系統打孔時，左右推出主臂前推，帶動龍門架前移到截割頭前方，完成臨時支護后錨護機開始打孔工作。

2.3.2 整機結構

MHY-260掘錨護一體機由EBZ260綜掘機和錨護一體裝置兩大部分組成，其中錨護一體機共由6大結構組成：左右主臂、左右立柱、橫梁、雙液壓鉆機、液壓控制系統、臨時支護。如圖2所示。

圖2 分體式掘錨護一體機結構示意圖

3 施工工藝

3.1 操作工序

掘進成巷→出矸→啟動油泵電機→推出左右主臂，伸出臨時支護桁架→移動橫梁至合適高度然后固定→操作錨桿機打眼→安裝錨桿→臨時支護桁架歸位→清理、收回大臂→收尾。

3.2 操作規范

（1）綜掘機截割成巷（毛斷面）達到設計要求，施工進度達到兩個設計排距時，停止截割掘進，把迎頭礦渣清理干凈，達到錨護機施工條件要求，綜掘機閉鎖。

（2）錨護機臨時支護桁架兩側伸展，金屬網鋪滿桁架，金屬網用鐵絲連接牢固，金屬網露出臨時支護桁架前后兩端200mm。

（3）大臂向前平行推移到臨時支護桁架超過永久支護200mm即停止。啟動上下支撐，把臨時支護桁架頂緊（底板松軟時，下支撐地靴下墊300mm×200mm×150mm厚木塊，支平墊穩，防止大臂傾斜不平），支撐油缸閉鎖。

（4）橫梁上下移動到巷道起拱線位置即停，移動油缸閉鎖，橫梁固定。

（5）錨桿孔施工。移動液壓錨桿鉆機到巷道中心位置，移動馬達到夾持器處，打開馬達、夾持器上鉆桿、鉆頭、水套，鉆桿超過夾持器150～200mm，夾持器加緊鉆桿，向后移動馬達（馬達距夾持器≤800mm），馬達加緊鉆桿，打開夾持器。移動錨桿鉆機豎立，慢速啟動鉆機，鉆桿通水，向上移動鉆機滑道對準開孔位置開孔，開孔深150～200mm后，可全速開動鉆機打孔。

（6）錨桿安裝施工。錨桿孔施工完成后，退出鉆桿，馬達向后移動到最大距離，馬達上裝入錨桿安裝套。人站立在橫梁平臺上，把錨桿穿過夾持器上托盤，錨桿頂住錨固藥卷送入孔內，錨桿緊固端放入錨桿安裝套，移動夾持器端頂住巖壁，馬達向前推進錨桿（向前推進時，不要轉動鉆機，以防藥卷破損凝固），馬達距夾持器700mm時，快速轉動鉆機攪拌藥卷，同時快速推進鉆機，一直到錨桿安裝套擰緊錨固螺母為止。

（7）錨固施工完成后，把鉆機收到中間位置平放，橫梁移動到大臂以上位置，收起上下支撐缸，臨時支護桁架歸位，用棉絲清理大臂粉塵，最后后移大臂，直到大臂收緊，支護結束。

4 存在問題及改進方法

（1）臨時支護體積大，綜掘機截割出矸左右移動空間小，兩幫滯留矸石多，截割出矸耗時長，滯留矸石需要人工清理。改進方案：增加綜掘機鏟板寬度，提高收矸、出矸效率。

（2）錨護一體機兩臺錨桿鉆機軸向距離固定，當巖性變化需調整支護排距時無法調整，支護參數調整困難。改進方案：錨桿鉆機固定點設置軸向可移式，靈活調整軸向距離。

（3）臨時支護收縮后體積大，與巷道頂板間隙較小，綜掘機前后移動時剮蹭風筒，風筒距離迎頭較遠，除塵效果較差。改進方案：在降低風筒通風斷面情況下，改變風筒形式或由單一風筒變為多分枝小斷面風筒，適應裝備布置。

（4）鉆機橫梁位置遮擋綜掘機司機截割視線。改進方案：改進橫梁尺寸及位置或綜掘機升級為具備記憶截割智能化功能。

（5）掘錨護一體施工需一次全斷面截割成型，錨護裝置對迎頭空間要求較高，在巖性變差需提前施工頂板骨架撞楔時，全斷面截割端面裸露范圍大，人員操作需搭建平臺，操作工序復雜且安全風險大。改進方案：在錨護一體裝置上加裝可靈活拆卸施工撞楔的鉆機。

5 應用效果

（1）實現本質安全。錨護一體設計理念，人員始終在機械臨時支護下，錨桿支護通過液壓閥操控，僅更換錨桿、裝填錨固劑時需人工操作，達到了人少則安的目標，安全可靠。

（2）減少職工勞動強度。綜掘機截割、出矸，錨護一體機機械化臨時支護和錨桿支護，職工僅需操作液壓閥和手柄即完成了掘進主要工序施工，極大地降低了勞動強度，體力勞動降低80%。

（3）人均功效大幅提高。大斷面巖石掘進巷道傳統綜掘施工，迎頭每班需8人以上操作風動鉆機錨桿支護，采用新型掘錨護一體機后，僅需2人通過液壓手柄操作錨桿鉆機，2人在臨時支護下配合安裝錨桿，每班僅需4人進行錨桿支護，人均功效提高1倍。

（4）提高掘進單進。錨護一體機采用液壓驅動，液壓錨桿鉆機相對風動鉆機動力強，鉆進速度快，錨桿安裝一次預緊力達到設計標準，一根錨桿相較于風動鉆機施工節省4min，單月進尺由原90m提高到110m。

（5）現場作業環境得到改善。液壓錨桿鉆機運行聲音小，減少噪聲污染。

6 結論

MHY-260掘錨護一體機是基于綜掘機為移動平臺，截割與錨支結構分體的實現截割、運輸、臨時支護、永久支護功能一體的安全高效掘進成套裝備。經過袁店一井煤礦東翼軌道大巷現場工程試驗，取得了預期效果，為解決礦區掘進接替緊張局面提供技術支持，具有較好的推廣價值。