EBZ220H掘進(jìn)機(jī)錨護(hù)功能的升級(jí)改造

毋 凡

（晉能控股裝備制造集團(tuán)，山西 晉城 048006）

1 項(xiàng)目背景

目前國(guó)內(nèi)煤礦采掘關(guān)系緊張的主要矛盾點(diǎn)體現(xiàn)在掘進(jìn)速度低于回采速度，而影響掘進(jìn)速度的主要原因是支護(hù)速度慢，主要表現(xiàn)在臨時(shí)支護(hù)和永久支護(hù)慢。因此為提高掘進(jìn)效率，拓展掘進(jìn)機(jī)向多功能發(fā)展，對(duì)現(xiàn)有掘進(jìn)機(jī)進(jìn)行掘、護(hù)、錨一體化改造，做到掘支平行作業(yè)，可實(shí)現(xiàn)掘進(jìn)裝備的技術(shù)升級(jí)，大大減輕工人勞動(dòng)強(qiáng)度[1-2]。

2 EBZ220H掘進(jìn)機(jī)組改造思路

EBZ220H型掘進(jìn)機(jī)主要以煤礦半煤巖、大斷面煤巷、磷礦、石膏礦、地鐵隧道等巷道掘進(jìn)的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)為基礎(chǔ)，采用多種新技術(shù)研制而成的一種以中硬巖為對(duì)象，適合于大斷面巷 道掘進(jìn)的重型掘進(jìn)機(jī)。主要由截割機(jī)構(gòu)、鏟板部、輸送部、行走機(jī)構(gòu)、機(jī)身、液壓系統(tǒng)、水系統(tǒng)、電氣系統(tǒng)及機(jī)載除塵系統(tǒng)組成。

通過(guò)對(duì)掘進(jìn)機(jī)、錨桿鉆機(jī)、臨時(shí)支護(hù)集成一體化技術(shù)研究，在不影響整機(jī)性能的條件下集成錨桿鉆機(jī)、臨時(shí)支護(hù)、作業(yè)平臺(tái)，對(duì)EBZ220H掘進(jìn)機(jī)進(jìn)行升級(jí)改造，具體改造思路包括：

1）在現(xiàn)有EBZ220H基礎(chǔ)上對(duì)整機(jī)總體結(jié)構(gòu)與鉆機(jī)布置進(jìn)行研究，充分考慮各部件間的匹配度和結(jié)構(gòu)合理性，不影響機(jī)組本身的性能。

2）研究合理的支護(hù)系統(tǒng)，通過(guò)2臺(tái)前部機(jī)載鉆臂、2臺(tái)后鉆和預(yù)留2臺(tái)機(jī)載手持液壓鉆接口的模式，實(shí)現(xiàn)頂幫錨桿同時(shí)支護(hù)、上下幫錨桿同時(shí)支護(hù)。鉆臂需滿(mǎn)足360°旋轉(zhuǎn)施工的能力，實(shí)現(xiàn)工作面錨桿、錨索孔及迎頭探測(cè)孔的機(jī)械化施工。

3）在機(jī)身兩側(cè)設(shè)計(jì)可前后伸縮的滑移機(jī)構(gòu)，滑移機(jī)構(gòu)根據(jù)機(jī)組長(zhǎng)度進(jìn)行合理設(shè)計(jì)，保證不影響正常截割，同時(shí)滑移機(jī)構(gòu)推出后應(yīng)達(dá)到零空頂距要求。

4）研究臨時(shí)支護(hù)機(jī)構(gòu)，支撐力大于20 kN，矩形可側(cè)伸的臨時(shí)支護(hù)形式，保證接頂支護(hù)面積符合礦使用要求。臨時(shí)支護(hù)裝置與站人操作平臺(tái)一體設(shè)計(jì)，方便作業(yè)人員施工。

5）研究可實(shí)現(xiàn)定位及拆裝鉆桿的新型推進(jìn)器，推進(jìn)器油路集成化設(shè)計(jì)，使施工定位準(zhǔn)確，拆換鉆桿便捷。

6）研究掘支互鎖的控制模式，從液壓及電氣雙重閉鎖，保證施工的安全性。

7）研究錨索張拉增壓機(jī)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)錨索施工的快速?gòu)埨?/p>

3 掘進(jìn)機(jī)具體改造措施

本次改造方案盡可能保留EBZ220H掘進(jìn)機(jī)原裝部件，包括截割機(jī)構(gòu)、行走機(jī)構(gòu)、現(xiàn)有液壓系統(tǒng)等保留。在截割臂上端加裝臨時(shí)支護(hù)系統(tǒng)；機(jī)體部?jī)蓚?cè)加裝平臺(tái)用于裝配控制前鉆臂機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)的伸縮滑道；后支撐部左右兩側(cè)加裝后鉆臂機(jī)構(gòu)，并加大支腿接地面積及油缸行程；為匹配機(jī)體部改造，調(diào)整鏟板寬度及一運(yùn)小溜長(zhǎng)度；增加外噴霧及錨索張拉增壓等功能；為新增功能匹配合適液壓及電氣系統(tǒng)相關(guān)元器件及程序，見(jiàn)圖1。

圖1 改造后掘進(jìn)機(jī)結(jié)構(gòu)圖

3.1 改造原掘進(jìn)機(jī)主要部件

在原機(jī)組機(jī)身左右兩側(cè)加裝平臺(tái)，用于裝設(shè)兩套滑道伸縮裝置。為了匹配機(jī)身新寬度，將鏟板加寬，同時(shí)在連接大架與后支撐部中間增加過(guò)渡梁，用于機(jī)體加長(zhǎng)，增長(zhǎng)一運(yùn)輸送部溜槽長(zhǎng)度，保持與二運(yùn)轉(zhuǎn)載的相對(duì)位置。最后為了調(diào)整重心前傾問(wèn)題，加長(zhǎng)后支撐油缸行程并增大接地面積，從而更好地適應(yīng)不同工況。

3.2 加裝臨時(shí)支護(hù)系統(tǒng)

臨時(shí)支護(hù)系統(tǒng)加裝在截割臂上部位置，分站人操作平臺(tái)及臨時(shí)支頂框架兩部分。站人操作平臺(tái)，通過(guò)鎖緊螺栓被固定在截割臂結(jié)構(gòu)件上方，方便錨鉆操作人員站立其上，對(duì)頂、幫不同位置進(jìn)行錨鉆作業(yè)；臨時(shí)支頂框架，通過(guò)銷(xiāo)軸、油缸與站人操作平臺(tái)相連。通過(guò)調(diào)角油缸可以調(diào)整站人操作平臺(tái)與巷道底板間角度，方便操作人員在水平位置更好發(fā)力；升降油缸可以調(diào)整臨時(shí)支護(hù)框架高度，使得框架能適應(yīng)不同巷道頂板高度，有效保護(hù)下方操作人員安全作業(yè)。

3.3 加裝鉆臂系統(tǒng)

鉆臂系統(tǒng)包括左右兩側(cè)的伸縮滑道、前鉆臂組件及后鉆臂組件三部分。滑道伸縮裝置用于前鉆臂組件的前后整體位移。當(dāng)掘進(jìn)作業(yè)時(shí)，前鉆臂組件整體收縮至滑道最后端，完全不干涉機(jī)組正常截割、運(yùn)輸作業(yè)。當(dāng)支護(hù)作業(yè)時(shí)，前鉆臂組件移動(dòng)至前端，配合鉆臂組件自帶的調(diào)角油缸、旋轉(zhuǎn)油缸，可實(shí)現(xiàn)360°全方位打孔，滿(mǎn)足了礦方零空頂永久支護(hù)的要求。此外，在機(jī)身兩側(cè)還預(yù)留了兩組手持液壓幫鉆接口，方便礦方后續(xù)錨鉆工藝流程的優(yōu)化。

前鉆臂組件分布于左右滑道伸縮裝置上，呈對(duì)稱(chēng)布置，分別由滑軌裝置、鉆臂機(jī)構(gòu)、機(jī)載錨桿鉆機(jī)組成。截割作業(yè)時(shí)，左右鉆臂位于回轉(zhuǎn)座后方，不影響截割部的左右回轉(zhuǎn)，不干涉機(jī)組的截割作業(yè)。待機(jī)狀態(tài)不影響截割機(jī)構(gòu)的左右擺動(dòng)和上下升降。支護(hù)作業(yè)時(shí)，鉆臂裝置被推送至迎頭，通過(guò)全方位360°旋轉(zhuǎn)可實(shí)現(xiàn)工作面頂幫不同高度、各種角度的錨桿孔、錨索孔、炮眼孔的高效機(jī)械化施工。

后鉆臂組件分布于機(jī)尾左右，為懸臂式結(jié)構(gòu)，通過(guò)調(diào)角油缸及旋轉(zhuǎn)油缸位置調(diào)整進(jìn)行補(bǔ)打低位錨桿作業(yè)。調(diào)角油缸可以調(diào)整后鉆臂組件的鉆孔高度，旋轉(zhuǎn)油缸可以調(diào)整鉆孔在同一高度的左右傾角。

3.4 加裝錨索張拉系統(tǒng)

錨索張拉增壓機(jī)構(gòu)裝配在機(jī)身后部，主要由液壓泵、雙向千斤頂、高壓膠管及壓力表等組成，具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、使用安全、易于維修、經(jīng)久耐用等特點(diǎn)，與張拉千斤與液壓剪配合使用，是一種能夠快速完成井下錨索張拉施工的高效設(shè)備。

3.5 改造液壓系統(tǒng)

改造后的液壓系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)兩臺(tái)負(fù)載敏感柱塞泵，將壓力油分別送到截割部、鏟板部、輸送部、行走部、后支承部、錨鉆部及推進(jìn)器的各液壓馬達(dá)和油缸，來(lái)完成各部件的動(dòng)作，具體內(nèi)容包括：

1）主系統(tǒng)增加高精度過(guò)濾器，保證系統(tǒng)油液清潔，提高可靠性；

2）為錨鉆及支護(hù)系統(tǒng)增設(shè)多路換向閥，保證鉆錨系統(tǒng)與掘進(jìn)機(jī)系統(tǒng)獨(dú)立，液壓互鎖；

3）為增設(shè)的液壓支路匹配相應(yīng)多路換向閥、安全閥、節(jié)流閥等配套液壓元件；

4）配置新的液壓管路及接頭，并重新規(guī)劃管路布局；

5）增大油箱容積，使得其滿(mǎn)足新增功能正常工作所需。

4 機(jī)組在井下的實(shí)際應(yīng)用情況

改造后的掘錨護(hù)一體化機(jī)組井下試驗(yàn)了一段時(shí)間后，機(jī)組滿(mǎn)足改造前所規(guī)劃的各項(xiàng)技術(shù)要求，能大幅提升掘進(jìn)過(guò)程的生產(chǎn)效率，但也遇到了一些問(wèn)題。因是掘進(jìn)機(jī)改造項(xiàng)目，錨鉆設(shè)備的布置考慮到所適應(yīng)的巷道，布置于機(jī)身左右外擴(kuò)平臺(tái)上，而錨鉆操作人員只得站立于前鉆臂與截割臂中間，考慮到操作人員安全及鉆臂在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中，不能與截割臂發(fā)生碰撞，因此錨鉆系統(tǒng)的活動(dòng)范圍被限制，一些特殊位置的頂錨、幫錨孔需要移動(dòng)機(jī)組才能實(shí)現(xiàn)。

新增的功能部件大部分集中在機(jī)組前端位置，這就不可避免地造成了機(jī)組重心前移。因此在日常移機(jī)過(guò)程中，移動(dòng)速度有所犧牲，機(jī)身在移動(dòng)過(guò)程中的晃動(dòng)幅度也有所增大。

5 結(jié)語(yǔ)

本項(xiàng)技術(shù)改造有效解決了煤巷掘進(jìn)作業(yè)掘支不平衡的問(wèn)題，大大提高了煤巷掘進(jìn)過(guò)程中的工作效率和安全系數(shù)，響應(yīng)了國(guó)家對(duì)礦山“減人增效”、“安全礦山”的要求，對(duì)促進(jìn)我國(guó)煤炭生產(chǎn)的可持續(xù)健康轉(zhuǎn)型發(fā)展有著重要的意義。