四臂錨桿轉載機組研發與應用

齊麗麗

（山西天巨重工機械有限公司， 山西 晉城 048000）

引言

當前，國內煤礦巷道掘進一般采用的作業方式有掘進機配套單體氣動錨桿鉆機、掘進機配套液壓錨桿鉆車、掘錨一體機等，由于掘進機或掘錨一體機在截割的過程中，設備機身一直處于擺動或移動的狀態，機組在掘進的過程中錨桿支護裝備無法同步實現錨護作業，導致錨護設備在掘進機割煤時處于停用的狀態，由此帶來的主要問題就是掘進效率低、支護速度慢。因此，研究一種可實現掘支運平行作業的設備成為解決當下煤礦快速掘進的關鍵所在。MZHB4-800/25 四臂錨桿轉載機組跟隨掘進機或掘錨機同步進行運輸和錨桿錨索支護作業，掘支運同步進行，互不影響，大幅提升了掘進效率[1]。

1 四臂錨桿轉載機組的組成及工作原理

四臂錨桿轉載機組屬于煤礦井下掘進機（或掘錨機）配套設備，主要由行走部、左后鉆臂、機體部、左作業平臺、左前鉆臂、右作業平臺、右前鉆臂、右后鉆臂、油箱部、輸送部、護板操縱部、泵站部等部分構成，如圖1 所示。巷道掘進時，四臂錨桿轉載機組跟隨掘進機同步進行錨護及物料運輸作業，大幅提升了掘進支護效率[2]。

圖1 整機結構圖

2 主要技術參數

工作范圍（寬×高）6 300 mm×4 000 mm；總裝機功率132 kW；行走方式為履帶式；行走速度10 m/min；爬坡能力±16°；鉆臂數量4 臺；鉆進錨桿、錨索孔直徑Φ22～Φ42 mm；鉆進錨桿、錨索孔深度20 m；鉆進錨桿、錨索孔用鉆桿規格B19/B22；推進器推進行程1 660 mm；推進器推進速度5 m/min。

3 關鍵技術研究

MZHB4-800/25Y 煤礦用錨桿轉載機組集運輸與錨桿支護為一體，采用履帶式行走，與邁步式臨時支護、掘進機及二運轉載皮帶機配合作業。機組配套設置一套輸送溜槽和四套錨桿鉆臂，整機實現電液遙控控制，使用大功率電機為機組的液壓系統、機組照明、瓦斯監測等提供動力；液壓系統采用知名品牌的負載敏感柱塞泵，質量可靠、性能穩定[3]。

3.1 輸送部

輸送部作為整個機組的物料運輸基礎，主要由接煤斗、從動鏈輪、刮板鏈、溜槽、主動輪組、支撐油缸等組成。輸送部設置在機組的左右軸線上，一端與機體部前端絞接，另一端通過支撐油缸與機體部后端絞接；其中刮板鏈為中單鏈結構；支撐油缸伸縮，推動輸送部調整二運連接架的高度；配套作業的掘進機將物料輸送至本機輸送部前端的接煤斗，液壓油為主動輪組的驅動馬達提供動力，以驅動封閉的刮板鏈沿輸送方向運轉，從而物料運輸至主運輸皮帶，輸送部結構如下頁圖2 所示。

圖2 輸送部結構圖

3.2 鉆臂

機組前、后鉆臂共四臺，左右對稱分布，四臺鉆臂按前二后二方式布置，左右前鉆臂即可施工頂板錨桿孔，也可施工角錨桿孔、側幫錨桿孔等，后鉆臂主要補打滯后的幫錨桿孔，前后鉆臂配合作業、互為補充、互不干涉，大幅提升了錨護作業效能。

3.2.1 前鉆臂

前鉆臂采用懸臂式結構，左右對稱布置安裝在機體前部平臺上，主要由鉆孔推進器、擺動油缸Ⅰ、擺動油缸Ⅱ、調整機構、伸縮總成、支撐油缸、回轉座、固定座等組成，前鉆臂與鉆孔推進器連接，通過二者共同配合，完成鉆孔及緊固錨桿錨索動作，實現的動作主要有鉆臂上下升降、臂身向外回轉、鉆臂伸縮總成前后伸縮、推進器左右旋轉、推進器前后旋轉等。前鉆臂結構如圖3 所示。

圖3 前鉆臂結構圖

3.2.2 后鉆臂

后鉆臂左右對稱安裝在機體部平臺中部位置，主要由滑動座、升降裝置、調整機構和鉆孔推進器組成，滑動座在滑移伸縮油缸的作用下可前后滑動，從而帶動安裝在其上的升降裝置和調整機構前后滑動，滿足錨桿錨索施工過程中的前后不同位置排距要求；升降裝置的雙向油缸上下伸縮，帶動板式鏈繞鏈輪運動，從而帶動調整機構沿升降架上下滑移，滿足錨桿錨索施工過程中不同高度范圍的施工要求；調整機構的擺動油缸回轉，帶動擺動油缸固定板旋轉，從而帶動鉆孔推進裝置實現左右180°旋轉，同時配合調整油缸的伸縮桿伸縮，帶動鉆孔推進裝置可以實現前后小角度調整，擺動油缸回轉配合調整機構調整，可快速定位不同角度的頂幫錨桿錨索孔。后鉆臂結構如圖4 所示。

圖4 后鉆臂結構圖

3.3 站人作業平臺

站人作業平臺安裝在機組前端左右兩邊，主要由升降油缸、升降機構、回轉驅動和回轉平臺組成，站人作業平臺可實現升降、回轉等功能，其高度調節靈活，展開后站位面積大，且站人翻板采用防滑結構設計，保證了人員的站位安全及站位面積需求。站人作業平臺結構如圖5 所示。

圖5 站人作業平臺結構圖

3.4 電氣系統

機組電氣系統主要由真空電磁起動器、三相異步電動機、聲光信號器、LED 照明燈、急停按鈕、控制按鈕、隔爆電鈴、甲烷斷電儀及各電纜組成，電氣系統控制油泵電機的啟動、停止，提供各種保護、照明、急停、瓦斯閉鎖、監測等功能，機組行走采用電氣遠程操控系統，接入隔爆接收器和手持遙控器，將智能化遙控等技術引進電氣系統中，提升機組的操控性能。

3.5 液壓系統

機組液壓系統是由液壓泵站、操縱臺、液壓油缸、擺動馬達、油箱、閥組及相互聯接的液壓管路組成。整機的泵站是由一臺132 kW 三相異步電動機，驅動兩臺負載敏感柱塞泵，經多路換向閥，將壓力油分別送給各執行機構，來完成各部件的動作。液壓系統主要實現以下功能：驅動行走馬達運轉，帶動機組實現行走；為輸送馬達提供動力；實現鉆臂部的升降、伸縮及推進機構的各種動作；提供施工鉆孔時所需的動力。

4 實際應用效果分析

MZHB4-800/25 四臂錨桿轉載機組自2021 年1月開始在西山煤電西銘礦施工，巷道寬5.6 m、高3.8 m，頂錨桿每排7 根，排距1.5 m，幫錨桿每1.4 m 各3根，錨索工藝為2-1-2 形式布置，長度3 m。該四臂錨桿轉載機組施工位置如下頁圖6 所示，本機組與邁步式臨時支護、掘進機、橋式轉載、可伸縮自移帶式輸送機配合作業。工作時，機組跟在已進行臨時超前支護的掘進機后面，掘進機運輸的物料被輸送至本機輸送部的接煤斗內，并通過本機組的輸送部及機尾的橋式轉載，輸送至可伸縮自移帶式輸送機上；同時，本機組的四套鉆臂通過升降、伸縮定位不同位置的頂幫錨桿錨索孔，完成錨桿支護作業，實現掘支運平行作業。最高日進尺達到10 m，最高月進尺達到300 m，日均進尺由原來的5 m 提升至10 m（每月按30 d 算），掘進速度大幅提高。

圖6 MZHB4-800/25 四臂錨桿轉載機組施工位置圖

5 結語

四臂錨桿轉載機組掘進機配套使用，掘進機在前面進行掘進作業的同時，四臂錨桿轉載機組中間輸送部完成物料的連續運輸，同時，四臂錨桿轉載機組兩側設置的四臺鉆機進行全斷面錨桿、錨索支護，實現掘支運平行作業。該種平行作業模式，實現了多工序平行作業，減少了各工序間施工的影響，使各工序銜接更加緊密，有效提升了礦井生產的單進水平，實現了掘進工作面生產班連續作業。同時，機組采用新型視距遙控系統，在解決煤礦掘進安全高效和降低工人勞動強度方面都有其明顯的優勢。