淺議煤礦綜合掘進機械的選型與改造

褚福民

【摘 要】隨著機械工業(yè)的不斷進步，我國綜合機械化掘進設備不斷地產(chǎn)生、改進并升級，而且綜掘設備的適應范圍也不斷擴展。目前采煤技術及采煤核心裝備的升級，傳統(tǒng)的掘進方式已無法滿足礦井回采的需要。因此改進煤礦綜合掘進機械是勢在必行的。

【關鍵詞】煤礦；綜合掘進機械；選型；改造

根據(jù)各煤礦、各采區(qū)，乃至各工作面的實際情況，合理選用大中小型煤巷、巖巷、半煤巖巷綜掘設備，才能保證航道的掘進速度，進而保證整個礦井的接替需要。

1.綜掘機的技術特點與應用

綜掘機由履帶式行走部上的回轉(zhuǎn)角支撐著槽軸式懸臂切割機構(gòu)，經(jīng)電機驅(qū)動，液壓油缸操作，刮板輸送機裝運，具有自行切割、裝運、行走的功能，主要由橫軸懸臂切割機構(gòu)、裝運機構(gòu)、行走機構(gòu)、液壓系統(tǒng)、噴霧冷卻系統(tǒng)、電器系統(tǒng)組成。下面以EBZ-90型綜掘機在礦井8煤層工作面使用情況做以分析：

①煤層的賦存情況。煤層厚度為2.4～3.0m，平均厚度為2.8m，含0.2m夾矸，直接頂板為深灰色粉沙巖，局部為泥巖，厚度為9.0m，深灰色、堅硬、穩(wěn)定，底板為深灰色粉沙巖，厚4.3m，堅硬。②地質(zhì)構(gòu)造情況。工作面地質(zhì)構(gòu)造較為簡單，存在斷層和無炭柱，構(gòu)造少，影響極小。③水文地質(zhì)情況。水文地質(zhì)情況較為復雜，主要含水層為02。和K2灰?guī)r，分別位于102煤層的上部和下部。在遇到構(gòu)造的情況下，發(fā)生突水是影響工作面生產(chǎn)的主要安全隱患，預計正常涌水量為150～200m3/h。④運輸方式。采用EBZ-90型綜掘機裝煤，配合SDJ-800型膠帶運輸機運輸。⑤EBZ-90綜掘機使用后的效果。架棚支護使用EBZ-90型綜掘機后，創(chuàng)下了大斷面架棚巷道支護班架棚12架，班進尺10m的記采，日進尺22m的記錄。綜合平均單進382.5m/月，比炮掘單進188.8m/月，提高了102.6%，工效0.268m/工，比炮掘工效0.18m/l工提高了42.55。錨梁網(wǎng)支護最高進尺已經(jīng)突破1000m/月大關，平均進尺穩(wěn)定在600m/月。使用EBZ-90型綜掘機后，減少了因放炮造成的事故隱患，杜絕了放炮事故，確保了掘進安全。使用EBZ-90型綜掘機后，減少了因放炮震動造成的頂板和煤幫松動，減少了支護用品，降低了支護成本，保證了巷道掘進后頂幫的穩(wěn)定性，降低了掘進對頂幫的破壞。

2.綜掘機械的選型

綜合機械化掘進工作面和采煤工作面的運用是現(xiàn)代化高產(chǎn)、高效礦井的標志。根據(jù)礦井的地質(zhì)條件，選擇合理的設備，才能發(fā)揮工作面的最大生產(chǎn)能力及實現(xiàn)安全生產(chǎn)。同時，采煤、掘進工作面設備的選型、設計、配套、使用和科學的管理是工作面高產(chǎn)、高效的保證。首先，選型原則。綜掘機械各配套設備，必須適應與滿足快速掘進的需要，綜掘設備的協(xié)調(diào)性以保證工作面快速推進的需求，同時綜掘機械的研制與選型，以提高設備的可行性為主，但也要注意其技術的先進性。另外生產(chǎn)能力的設計必須參照國內(nèi)外高產(chǎn)高效工作面輔助系統(tǒng)，應以工作面生產(chǎn)能力的1.2倍為基數(shù)。綜掘機械成套設備應滿足快速掘進工藝的要求。所選綜掘機型號應滿足施工點地質(zhì)條件，比如說巷道寬度、面積，坡度，巖石硬度、抗壓性，巷道支護方式等等。其次，掘進機的技術要求。①掘進機的支護系統(tǒng)與切割系統(tǒng)互不干涉，刮扳機與裝載機構(gòu)分開控制，避免裝載機構(gòu)和刮板運輸負荷過大造成死機現(xiàn)象，錨桿動力源與主油泵電源，實現(xiàn)單元設計。裝載機載液壓錨桿機，掘出頂板即可及時支護，實現(xiàn)既打頂錨桿又能打幫錨桿，迎頭最小支護間距為200mm的綜合掘進機械。②掘進機的的檢修方面，防止液壓油的污染，給液壓系統(tǒng)造成堵塞、泄露，加油方式改為自吸式。裝載機構(gòu)用三爪轉(zhuǎn)盤，單獨逐個馬達帶動。為解決液壓油的起熱現(xiàn)象，在掘進機的油箱內(nèi)加裝冷卻器。各油缸的外露部分及液壓件應加防護裝置。在重載情況（如遇到硬巖）時可通過慢速進給降低切割載荷，以切斷硬巖，減少停機。截割頭采用國際一流技術，設計單刀力大，截齒布置合理，破巖過斷層能力強。③電器方面，具有回路多，控制容量大，易維護。保護和顯示融為一體，全自動故障診斷和動作檢測、過流、過載、斷相、互不平衡、漏電、閉鎖、過壓和先導誤動作的控制系統(tǒng)，可顯示控制電機負荷、運行狀態(tài)、故障情況、啟動器系統(tǒng)自控和主控箱溫度等，便于檢修和查找處理問題。另外，安全方面，必須有預警報裝置和照明照明裝置，及機載式瓦斯斷電儀。另外綜掘機上還必須具備內(nèi)外噴霧裝置，掘進機兩側(cè)必須有急停按鈕等安全保護設施。最后，綜掘機效率。綜掘機械的“二運系統(tǒng)”如能采用雙面運輸膠帶機，可以減少工人的勞動強度，支護材料也可以實現(xiàn)機械化運輸。購置半煤巖掘進機，可以實現(xiàn)支護、掘進一體化，一次性全斷面快速掘進，提高工效。實現(xiàn)掘進機械鉆進、截割、裝運、降塵、支護一體化，就能夠提高掘進效率，實現(xiàn)快速掘進的目的，以達到礦井安全生產(chǎn)的需要，確全礦各項經(jīng)濟指標的完成，進而保證整個礦井的高產(chǎn)高效。可選配獨立的錨桿動力接口單元，為錨桿鉆機提供動力，提高錨固作業(yè)效率。

3.改進技術

實際使用發(fā)現(xiàn)，綜掘機的缺陷主要表現(xiàn)在爬坡能力、液壓系統(tǒng)、行走機構(gòu)、水冷卻系統(tǒng)、切割效率等方面。有研究表明：改進行走減速器構(gòu)造、加大行走馬達功率、增大行走油泵的流量和增加向上推移油缸等措施來提高掘進機的爬坡能力。例如，由于EBZ-90綜掘機的穩(wěn)定性差，在EBZ-90左、右行走裝置履帶前部加裝了兩個無桿腔輔助油缸，油缸底部通過連接板用4條Ф30強力螺栓與履帶支架固定，在油缸頂端加裝托頂裝置。在使用時將鏟板和后支撐支起后將兩個輔助油缸升起，使托頂裝置與巷道頂板緊密接觸，并且壓力達到4MPa，相對來講增加了掘進機的重量，使EBZ-90半煤巖綜掘機的穩(wěn)定性得到了大大提高。目前大部分掘進機的液壓系統(tǒng)大多采用定量泵和多回路換向閥的形式，使用該系統(tǒng)的掘進機工作室能量損失大、系統(tǒng)發(fā)熱量大、封閉元件易老化，這些問題則可以將液壓系統(tǒng)改為負載敏感變量泵和負載敏感多比例多回路換向閥形式得到解決。部分機型的水冷卻系統(tǒng)由于分支較多，而導致冷卻效果不佳，可以具體的結(jié)合所選機型進行有針對性的改造。例如，針對淮南礦防塵水及運行環(huán)境的實際情況，在EBZ-90綜掘機水路系統(tǒng)基礎上對EBZ-90半煤巖綜掘機的水路系統(tǒng)進行了改進，其改造方案如下：

①在總水路上加一安全閥（設定2.5MPa），有效地保護了切割電機免受強壓水的沖擊。②將分水三通改為配水閥，便于動態(tài)調(diào)控冷卻水（引射和外噴霧）水量。③在冷卻器出水側(cè)附加了一個三通，在保證外噴霧的前提下將工作面不需要的水通過膠管引流到掘進機后方通過潛水泵將水排出掘進頭，降低掘進頭面積水。

總之，隨著綜掘機在礦礦井中的應用，掘進速度明顯加快。綜掘機是綜合機械化掘進工作面內(nèi)最重要的機械設備。綜掘機的高效運轉(zhuǎn)時是實現(xiàn)工作面掘進目標的根本基礎。根據(jù)礦井的地質(zhì)條件，有利于合理選擇綜掘機型號，而對綜掘機的構(gòu)造結(jié)合當?shù)氐氖┕l件加以改進和改良，才能發(fā)揮綜掘工作面的最大生產(chǎn)能力及實現(xiàn)安全生產(chǎn)。為礦井的高產(chǎn)、穩(wěn)產(chǎn)夯實了基礎，也為礦山的長遠發(fā)展攢足了后勁，取得了較好的經(jīng)濟效益和社會效益。

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