綜合掘進機械的選型與改造技術探討

【摘 要】隨著采煤技術及采煤核心裝備的升級，傳統的掘進方式已無法滿足礦井回采的需要。實踐證明，應用綜合機械化掘進機及相關技術可有效提高掘進速度和工效。本文通過分析型綜掘機在煤礦礦井中的應用，就生產過程中存在的問題提出改進措施。

【關鍵詞】煤礦；綜合掘機；應用；改造

煤巷、半煤巖掘進機是現代化礦井生產的主要設備，隨著我國綜合機械化設備的不斷研制、改進，升級換代，成熟的設備日趨增多。由于煤礦目前開采強度較大，采、掘速度的不統一、不同步、不協調，沒有高性能的綜掘設備確保較高的掘進進尺，將會造成礦井生產的采掘失調，影響煤礦的正常安全生產。根據各地的實際情況，采用中小型半煤巖綜掘設備，既可加快掘進速度，又能滿足綜采、高效炮采的回采需要，提高生產效率。

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角支撐著槽軸式懸臂切割機構，經電機驅動，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、裝運機構、行走機構、液壓系統、噴霧冷卻系統、電器系統組成。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：

1.1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、穩定，底板為深灰色粉沙巖，厚4.3m，堅硬。

1.2地質構造情況

工作面地質構造較為簡單，存在斷層和無炭柱，構造少，影響極小。

1.3水文地質情況

水文地質情況較為復雜，主要含水層為O2。和K2灰巖，分別位于1O2煤層的上部和下部。

在遇到構造的情況下，發生突水是影響工作面生產的主要安全隱患，預計正常涌水量為150～2O0m3/h。

1.4巷道斷面及支護

巷道斷面為矩形斷面，凈斷面為：14.0m2 ；毛斷面為：15m2。永久支護采用錨梁網+錨索支護，錨索(Φ18.5×6300mm)采用2-3-2布置，錨桿(Φ20×2200mm等強)間排距為0.8m，巷道凈高不底于2.8m。

局部采用架棚(29#U型鋼支架，棚距600mm)支護，臨時支護采用懸掛雙金屬前搭梁支護，每掘進一個循環，前移一次，保證永久支護前的頂板支護有效、可靠、安全;最小控頂距200mm，最大控頂距1400mm。

1.5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。

1.6 EBZ—90綜掘機使用后的效果

架棚支護使用EBZ—90型綜掘機后，創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。

錨梁網支護最高進尺已經突破1000m/月大關，平均進尺穩定在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定性，降低了掘進對頂幫的破壞。

使用EBZ—9O型綜掘機后，降低人工打炮眼，節約了人力，減少了放炮工序.縮短了循環時間，提高了工作效率和單進。

2.綜掘機械的選型

綜掘機的高新技術、高可行性是實現工作面年產目標的重要物質基礎，根據礦井的地質條件，選擇合理的設備，才能發揮工作面的最大生產能力及實現安全生產。

2.1選型原則

2.1.1綜掘機械各配套設備，必須適應與滿足快速掘進的需要，綜掘設備的協調性以保證工作面快速推進的需求，參照國內外高產高效工作面輔助系統生產能力的設計，應以工作面生產能力的1.2倍為基數。

2.1.2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。

2.1.3總體設備應考慮現有的定型設備。

2.1.4綜掘機械成套設備應滿足快速掘進工藝的要求。

2.2掘進機的技術要求

2.2.1掘進機的支護系統與切割系統互不干涉，刮扳機與裝載機構分開控制，避免裝載機構和刮板運輸負荷過大造成死機現象，錨桿動力源與主油泵電源，實現單元設計。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。

2.2.2掘進機的的檢修方面，防止液壓油的污染，給液壓系統造成堵塞、泄露，加油方式改為自吸式。裝載機構用三爪轉盤，單獨逐個馬達帶動。

為解決液壓油的起熱現象，在掘進機的油箱內加裝冷卻器。各油缸的外露部分及液壓件應加防護裝置。

2.2.3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，可顯示控制電機負荷、運行狀態、故障情況、啟動器系統自控和主控箱溫度等，便于檢修和查找處理問題。

2.2.4掘進機的使用，帶伸縮切割頭，便于挑頂、刷幫和挖柱窩，在同樣的條件下可以多進一個循環，提高調動機器的靈活性。隨機配套的鏟煤板寬度一般為2.8m、2.5m，為適應掘進巷道寬度2.8m、3.2m、3.6m、3.8m、4.2m的一次性全斷面掘進，加裝副鏟板，有利于減少移機次數。為保證工作面綜合防塵效果，配置除塵風機。

2.2.5安全方面：必須有予警報信號裝置和照明，可安裝機載式瓦斯斷電儀，具有內外噴霧，掘進機兩側必須有急停按鈕等安全設施。

2.3綜掘機效率

2.3.1根據以上分析及資料提供的數據，掘進斷面為9~15m2左右，綜掘機械的配套實現了雙動力源(風動工具、液壓工具)，運輸采用雙面運輸膠帶機，可以減少工人的勞動強度，支護材料可以機械運輸，購置半煤巖掘進機，以至于工作面的夾矸和遇到小構造而影響掘進。可以實現支護、掘進一體化，一次性全斷面快速掘進，提高工效。

2.3.2如果實現掘進機械鉆進、截割、裝運、降塵、支護一體化，就能夠加快掘進進尺，實現快速掘進的目的，已達到礦井安全生產的需要，確保全礦各項經濟技術指標的完成，實現高產高效。

3.綜掘機在生產過程中的改造技術

3.1增強穩定性

由于EBZ—90綜掘機的穩定性差，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半煤巖綜掘機的穩定性得到了大大提高。

3.2水路系統

EBZ—90綜掘機的水路系統為從進水管串一三通，一路給截割電機進行冷卻后至引射，另一路經冷卻器到外噴霧。

由于淮南礦防塵水壓力較大(約4MPa)，水質較差，工作面環境溫度偏高，頂、底板較硬，在實際運行中，破底或破頂板時間較長，負荷較大，單排作業時間長，作業時一方面往往使工作面形成水坑，尤其沿下山掘進時，水無法及時排出工作面，造成掘進機陷進泥潭，另一方面使油溫長時間居高不下，使掘進機無法正常工作。針對淮南礦防塵水及運行環境的實際情況，在EBZ—90綜掘機水路系統基礎上對EBZ—90半煤巖綜掘機的水路系統進行了改進，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，便于動態調控冷卻水(引射和外噴霧)水量。

(3)在冷卻器出水側附加了一個三通，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。

(4)考慮到淮南礦區井下工作環境溫度較高，將一組冷卻器改為兩組冷卻器，增加了回油與冷卻水交換熱量的時間和空間，有效地降低了回油溫度，降低了工作面積水程度，增強了掘進機的連續工作能力，改善了施工現場的工作環境，為快速掘進創造了良好的條件。

3.3操作臺

由于該掘進機各操作手把不復位，開啟油泵時經常造成誤動作，給現場作業人員造成安全隱患。掘進機操作臺各操作手把由于施工時人員上下掘進機攀爬、蹬踏，易造成各操作手把不復位，如果開啟油泵前未認真檢查手把是否復位而啟動，極易造成誤動作，造成安全隱患。其改造方案如下：

(1)右裝載手柄由于緊靠人行側，且位置靠下，這就造成人員蹬踏及抓碰而造成誤動作，將原操作手柄底座加焊直拐角將其上移，避免了施工時誤動作。

(2)將操作臺操作手柄處下方加焊限位塊，掘進機司機割煤完畢后上起限位塊后，就可以防止作業人員攀爬掘進機造成的手柄不復位而誤動作。

4.結論

隨著綜掘機在礦礦井中的應用，掘進速度明顯加快，單面月進尺由傳統的炮掘100m左右提升到現在的600m以上，有效地降低了工人勞動強度，不僅增加了礦井的安全程度，提高了管理水平，而且有效緩解了采掘接替緊張的局面，為礦井的高產、穩產夯實了基礎，也為礦山的長遠發展攢足了后勁，取得了較好的經濟效益和社會效益。

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