簡述興云煤礦綜掘機的探索與應(yīng)用

楊世貴

（云南省興云煤礦，云南 曲靖 655501）

由于綜掘機重量大、外型尺寸大，如何使綜掘機適應(yīng)煤層賦存復(fù)雜、常需轉(zhuǎn)彎、掉向、底軟下陷等實際，達到既簡化生產(chǎn)系統(tǒng)、減少設(shè)備臺件、減少作業(yè)場所塵毒危害、減少綜掘機拆運、安裝、調(diào)試，又發(fā)揮綜掘機的效能，達到安全高效的目的，云南省興云煤礦通過近2年多的綜掘機探索應(yīng)用，已達到預(yù)期目的。文章著重將綜掘機探索應(yīng)用中幾方面的經(jīng)驗作介紹，供兄弟單位參考。

1 綜掘機的探索應(yīng)用

1.1 合理布置設(shè)施實現(xiàn)綜掘機掘進迎頭有效供風(fēng)

煤礦安全生產(chǎn)是煤礦一切生產(chǎn)經(jīng)營活動的基礎(chǔ)，是煤礦發(fā)展永恒的主題，是實現(xiàn)以人為本的基本手段。要使“以人為本，安全第一”的安全理念深入人心，并落實在我們實際工作中，是一項長期亟待解決的問題。

根據(jù)《煤礦安全規(guī)程》第468、469條和第738條之規(guī)定，風(fēng)筒、風(fēng)水管路、運輸設(shè)備的鋪設(shè)不能與電纜鋪設(shè)吊掛巷道同側(cè)；煤礦企業(yè)必須加強職業(yè)危害的防治與管理，做好作業(yè)場所的職業(yè)衛(wèi)生和勞動保護工作，要采取有效措施控制塵、毒危害，保證作業(yè)場所空氣中粉塵濃度符合國家職業(yè)衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)。

我礦結(jié)合綜掘機設(shè)計的外型結(jié)構(gòu)特點，電氣系統(tǒng)的控制箱和操作司機的操作座位布置在左邊，應(yīng)用綜掘機施工巷道時不管沿什么方向前進和后退，電氣系統(tǒng)的控制箱及操作司機永遠都座在綜掘機左邊，而操作司機在井下生產(chǎn)過程中必須在保證安全的前提下從事作業(yè)，才能保質(zhì)保量完成安全生產(chǎn)任務(wù)，實現(xiàn)“以人為本、安全第一”。所以，針對綜掘機操作司機座在綜掘機左邊實際，綜掘機掘進迎頭供風(fēng)風(fēng)筒、風(fēng)水管路、運輸設(shè)備必須沿巷道左側(cè)鋪設(shè)，電纜必須沿巷道右側(cè)吊掛鋪設(shè)。綜掘機掘進過程中會產(chǎn)生大量粉塵，設(shè)計時雖然有內(nèi)外噴霧降塵系統(tǒng)，但是在實際生產(chǎn)過程中還是不能全部捕降生產(chǎn)性粉塵。首先要確保不能有大量粉塵影響司機視線，讓司機能看清作業(yè)現(xiàn)場（迎頭）的情況，這樣才能在施工過程中發(fā)現(xiàn)隱患、排除隱患實現(xiàn)安全生產(chǎn)。其次，必須做到不能有迎面風(fēng)流將粉塵吹向司機。如司機吸入大量粉塵會對健康產(chǎn)生直接的危害，也難以落實以人為本。所以，綜掘機掘進迎頭供風(fēng)風(fēng)筒必須布置在左邊與操作司機同側(cè)，這樣風(fēng)筒出風(fēng)口的風(fēng)從左邊吹到迎頭順右邊靠負壓經(jīng)巷道帶走掘進過程中生產(chǎn)性粉塵。

1.2 綜掘機巷道施工中防止下陷和防塵

綜掘機原噴霧系統(tǒng)屬于閉式循環(huán)系統(tǒng)。綜掘機工作過程中的噴霧水是經(jīng)過綜掘機截割部噴出后才能冷卻電機和油溫，如果長期開啟噴霧系統(tǒng)會造成巷道積水，致使底板變軟、底滑，從而導(dǎo)致綜掘機行走部下陷和前進后退行走難。如果不開啟噴霧系統(tǒng)，雖然可以解決下陷問題，但冷卻水不能循環(huán)，而導(dǎo)致電機及油溫過高，影響綜掘機性能，導(dǎo)致大量粉塵得不到抑制，影響職工健康。對此，我們對綜掘機的噴霧系統(tǒng)進行改造，把原來的閉式水冷卻循環(huán)系統(tǒng)改成開啟式系統(tǒng)，噴霧系統(tǒng)的冷卻水通過管路引排入水倉而不流入現(xiàn)場（迎頭）巷道，既保證綜掘機工作過程中的噴霧和噴霧水壓的供給正常，又解決了巷道積水綜掘機下陷和前進后退行走難的問題，還有利于呼吸性粉塵的沉降、抑制粉塵的生成和切割火花的產(chǎn)生，除此之外，還使噴霧系統(tǒng)中的各裝置工作狀況得到改善，延長壽命，使整個噴霧系統(tǒng)工作的可靠性得到提高，還可利用綜掘機來臥底、鏟浮煤比改造前更加方便快捷，無需再用人工鏟，降低了職工勞動強度，提高了工作效率，

1.3 綜掘機施工巷道轉(zhuǎn)彎探索應(yīng)用

由于我礦煤層賦存復(fù)雜、斷層多，壓力大、綜掘機施工巷道時常需轉(zhuǎn)彎、掉向。加之，綜掘機自身機身長、外形尺寸大，掘進轉(zhuǎn)彎時不論是左轉(zhuǎn)彎還是右轉(zhuǎn)彎都受轉(zhuǎn)彎半徑、轉(zhuǎn)彎角度的限制，而且還要充分考慮施工安全、系統(tǒng)簡單、設(shè)備鋪設(shè)等因素，如果掘進出的巷道斷面較大，就會導(dǎo)致支護難、壓力大、維修難等不利因素，會對人身安全造成威脅。所以，綜掘機巷道設(shè)計、施工轉(zhuǎn)彎時，如何縮小綜掘轉(zhuǎn)彎半徑，增大轉(zhuǎn)彎角度，達到縮小掘進支護面積、縮短轉(zhuǎn)彎長度、減少設(shè)備臺件，滿足運輸設(shè)備的鋪設(shè)，巷道轉(zhuǎn)彎是綜掘機施工過程中的一大難題。

1.3.1 綜掘機相關(guān)參數(shù)選定

根據(jù)綜掘機產(chǎn)品說明書得知，EBZ132CZ綜掘機外形尺寸長9530mm×寬2600mm×高1550mm，EBZ160綜掘機外型尺寸長10 100mm×寬3000mm×高1810mm；綜掘機的最小轉(zhuǎn)彎半徑不得低于 12 000mm。我礦在綜掘機探索、應(yīng)用過程中，經(jīng)過現(xiàn)場實測：EBZ132CZ鏟板收縮后至一運溜子機頭最小尺寸長為7000mm，寬度2600mm（鏟板為綜掘機最寬部分），高1550mm（為綜掘機機身高度）；EBZ160鏟板收縮后至一運溜子機頭最小尺寸長為7100mm，寬度3000mm（鏟板為綜掘機最寬部分），高1810mm（為綜掘機機身高度）；鏟板寬、機身高對轉(zhuǎn)向?qū)嶋H均無太大影響。因此，減小轉(zhuǎn)彎半徑、增大轉(zhuǎn)彎角度、縮短轉(zhuǎn)彎（機身）長度，是轉(zhuǎn)彎中要采取的主要方法。

1.3.2 綜掘機轉(zhuǎn)彎半徑和轉(zhuǎn)彎角度選定

根據(jù)綜掘機產(chǎn)品說明書得知，綜掘機的最小轉(zhuǎn)彎半徑不得低于12 000mm。如果采用該轉(zhuǎn)彎半徑用于直角（90度）巷道轉(zhuǎn)彎施工時，彎道最大支護尺寸達9316mm（最大支護尺寸：掘進巷道時的內(nèi)彎巷幫至巷道轉(zhuǎn)角距離），轉(zhuǎn)彎半徑過大、轉(zhuǎn)角過小都會造成掘進時懸頂面積過大，導(dǎo)致施工不安全，同時支護、維修困難，材料消耗大等不利因素。

由圖1轉(zhuǎn)彎半徑、角度的選擇比較可以看出，如果選擇轉(zhuǎn)彎半徑9000mm，用于直角（90度）巷道轉(zhuǎn)彎施工時，彎道最大支護尺寸達8074mm；用于銳角（80度）巷道轉(zhuǎn)彎施工時，彎道最大支護尺寸達9602mm；用于鈍角（100度）巷道轉(zhuǎn)彎施工時，彎道最大支護尺寸達6430mm。如果考慮再縮小轉(zhuǎn)彎半徑，由于受機身長度（EBZ132CZ長7000mm、EBZ160長7100 mm）的限制，轉(zhuǎn)彎半徑過小容易造成綜掘機轉(zhuǎn)彎時活動空間狹小、后尾會刮蹭巷幫，前進、后退困難，不便于安全施工。所以，在轉(zhuǎn)彎半徑確定的情況下，兩巷夾角越大，轉(zhuǎn)彎長度越短，支護斷面越小，且便于安全施工；兩巷夾角越小，轉(zhuǎn)彎長度越長，支護斷面越大，且不便于安全施工。因此，在綜掘巷道設(shè)計、施工時我礦大多采用最小9000mm轉(zhuǎn)彎半徑、直角（90°）及大于90°轉(zhuǎn)彎，但相對來說直角（90°）轉(zhuǎn)彎施工相對比較難。

1.3.3 綜掘機轉(zhuǎn)彎方法和轉(zhuǎn)彎施工

巷道轉(zhuǎn)彎分左轉(zhuǎn)彎和右轉(zhuǎn)彎。在巷道施工前要進行初步設(shè)計，綜掘機巷道的設(shè)計、施工要盡量采用左轉(zhuǎn)彎。因為，轉(zhuǎn)彎巷道最小半徑弧線（巷道邊）是綜掘機最難施工處，而綜掘機操作司機的座位在左邊，左轉(zhuǎn)彎巷道最小半徑內(nèi)弧線（巷道邊）在左邊，操作司機能看清最小半徑內(nèi)弧線（巷道邊），施工時司機對迎頭和巷道左邊一目了然，施工時相對容易多。而右轉(zhuǎn)彎巷道的最小半徑內(nèi)弧線（巷道邊）在右邊，操作司機施工時視線受阻，只能依靠輔助人員指揮或需要站起來獲得視線，但巷道高度是固定的，這種做法對人身安全造成威脅，所以，巷道的設(shè)計、施工盡量采用左轉(zhuǎn)彎方法。

根據(jù)綜掘機產(chǎn)品說明書和相關(guān)資料，綜掘機是采用常規(guī)圓弧轉(zhuǎn)彎方法掘進，這種施工方法，轉(zhuǎn)彎長度較長，轉(zhuǎn)彎起點至終點弦線長至少要增一臺過渡運輸設(shè)備，轉(zhuǎn)彎處軌道還無法鋪設(shè)，無法實現(xiàn)機軌合一，在巷道施工中無法運送料和設(shè)備，無法減少運輸設(shè)備臺件。所以，經(jīng)過現(xiàn)場綜掘機不斷摸索應(yīng)用，并結(jié)合以往炮掘轉(zhuǎn)彎實際操作經(jīng)驗，我礦在綜掘機巷道設(shè)計、施工時，左轉(zhuǎn)彎巷道按設(shè)計轉(zhuǎn)彎半徑采用右邊沿外切線（為巷道邊）直接推進轉(zhuǎn)彎，左邊按內(nèi)半徑弧線轉(zhuǎn)彎（圖2）或模型模擬法轉(zhuǎn)彎（圖3），來滿足運輸設(shè)備的鋪設(shè)搭接、軌道鋪設(shè)和減少設(shè)備臺件的目的，反之為右轉(zhuǎn)彎。

模型模擬轉(zhuǎn)彎方法（如圖3），即：在CAD上根據(jù)巷道和綜掘機參數(shù)制作模型模擬轉(zhuǎn)彎，通過演示來確定巷道轉(zhuǎn)彎的相關(guān)數(shù)據(jù)，在模擬演示中，距離巷幫預(yù)留300mm富裕系數(shù)，以保證綜掘機后尾不刮蹭巷幫。在綜掘機行走截割時，支護緊跟迎頭，按綜掘機每前行3000mm時綜掘機的擺幅來決定下一循環(huán)截割范圍，截割至彎道變急段時，可適當(dāng)縮短行走步距，減少綜掘機退、擺次數(shù)，具體選擇截割行走步距可根據(jù)現(xiàn)場實際而定，以此類推，直至轉(zhuǎn)至下一條設(shè)計巷道為止。

2 煤礦綜掘機的探索應(yīng)用效果

根據(jù)國家對煤礦安全生產(chǎn)采掘機械化升級的要求，針對煤層賦存復(fù)雜、斷層多、壓力大、掘進效率較低的狀況，我礦引進使用EBZ132CZ型窄機身半煤巖綜掘機和EBZ160標(biāo)準(zhǔn)型綜掘機取代了大部份炮掘施工。通過近兩年綜掘機的探索應(yīng)用，沒有出現(xiàn)大的故障，電機也無燒毀現(xiàn)象，順利完成71701、90911運輸巷、71703、91713材料巷等巷道掘進約8000m，升井檢修又投入71801材料巷、71701材料巷等使用。采用三八制（8小時）早、中兩班生產(chǎn)，在掘進半煤巷10．4m2以上的斷面，采用樹脂錨桿和錨索、網(wǎng)聯(lián)合支護，平均掘進進尺為268m／月，采用礦工鋼支護，平均掘進進尺為253m／月，充分發(fā)揮綜掘機的效能，逐步提升了單進水平，確保安全清潔生產(chǎn)，與省內(nèi)同類煤礦相比已較為領(lǐng)先，但同國內(nèi)相比還有一定的距離。加之，隨著采掘機械化升級的要求，綜采投入使用，采用炮掘速度已經(jīng)不能滿足現(xiàn)有的綜采回采速度需求，要提高掘進進尺一般方法是增加掘進頭和作業(yè)人員，但受風(fēng)量及各方面條件限制，有時有掘進頭不能施工的現(xiàn)象，往往出現(xiàn)人員相對富裕。根據(jù)安全生產(chǎn)中人、機、環(huán)要素，人是安全生產(chǎn)中最不安全的因素。所以，從長遠考慮，必須繼續(xù)探索應(yīng)用和引用綜掘機，充分發(fā)揮綜掘機的優(yōu)勢，來提升掘進速度，確保采掘關(guān)系平衡，實現(xiàn)減員增效、縮頭減面、高產(chǎn)高效目標(biāo)，保證原煤產(chǎn)量和職工收入的增長。

3 綜掘機在國內(nèi)應(yīng)用情況

EBZ132CZ和EBZ160綜掘機及其他類型綜掘機在國內(nèi)各煤礦已經(jīng)廣泛應(yīng)用，并取得很好效果和經(jīng)濟效益。從各煤礦的應(yīng)用情況可以看出，截割斷面在9.6m2時，平均掘進進尺在250m/月，最高可達290m/月。例如，新汶礦業(yè)集團翟鎮(zhèn)礦 10．4m2的斷面，掘進進尺為262m／月；重慶煤炭集團打通一礦 9.62m2的斷面，掘進進尺為290m／月；重慶煤炭集團南桐礦 9.6m2的斷面，掘進進尺為267m／月；山西武鄉(xiāng)陽迪礦 10.64m2的斷面，掘進進尺為267m／月。從上述各煤礦的綜掘掘進速度看，云南省興云煤礦處于中間狀態(tài)。

綜掘機技術(shù)參數(shù)如下：

3.1 EBZ132CZ綜掘機主要技術(shù)參數(shù)

外型尺寸：長 9530mm、寬 2600mm、高1550mm；

截割頭臥底量：275mm；

重量：40t；

截割部伸縮量：500mm；

截割硬度 ：f＜7 ；

行走速度：0—7m／min；

總功率：214．5kW；

裝運能力：3.2m3／min；

截割電機功率：132／75kW；

爬坡能力：±18。；

截割部轉(zhuǎn)速：47／23．5rpm；

供電電壓：1140V/660V；現(xiàn)供電電壓為1140V。

3.2 EBZ160綜掘機主要技術(shù)參數(shù)

外型尺寸：長10100mm、寬3000mm、高1810mm；

截割頭臥底量：300mm；

重量：48t；

截割部伸縮量：550mm；

截割硬度 ：f＜8 ；

行走速度：0—7m／min

總功率：246kW；

裝運能力 ：3.5 m3／ min ；

截割電機功率：160／100kW；

爬坡能力：±18。；

截割部轉(zhuǎn)速：46／23rpm；

供電電壓：1140V/660V，現(xiàn)供電電壓為1140V。

4 結(jié)語

通過近兩年對EBZ132CZ、 EBZ160綜掘機的探索應(yīng)用和改進實踐證明，我礦的綜掘機使用是成功的，沒有出現(xiàn)大的故障，且綜掘機各系統(tǒng)工作狀況良好、可靠，除用于半煤巖巷道掘進外，還用于部份截割硬度f＞8的全巖巷道掘進，充分發(fā)揮了綜掘機的效能，提升了機械化裝備和單進水平，確保采掘接替正常和達到行業(yè)要求，實現(xiàn)安全生產(chǎn)。當(dāng)然，我們在現(xiàn)場操作、日常維護、保養(yǎng)過程中仍存在不足，仍需繼續(xù)加以重視和改進。