掘錨機(jī)后配套連續(xù)運(yùn)輸裝備應(yīng)用

經(jīng)驗人：李 鑫

目前，在煤巷的掘進(jìn)施工中，掘錨一體化代表了世界的發(fā)展趨勢以及最高水平。然而，即使成功的掘錨機(jī)組也只能解決落、裝、支三個主要工序的機(jī)械化作業(yè)，其后配套運(yùn)輸設(shè)備的功能、參數(shù)和可靠性對高瓦斯、厚煤層條件下掘進(jìn)速度影響很大，是造成煤巷綜掘機(jī)械化程度及掘錨一體機(jī)開機(jī)率均很低的一個主要原因。本文在分析設(shè)計原理的基礎(chǔ)上介紹并探討了常村礦MB670 掘錨機(jī)后配套系統(tǒng)具體的應(yīng)用。

掘錨機(jī)后配套運(yùn)輸裝置指的是跟隨在掘錨機(jī)之后，對于其截割、轉(zhuǎn)運(yùn)過來的物料進(jìn)行破碎、儲存，然后再將其均勻卸載到帶式輸送機(jī)的一套設(shè)備。在現(xiàn)階段的掘進(jìn)中經(jīng)常使用，并且取得了明顯的經(jīng)濟(jì)效益。

設(shè)計原理

對于掘錨機(jī)的后配套運(yùn)輸裝備而言，在進(jìn)行掘錨機(jī)掘進(jìn)作業(yè)之中，主要是要求其能夠接收物料，并且能夠?qū)D(zhuǎn)運(yùn)過來的物料進(jìn)行倉儲緩沖，利用刮板鏈帶還可以將破碎之后的物料均勻地運(yùn)送到帶式輸送機(jī)；另外，掘錨機(jī)后配套運(yùn)輸裝備還應(yīng)該滿足設(shè)備的隨動以及連續(xù)運(yùn)輸這兩項基本的要求；再者，在連接各個單元的時候，還應(yīng)該考慮到設(shè)備所使用的特殊要求以及巷道底板的實際條件。

一般來說，這一設(shè)備主要由三個部分組成，包含了轉(zhuǎn)載破碎機(jī)、帶式轉(zhuǎn)載機(jī)以及帶式運(yùn)送機(jī)尾架三個核心組成部分，具體如圖1 所示。

在掘錨機(jī)后面配套轉(zhuǎn)載破碎機(jī)，帶式轉(zhuǎn)載機(jī)的受料部分處于轉(zhuǎn)載破碎機(jī)卸料的下方位置，另外，在滑行小車上同帶式輸送機(jī)尾架進(jìn)行機(jī)頭部支撐的搭接。在轉(zhuǎn)載破碎機(jī)的牽引之下，帶式轉(zhuǎn)載機(jī)可以沿著剛性的輸送帶架進(jìn)行前后移動。這一組成的特點在于：第一，當(dāng)掘錨機(jī)切割下物料后，就可以連讀不斷轉(zhuǎn)運(yùn)到帶式輸送機(jī)之上；第二，可以破碎大塊的物料，降低了故障停機(jī)的可能性；第三，擁有較大的受料容積，可以接收更多的物料，并且做好其儲存，這樣可以充分發(fā)揮掘錨機(jī)的切割能力；第四，使用履帶行走的破碎機(jī)，不存在過大的接地比，并且對巷道底板擁有極強(qiáng)的適應(yīng)性。

圖1 掘錨機(jī)后配套連續(xù)運(yùn)輸裝備的組成

MB670 掘錨機(jī)后配套技術(shù)及應(yīng)用

MB670 掘錨機(jī)的適用條件為：巷道掘進(jìn)斷面為高度不小于3m、寬度為4.7m～5.2m；掘錨機(jī)行駛和截割作業(yè)時巷道的最大側(cè)傾角不得大于±4°。

（一）掘錨機(jī)后配套技術(shù)分析

1.掘錨機(jī)后配套技術(shù)發(fā)展

澳大利亞應(yīng)用掘錨機(jī)組均為雙巷掘進(jìn)，其后配套運(yùn)輸方式一般有兩種。應(yīng)用較多的一種是“梭車+可伸縮膠帶機(jī)尾履帶牽引裝置”。在國內(nèi)，絕大部分都使用的單巷掘進(jìn)。就資料顯示來看，英國的Maltby 煤礦在單巷掘進(jìn)中對掘錨機(jī)組選擇了“可延伸膠帶+橋式轉(zhuǎn)載機(jī)”的后配套方式。

就國內(nèi)情況來看，單巷掘進(jìn)適合可伸縮，能夠快速跟進(jìn)的后配套膠帶輸送機(jī)，其交單寬度在800～1000mm之間，輸送能力在1200～1500t/h 之間。另外，在運(yùn)輸過程中，會因為超量導(dǎo)致掘進(jìn)設(shè)備開機(jī)率提高受到制約以及生產(chǎn)停頓等問題。

2.國內(nèi)后配套系統(tǒng)

國內(nèi)現(xiàn)有的掘錨機(jī)后配套系統(tǒng)有以下三種。

1）給料破碎機(jī)+梭車+帶式輸送機(jī)后配套系統(tǒng)

掘錨機(jī)不必要進(jìn)行往返運(yùn)動，能保持直線，只不過在給料破碎機(jī)運(yùn)料過程中，需要停止掘錨機(jī)的卸料，這屬于其中的斷續(xù)工作。本系統(tǒng)利用輸送機(jī)進(jìn)行卸載處理，不僅拆裝方便，而且裝載能力強(qiáng)。考慮到國產(chǎn)化的梭車技術(shù)尚未成熟，所以其投入成本較高、周期長、管理存在一定難度。另外，梭車帶有拖纜是最大的弊端，其行走速度為130m/min，并且在進(jìn)行井下操作時會存在危險。

2）帶式裝載機(jī)+帶式輸送機(jī)后配套系統(tǒng)

當(dāng)帶式轉(zhuǎn)載機(jī)直接使用到掘錨機(jī)上時，由于轉(zhuǎn)載機(jī)本身缺少破碎能力，所以，在傳送到帶式轉(zhuǎn)載機(jī)上時，很容易出現(xiàn)劃傷；掘錨機(jī)自重90t，在完成一個循環(huán)后需要后拉帶式輸送機(jī)，這樣增加了輔助工作的時間，并且很容易破壞底板。但是這一方案方便在頂?shù)装迨┕ぃ⑶疫€可以應(yīng)用在煤質(zhì)較軟，不容易產(chǎn)生塊度的條件下。

3）行走式破碎轉(zhuǎn)載機(jī)+帶式轉(zhuǎn)載機(jī)+帶式輸送機(jī)后配套系統(tǒng)，這種后配套系統(tǒng)的組成、布置及操作工藝特點如下。

圖2 后配套裝備示意圖

①系統(tǒng)組成及布置方式

行走式破碎轉(zhuǎn)載機(jī)緊緊跟隨掘錨機(jī)，用于受料、破碎以及轉(zhuǎn)載處理。通過鉸接的形式，讓其受料端掛在破碎轉(zhuǎn)載機(jī)的卸料臂智商，通過行走小車，卸料端就可以落在帶式輸送機(jī)尾端的軌道之上。整機(jī)呈現(xiàn)出橋形，且跟著破碎轉(zhuǎn)載機(jī)一起行走。轉(zhuǎn)載機(jī)只用于轉(zhuǎn)運(yùn)物料。帶式輸送機(jī)負(fù)責(zé)把煤炭運(yùn)出。

②操作工藝特點

帶式轉(zhuǎn)載機(jī)+行走式破碎轉(zhuǎn)載機(jī)+帶式輸送機(jī)后配套系統(tǒng)主要是±8°內(nèi)的巷道坡度上使用，巷道高度3.0m，巷道寬度＞4.5m，煤層傾斜角＜8°的巷道掘進(jìn)之中，其使用范圍較為廣泛。本系統(tǒng)不需要后退掘錨機(jī)，始終保持其直線的運(yùn)動，且對地面的壓力偏小，不會產(chǎn)生過大的底板破壞性。系統(tǒng)使用安全可靠性高，也能讓行人在內(nèi)部正常行走。

該后配套系統(tǒng)可用于任何適用掘錨機(jī)工作的礦井，且投入成本僅為梭車+給料破碎機(jī)+帶式輸送機(jī)后配套系統(tǒng)的45%。該系統(tǒng)在神東保德礦平均月進(jìn)尺1100m（巷道斷面為17.5m2）。

（二）常村礦MB670 掘錨機(jī)后配套系統(tǒng)

1.后配套方案的選擇

結(jié)合常村煤礦井下的實際情況，在設(shè)計系統(tǒng)時需要考慮：第一，生產(chǎn)可靠性、技術(shù)先進(jìn)性是設(shè)備選擇的首要標(biāo)準(zhǔn)，這樣有利于掘進(jìn)設(shè)備開機(jī)率的保證，滿足提高進(jìn)尺，高產(chǎn)高效的要求。第二，確保臨時支護(hù)的可靠性與安全性，設(shè)備之間保證配套，不會出現(xiàn)任何的問題，運(yùn)輸通道必須暢通，這樣有利于緩沖能力的增加，滿足平衡的采運(yùn)要求，將掘錨同步的功效完全發(fā)揮出現(xiàn)。第三，創(chuàng)造連續(xù)落煤的有利條件，這樣也有利于掘進(jìn)速度的加快，提高工作效率。

經(jīng)過多方比較，充分考慮巷道圍巖條件、后配套系統(tǒng)成本及操作設(shè)計難度，確定采用第三種方案，即行走式破碎轉(zhuǎn)載機(jī)+帶式轉(zhuǎn)載機(jī)+帶式輸送機(jī)后配套系統(tǒng)。

2.設(shè)備選型

“行走式破碎轉(zhuǎn)載連續(xù)運(yùn)輸設(shè)備”，采用太原煤科院 LY2000/980-10 型聯(lián)運(yùn)車。該設(shè)備是為伺服掘錨機(jī)集“裝-破-運(yùn)”為一體的國產(chǎn)配套設(shè)備，整機(jī)由行走給料破碎轉(zhuǎn)載機(jī)、DZQ100/100/40 型橋式膠帶轉(zhuǎn)載機(jī)、SDJ-150 型可伸縮膠帶輸送機(jī)、鋼性結(jié)構(gòu)架組成。給料破碎機(jī)和帶式轉(zhuǎn)載機(jī)之間通過球形滑動軸承及聯(lián)結(jié)銷鉸接成一體。可相互水平、垂直回轉(zhuǎn)。完成從受料、破碎、轉(zhuǎn)載運(yùn)輸至皮帶機(jī)的全過程。

該后配套設(shè)備的優(yōu)點如下：

①掘錨后配套的使用提高了掘錨機(jī)組的生產(chǎn)效率，減少了掘進(jìn)輔助工作時間；

②系統(tǒng)使用安全性高，且能夠允許人正常行走在巷道之中；

③加入轉(zhuǎn)載破碎機(jī)后，良好的破碎作用，杜絕了轉(zhuǎn)載點大炭堵口現(xiàn)象；

④利用履帶行走系統(tǒng)，不會對地板產(chǎn)生過大的破碎損害；

⑤采用套筒鏈，降低了機(jī)身高度，滿足短距離運(yùn)輸?shù)囊螅也鹧b方便；

⑥帶式轉(zhuǎn)載機(jī)本身擁有25m 的有效搭接距離，符合工藝配套需求；

⑦帶式轉(zhuǎn)載機(jī)本身選擇特殊的連接，這樣就可以避免大跨距導(dǎo)致機(jī)身下沉的問題出現(xiàn)。

3.設(shè)備改造及應(yīng)用情況

設(shè)備到貨后，根據(jù)常村煤礦具體巷道的圍巖地質(zhì)特征，進(jìn)行了掘錨機(jī)、聯(lián)運(yùn)車、DSL1000/3×315 型膠帶輸送機(jī)的適應(yīng)性改造工作，實現(xiàn)了工作面MB670 掘錨機(jī)滾筒落煤后，煤炭經(jīng)掘錨機(jī)鏟板→掘錨機(jī)刮板運(yùn)輸機(jī)→聯(lián)運(yùn)車給料斗→聯(lián)運(yùn)車刮板運(yùn)輸機(jī)→聯(lián)運(yùn)車破碎機(jī)→聯(lián)運(yùn)車后掛轉(zhuǎn)載運(yùn)輸帶→DSL1000/3×315 型可伸縮膠帶運(yùn)輸機(jī)的快速運(yùn)輸路線，使掘錨機(jī)、聯(lián)運(yùn)車更好地發(fā)揮出了更大的作業(yè)效率。機(jī)組首次試驗即取得了月進(jìn)尺606m、且進(jìn)尺逐月增加的成績。

結(jié)語

總而言之，合理選用并加以改造的后配套連續(xù)運(yùn)輸裝備，解決了生產(chǎn)中遇到的設(shè)備牽引、底板松軟以及物料破碎等問題，將作業(yè)綜合能力大幅度提高，并且也降低了勞動強(qiáng)度，增加了作業(yè)安全性，實現(xiàn)了MB670 掘錨機(jī)在高瓦斯、厚煤層條件下單巷掘進(jìn)的高效高產(chǎn)、集約化生產(chǎn)，效益顯著。