掘錨機技術初步研究

張曉東

佳木斯煤礦機械有限公司設計研究院

掘錨機技術初步研究

張曉東

佳木斯煤礦機械有限公司設計研究院

本文描敘了掘錨機的內在含義，介紹了國外掘錨機的最新使用情況，從煤礦掘進裝備領域的技術進步、煤炭行業的技術進步及提高回采率等三個方面論述發展掘錨機技術的重大意義，從切割、支護、除塵等方面論述了掘錨機的幾個關鍵技術，論述了掘錨機技術先進性和創新點。

掘錨機技術；先進性；創新性

掘錨機技術成熟于上世期90年代，它成功地把橫滾筒全寬截割機構、裝載運輸機構、多臺錨桿機、履帶行走機構和臨時支護頂梁組合成一臺機器，可以安全地連續不斷進行掘進或房柱式采煤作業，為長臂綜采工作面單巷或多巷快速掘進創造了良好條件，是高產高效綜合機械化礦井的理想配套設備。

一 掘錨機技術對行業技術進步及發展的意義

1 促進煤礦掘進裝備領域的技術進步

二十多年來我國掘進設備由簡單的打眼放炮發展為煤巷、半煤巖巷道懸臂式掘進機系列約十幾種機型，有力地推動了采掘機械化技術的發展，但是，我國煤礦掘進裝備發展的技術途徑基本是增加裝機功率和機重，技術趨于單一，煤礦掘進裝備技術沒有質的變化，基本處于上世期80年代末國外同行業水平。掘錨機的研制將通過消化、吸收國外先進技術，使我國現有掘進裝備的技術水平有新的飛躍，填補國內空白，并趕上國際先進水平。

2 推動煤炭行業的技術進步

①提高掘進速度，緩解采、掘比例失調的矛盾，保證采區正常接替。

目前，隨著大功率采煤機的不斷推廣使用，大中型礦井正在積極發展高產高效、一礦一面的集約化生產匕模式。提高掘進速度，使掘進、采媒速度協調，降低巷道維護費用和掘進成本愈發重要。據統計，一個日產萬噸工作面，煤層厚為3m，每天所需的巷道平均推進速度為27m，每月為810m，按照掘進超前采煤的要求，現有的懸臂式掘進機的作業方式是無法實現掘錨高效聯合作業，嚴重影響掘進效率，不能滿足掘進超前采煤的要求，從而影響采面接替和煤礦生產。

②掘錨機可促進采煤方式的多樣化

目前我國許多礦區已開始學習世界上先進采煤國家的經驗，在開采方法上實現長壁和房柱的聯合、掘進和回采的統一，在長壁工作面兩側各布置3—4條巷道。可用掘錨機進行房柱式開采，然后再進行長壁工作面開采。

③國內急需掘錨機提高回采率，有效回收煤炭資源。

國內普遍采用長壁開采方式，三下煤、邊角煤均無法有效開采，使用掘錨機可以進行房柱式開采，對提高回采率、資源利用率，直接為煤礦產生經濟效益具有積極作用。除使用連續采煤機成功的神華礦區外，以兗州礦區南屯礦為例，采用房柱式開采月進尺達2000m，同時回收了”邊角煤和”三下煤”約兩千萬噸。因此，從長遠的眼光來看，該機組在國內的市場前景十分廣闊。

二、掘錨機的關鍵技術研究

掘錨機的關鍵技術主要圍繞實現截割、錨桿支護聯合作業展開，結合國內外先進技術，進行攻關研究。可采用連續采煤機的擺臂截割形式，機載2臺頂錨桿鉆機和2臺側幫錨桿鉆機，一臺機載濕式除塵風機，一套臨時支護安全梁，使整個掘錨聯合裝備在進行截割的同時，進行鉆孔，錨桿的安裝等作業。主要內容如下：

1 掘進和錨桿支護聯合作監的機型總體設計

①優化、確定高效掘錨機總體技術參數；主要包括整機外形尺寸、總重量、總功率、切割功率及巷道斷面大小等；

②針對截割傳動方式、升降臂最大抬起角度及最大截割高度、裝載部的結構，確定2臺頂錨桿鉆機在整機上的布置方式、結構設計和動力匹配；

③根據現場使用條件、機身高度及有效空間確定機載除塵風機的布置、固定方式，確定吸風口的形式；

④操縱臺和材料庫的數量確定及結構設計．

2 一次截割成形的橫滾筒全寬截割機構和傳動機構設計

掘錨機的截割傳動系統不同于懸臂式掘進機（包括縱軸、橫軸），在截割滾筒（或截鏈）驅動方式和支承方式上有一定的技術難度，主要內容如下：

①雙電機驅動橫滾筒式截割頭優化設計（齒座、截齒及布置形式）；

②雙驅動截割減速器及傳動方式設計；

③截割滾筒伸縮機構設計；

3 具有聯合作業功能的頂板、側幫錨桿鉆機作業方式和結構設計

①比較二臺錨桿鉆機和四臺錨桿鉆機同時支護作業的可行性，確定最佳方案；

②二臺或四臺錨桿鉆機的功率匹配、結構設計。

4 高效機載除塵系統設計

①針對機器最大截割斷面對通風、除塵的要求，確定機載除塵風機處理風量、與主機的動力匹配；

②機載除塵風機的混流式風機、振弦柵、噴霧除塵裝置等結構和吸風口位置的設計；濕式除塵機，能有效吸收巷道掘進時的粉塵，粉塵經風機中的濕式除塵系統隨截割下來的煤巖運走，凈化巷道空氣，保障工人身體健康。同時，設備操作簡單，大大減輕工人的勞動強度。

5 高效掘錨聯合裝備比連續采煤機的功能更加完善

掘錨機是連續式采煤機與錨桿支護兩用機，其設計宗旨是讓錨桿裝置靠近截割滾筒，使機器同時進行截割、支護和除塵。通常，連續式采煤機沒有機載錨桿鉆機，裝錨桿不能和掘進聯合作業，一次采全寬的巷道不能及時支護，對于巷道頂板條件不好的巷道，影響作業安全，需停機進行錨桿支護作業，影響掘進（采煤）進度，且不能實現單巷掘進。

三、掘錨機在技術上將達到或接近國際先進水平

目前，掘錨機的代表產品有奧地利奧鋼聯公司生產的ABM20型、ABM12型、ABM14型、ABM30型掘錨機，喬伊公司生產的12ED15掘錨機，德國Paurat公司生產的E230型掘錨機。

四、掘錨機技術創新性

l 通過對機型的總體設計，使掘錨機的連采部件與機載錨桿鉆機、機載除塵風機之間結構設計簡單、合理，動作協調，不干涉，實現掘進、錨桿支護聯合作業。該技術是我國煤巷掘進設備中尚未采用的技術。

2 結合我國煤巷掘進和錨桿支護施工工藝，對寬截割機構、裝運機構、以及截割滾筒支承和推進機構的創新設計，具有獨特設計原理和技術。

3 高效機載除塵技術，包括大風量濕式除塵機和高效外噴霧技術，具有技術獨占性。

4 掘錨機研制成功，將大幅度提高掘進速度，平均月進可達1000米，年成巷10000米以上，具有相當高的技術創新性。