液壓掘進(jìn)鉆車在小斷面巖石掘進(jìn)中的應(yīng)用分析

摘 要：簡(jiǎn)要介紹CMJ17-D全液壓掘進(jìn)鉆車、ZWY-60/30L型履帶式挖掘裝載機(jī)的結(jié)構(gòu)原理、相關(guān)技術(shù)參數(shù)和特點(diǎn)，經(jīng)過在龍?zhí)睹旱V302采區(qū)-100區(qū)段37#西石門小斷面掘進(jìn)的效果分析，既降低成本、提高勞動(dòng)效率，又創(chuàng)造了安全效益和改善了作業(yè)環(huán)境。

關(guān)鍵詞：全液壓掘進(jìn)鉆車；小斷面巖石掘進(jìn)；效果分析；經(jīng)濟(jì)效益

中圖分類號(hào)：TD421 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1672-3791（2015）06（a）-0000-00

作者簡(jiǎn)介：林進(jìn)陸（1966-），男，福建龍海人，工程師，1992年7月畢業(yè)于山東礦業(yè)學(xué)院，現(xiàn)在福建煤電股份有限公司生產(chǎn)技術(shù)部從事采掘技術(shù)與管理工作。

福建煤電股份有限公司為了應(yīng)用掘進(jìn)新設(shè)備，提高單進(jìn)水平，精減隊(duì)伍，以達(dá)到降本提效和緩解生產(chǎn)接替目的，于2013年引進(jìn)CMJ17-D全液壓掘進(jìn)鉆車、ZWY-60/30L型履帶式挖掘裝載機(jī)在龍?zhí)睹旱V302采區(qū)-100區(qū)段37#西石門試用，斷面為6.3㎡（巷道凈寬為2.6m，全高2.6m，墻高為1.7m，拱高為0.9m），施工坡度3‰，普氏堅(jiān)固性系數(shù)f=6～8，采用錨噴支護(hù)。掘進(jìn)總進(jìn)尺為550m，平均單進(jìn)95m/月，單進(jìn)水平明顯提高，由原來(lái)65m/月提高到95m/月。

1CMJ17-D履帶式全液壓掘進(jìn)鉆車

1.1鑿巖鉆車結(jié)構(gòu)

CMJ17-D全液壓鑿巖鉆車結(jié)構(gòu)風(fēng)圖1，主要由鑿巖、履帶、動(dòng)力源和操作系統(tǒng)組成。

圖 1

1.釬具；2.滑道補(bǔ)償定向裝置；3.推進(jìn)器；4.液壓鑿巖機(jī)；5.鉆臂；

6.液壓支腿； 7.行走履帶機(jī)構(gòu)； 8.副油箱； 9.礦用隔爆型開關(guān)箱； 10.水油冷卻系統(tǒng)； 11.隔爆型電動(dòng)機(jī)；12. 主、付油泵、氣泵、水泵；13.潤(rùn)滑裝置；14.司機(jī)座椅；15.行走操縱機(jī)構(gòu)； 16.液壓操縱機(jī)構(gòu)； 17.鑿巖操縱機(jī)構(gòu)； 18鉆臂回轉(zhuǎn)馬達(dá)。

1.2 CMJ17-D全液壓鑿巖鉆車主要技術(shù)參數(shù)

1.3 CMJ17-D履帶式全液壓掘進(jìn)鉆車的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)

CMJ17-D履帶式全液壓掘進(jìn)鉆車的特點(diǎn)是結(jié)構(gòu)緊湊，外形尺寸不大，節(jié)約能源，噪聲較低、功能多、效率高。與履帶式挖掘裝載機(jī)配套使用，實(shí)現(xiàn)巖巷掘進(jìn)機(jī)械化作業(yè)，可大大的提高掘進(jìn)速度和工作效率。該鉆車適合在中小斷面巷道中工作。

2 ZWY-60/30L型履帶式挖掘裝載機(jī)的主要技術(shù)參數(shù)

ZWY-60/30L型履帶式挖掘裝載機(jī)是一種連續(xù)生產(chǎn)的高效率出渣設(shè)備。本機(jī)靠履帶推進(jìn)鏟取巖石并通過鏟斗將石料扒進(jìn)自身的刮板輸送機(jī)，輸送機(jī)從尾部將巖石卸入礦車?yán)锩妫瑫r(shí)也可利用反鏟挖掘臂扒取遠(yuǎn)處的巖石，也可以用鏟斗來(lái)清理工作面。

其技術(shù)參數(shù)如下：裝載能力為60m?/h；挖掘?qū)挾?100 mm；挖掘高度2300 mm；挖掘深度500mm；卸載高度1350mm～1400mm（可變）；適用于坡度15°以下巷道；外形尺寸（運(yùn)輸狀態(tài)）為長(zhǎng)*寬*高=6750 mm ×1600 mm ×1650 mm；機(jī)器重量7800kg；行車速度0.2±5%m/s；刮板鏈速度25m/min；總功率30kw。

3 應(yīng)用過程

3.1項(xiàng)目前期準(zhǔn)備及試驗(yàn)

為提高煤礦掘進(jìn)機(jī)械化水平，我司自2012年以來(lái)，多次組織調(diào)研適用于福建煤礦井下掘進(jìn)作業(yè)條件的機(jī)械化設(shè)備，在充分調(diào)研的基礎(chǔ)上，我司于2013年7月份購(gòu)置了一臺(tái)煤礦掘進(jìn)液壓鉆車和履帶式扒渣機(jī)。

3.1.1組織培訓(xùn)

2013年7月份，我司選派龍?zhí)睹旱V和翠屏山煤礦共16名采掘一線工人，分批到張家口宣化華泰礦冶機(jī)械有限公司和江西鑫通機(jī)械制造有限公司進(jìn)行設(shè)備操作和維護(hù)技能的培訓(xùn)。

3.1.2設(shè)備調(diào)試

8月中旬設(shè)備到達(dá)龍?zhí)睹旱V井口，由廠家技術(shù)人員對(duì)該礦操作和維護(hù)人員進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)簡(jiǎn)單培訓(xùn)和調(diào)試，并于8月30日完成兩臺(tái)設(shè)備的地面拆裝和井下組裝工作。

3.1.3現(xiàn)場(chǎng)操作

9-10月份，分早中班，操作人員8個(gè)人，在廠家技術(shù)員跟班指導(dǎo)下，經(jīng)過兩個(gè)月的現(xiàn)場(chǎng)操作，龍?zhí)睹旱V所有操作人員基本都具備了獨(dú)立操作設(shè)備的能力。

3.2有關(guān)數(shù)據(jù)及試驗(yàn)效果分析

龍?zhí)睹旱V302采區(qū)37#西石門為裸巷施工，巷道斷面6.3㎡，迎頭巖性變化較大，巖石硬度為f6-10，我們根據(jù)不同的作業(yè)時(shí)間、不同的巖石硬度及不同的炮眼布置方式（直眼掏槽、楔形掏槽兩種）對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行了分析，見表一。

表一：手工作業(yè)與機(jī)械作業(yè)數(shù)據(jù)對(duì)比表

3.2.1數(shù)據(jù)分析

1）試驗(yàn)前期，由于工作面迎頭巖性為粗粉砂巖，巖石硬度為f8-10，巖石硬度較硬，工人操作不熟練和前期存在電壓不穩(wěn)等影響因素，鉆車在作業(yè)時(shí)間和鉆頭損耗方面都沒有比風(fēng)鉆有明顯的優(yōu)勢(shì)。經(jīng)公司和礦技術(shù)人員會(huì)診，將設(shè)備使用電壓等級(jí)由380V提升為660V，設(shè)備開始正常運(yùn)行。

2）十月份開始，機(jī)械作業(yè)每班循環(huán)完成時(shí)間逐漸縮短，由最開始的一個(gè)循環(huán)作業(yè)時(shí)間8小時(shí)縮短為4個(gè)多小時(shí)，并于11月份開始正常三班制作業(yè)。隨著工人操作水平的提高，迎頭巖性變好，單班循環(huán)掘進(jìn)進(jìn)尺均能達(dá)到1.5米以上。

3）探索深孔爆破效果，為了提高循環(huán)進(jìn)尺，龍?zhí)睹旱V技術(shù)人員在深孔爆破工藝上嘗試了不同的掏槽方式。主要進(jìn)行了直眼掏槽和楔形掏槽兩種炮眼布置方式的試驗(yàn)，經(jīng)過兩個(gè)月的試驗(yàn)，直眼掏槽布置方式每茬炮都留有20～50cm的炮底，容易“沖炮”，爆破效果比較差，楔形掏槽炮眼具有較好的爆破效率。但在硬巖條件下，深孔爆破效果還不穩(wěn)定，爆破工藝方面還需要進(jìn)一步研究，爭(zhēng)取達(dá)到最好的效果。

3.3經(jīng)濟(jì)指標(biāo)分析

根據(jù)從2013年9月至2014年6月的設(shè)備試用，對(duì)機(jī)械設(shè)備作業(yè)和手工作業(yè)費(fèi)用指標(biāo)進(jìn)行了分析，見表二。

表二：各相關(guān)指標(biāo)對(duì)比

從2013年9月至2014年6月在龍?zhí)睹旱V302采區(qū)-100-37#西石門鉆車施工總進(jìn)尺為552.5米，試驗(yàn)過程中影響因素較多，其中2013年9月份、10月份為試驗(yàn)前期階段，工人操作不熟練，且由于設(shè)備電機(jī)功率較大存在供電不穩(wěn)定、設(shè)備維修保養(yǎng)誤時(shí)等問題，掘進(jìn)施工不正常；2014年1月份工人出勤時(shí)間不多及設(shè)備維修和2月份春節(jié)放假等影響，月掘進(jìn)進(jìn)尺很低；2014年5月份受過39#煤層冒頂?shù)挠绊懀?dāng)月進(jìn)尺僅14米。經(jīng)過統(tǒng)計(jì)，并扣除以上影響大的月份，實(shí)際正常施工時(shí)間有5個(gè)月，平均單進(jìn)為95m/月。在整個(gè)應(yīng)用過程中主要影響進(jìn)尺的原因是設(shè)備維修保養(yǎng)誤時(shí)。

4 應(yīng)用效果

4.1 打眼速度快。

該設(shè)備鉆進(jìn)速度快，平均每個(gè)炮眼進(jìn)1.5m只需1.5-2min， 共設(shè)計(jì)33個(gè)炮眼，原來(lái)采用YT-24型風(fēng)鉆打眼，全斷面采用2臺(tái)風(fēng)鉆同時(shí)作業(yè)3人操作，至少需要2.5h才能把一個(gè)循環(huán)的炮眼打完，而采用液壓鉆車打眼，只需1人操作， 1.5h就可以把全斷面的炮眼打完，不僅節(jié)省了打眼時(shí)間，而且節(jié)省了人力，提高了工作效率。

4.2打眼質(zhì)量高。

采用液壓鉆車打眼，炮眼角度容易控制，進(jìn)鉆靈活，尤其是大斷面巷道，打頂部周邊眼時(shí)可平行于頂板，炮眼不傾斜，保證了炮眼的有效深度，提高了炮眼質(zhì)量，增強(qiáng)了爆破效果，巷道成型較好。

4.3 減輕工人勞動(dòng)強(qiáng)度，提高工效。

使用液壓掘進(jìn)鉆車及履帶式挖掘裝載機(jī)提高了機(jī)械化操作水平，在施工過程中可減輕作業(yè)人員的勞動(dòng)強(qiáng)度；采用傳統(tǒng)的YT-24型風(fēng)鉆打炮眼時(shí)，每個(gè)掘進(jìn)循環(huán)的進(jìn)度一般為1.2-1.4m，而采用全液壓掘進(jìn)鉆車打眼時(shí)，每個(gè)掘進(jìn)循環(huán)的進(jìn)度可達(dá)到1.5-2.1m，使每個(gè)掘進(jìn)循環(huán)平均可增加0.4m以上的進(jìn)尺，提高了掘進(jìn)工效。

4.4 改善了工作環(huán)境。

采用傳統(tǒng)的YT-24型風(fēng)鉆打炮眼時(shí)，噪聲大、霧氣濃、光線暗，生產(chǎn)用水容易濕透作業(yè)人員工作服；采用液壓掘進(jìn)鉆車打眼可以實(shí)現(xiàn)機(jī)械化打眼作業(yè)，設(shè)備噪聲小、霧氣淡、光線亮，作業(yè)人員工作環(huán)境明顯改善。

4.5 提高安全系數(shù)。

由于司機(jī)操作位置遠(yuǎn)離工作面，處于支護(hù)下工作，防止了空頂作業(yè)，有利于安全生產(chǎn)。

5 應(yīng)用過程中存在的問題

5.1 設(shè)備故障率及維護(hù)費(fèi)用較高。

設(shè)備易損件和配件屢屢出現(xiàn)故障，特別是2014年6月份出現(xiàn)嚴(yán)重漏油現(xiàn)象，各種配件連接磨損較大，履帶式挖掘裝載機(jī)履帶斷裂次數(shù)屢屢出現(xiàn)；維護(hù)費(fèi)用較高，該套設(shè)備各種元配件較多，且多數(shù)元配件都是廠家量身自制，價(jià)格昂貴，使用過程中元配件損壞造成停機(jī)停班影響進(jìn)尺。

5.2 設(shè)備維修誤時(shí)影響大。

廠家在我省未設(shè)立專業(yè)維修點(diǎn)，無(wú)法及時(shí)提供配件，造成影響生產(chǎn)時(shí)間長(zhǎng)。

5.3 應(yīng)用的局限性。

設(shè)備適用于圍巖較好的開拓巷道，對(duì)圍巖破碎，需要支護(hù)的巷道較不適應(yīng)，對(duì)拐彎多的巷道施工不方便。

5.4 操作繁瑣，增加成本。

工人的操作技術(shù)水平要求較高，對(duì)眼不準(zhǔn)確容易造成打眼失誤，影響爆破效果；設(shè)備由液壓掘進(jìn)鉆車及履帶式挖掘裝載機(jī)組成，打眼和出渣分開，需錯(cuò)車作業(yè)，每隔50米要施工錯(cuò)車道，作業(yè)時(shí)較為繁瑣；設(shè)備外形尺寸較大，錯(cuò)車時(shí)要增加錯(cuò)車道施工，增加掘進(jìn)成本。

6 結(jié)語(yǔ)

經(jīng)過試用證明，該套設(shè)備的應(yīng)用可提高施工的機(jī)械化水平，具有降低成本、減輕工人勞動(dòng)強(qiáng)度、提高工效、創(chuàng)造了安全效益和改善了作業(yè)環(huán)境等優(yōu)點(diǎn)。同時(shí)也解決了我司長(zhǎng)期以來(lái)單進(jìn)水平較低難題，大大提高了掘進(jìn)進(jìn)度。在當(dāng)前煤炭?jī)r(jià)格低迷、經(jīng)濟(jì)效益受到嚴(yán)重影響的形勢(shì)下，具有一定的借鑒價(jià)值。但同時(shí)要探索設(shè)備優(yōu)化改正，在保持原機(jī)性能不變的前提下，進(jìn)一步縮小設(shè)備尺寸，并研究適合福建省煤礦掘進(jìn)巷道使用的快速掘進(jìn)裝備配套方案。

參考文獻(xiàn)

[1] 朱新才主編，液壓傳動(dòng)與控制，重慶；重慶大學(xué)出版社，1996。

[2] 李芳民主編，工程機(jī)械液壓與液力傳動(dòng)，北京；人民交通出版社，2005。

[3] 李芝主編，液壓傳動(dòng)，北京；機(jī)械工業(yè)出版社，，2002。

[4] 李保周主編，CMJ17HT型全液壓掘進(jìn)鉆車，2008。