EBZ132CZ型窄機身半煤巖綜掘機的應用實踐

趙亞男

（山西西山煤電股份有限公司西曲礦綜采一隊， 山西 古交 030200）

引言

挖掘機主要用于挖掘煤、泥、砂石土料等，是煤礦采集機械化的重要組成部分。主要用于巷道掘進，為煤炭運輸、通風排水等提供條件。傳統挖掘機（炮掘機）進尺小，出煤時間長，勞動強度大，對薄煤層及窄斷面的適應能力較弱，性價比低。目前，已有煤礦采用EBZ132CZ型窄機身半煤巖綜掘機進行巷道掘進，效果良好。為了對EBZ132CZ型綜掘機的性能進行綜合分析，選用EBH120掘機進行對比。

1 半煤巖巷道簡介

在進行巷道挖掘時，會遭遇不同構造斷面，包括煤層、巖層以及半煤巖層。當巖層的總量達到掘進工作面的20%～80%之間時，就可稱之為半煤巖巷道[1]。一般可采用煤巖一次性斷面掘進或者煤巖分掘分運。當巷道在薄煤層中進行掘進時，為了保證巷道的高度、坡度，必定有部分斷面位于巖層之中，稱之為挑頂或臥底。根據煤層的厚度及其性質進行具體施工組織。

2 礦區及巷道詳情

選擇研究煤礦位于陽泉市礦區。該礦在進行半煤巖巷道掘進時使用傳統炮掘機搭配側卸式裝煤、礦車來進行，月巷道掘進量僅為160 m。比同期的煤巷掘進速度低100 m/月，大大降低了礦區作業速度。因此考慮投入EBZ132CZ型窄機身半煤巖綜掘機來進行試驗作業。選定工作面80112為試驗對象，并以同一礦區的80113工作面做對照。該工作面位于15號煤一區北翼，設置高抽巷用于該工作面瓦斯抽放，降低井下瓦斯含量，達到穩定施工安全作業要求。根據該工作面的工作預設要求，需要該巷道持續服役2年。巷道沿9號煤進行頂板掘進，巷道荒高、寬分別為2.7 m、3.8 m，荒斷面總面積為10.26 m2，總長度為970 m。為滿足采空區支護需求，使用錨桿支護，并設計排距為800 mm，達到穩定支護，防止頂板變形或塌落。該巷道工作面屬復雜地質構造結構，多斷層、陷落柱，存在尖滅區，使用炮掘機鉆孔難度大。9號煤層大面積為薄煤層，最大厚度為2.1 m，最小厚度為0.45m。中厚煤層范圍小，均厚為0.6m。煤層傾角為6.5°±3.5°呈現層理發育。直接頂/底厚4.5 m/2.8 m，為灰黑色砂質泥巖，透水性差，易松散。老頂為灰白色中粒砂巖，厚度達1.5 m，屬堅固巖層。

3 EBZ132CZ型窄機身半煤巖綜掘機具體應用及效果分析

采用EBZ132CZ型窄機身半煤巖綜掘機在80112高抽巷進行作業試驗，同時使用EBH120型掘進機在同等地質條件的80113高抽巷進行對比作業。設置同等施工組，降低人因失誤影響。試驗組煤層的地質構造要復雜于對照組工況，施工距離更長，且半煤巖層的厚度要明顯低于對照組，屬于掘進難度較大的巷道基礎。

3.1 掘進機的選型

兩工作面均實行綜掘機機械化巷道掘進。其中試驗高抽巷使用EBZ132CZ型窄機身半煤巖綜掘機，其參數如表1所示。

表1 EBZ132CZ型窄機身半煤巖綜掘機主要技術參數

3.2 工作情況及效益對比

根據兩種型號的掘機參數進行對比分析可以發現，EBZ132CZ型綜掘機的單向抗壓強度要大于EBH120型掘進機10 MPa。也就是說其更適應堅硬煤巖層的掘進需求，尤其是煤巖層堅固系數差異大的工作面。同時對比兩種型號的掘進效率。同等截割深度需求下，EBH120型掘進機是EBZ132CZ型綜掘機單排掘進用時的1.5倍，效率低，總體用時長，不利于掘進速度的提升。在進行對照試驗的過程中，兩掘機均不同程度的出現了故障。按照兩掘機發生故障的部位和頻率來看，截割部是掘機的核心部件，也是最常出現故障的位置。截止到對照試驗結束，具體情況如表2所示。

表2 兩種掘進機故障情況對比

EBH120型掘進機截割部共發生電機損壞3次，截齒失效1次。EBZ132CZ型綜掘機發生電機損壞1次。故障發生頻次遠低于EBH120型掘進機。EBH120型掘進機同時發生多次第一運輸部故障，包括刮板掉落3次，驅動裝置損壞4次，驅動鏈輪鋼材磨損快，進行更換。電系統結構復雜，電控箱燒毀2次，行走電機損壞1次。試驗過程中EBZ132CZ型綜掘機第一運輸部、電系統未見明顯故障，運行良好。整體的電系統構造單一，且液壓裝置維護方便，能夠有效避免人因操作失誤帶來的故障率增加的問題。并且驅動鏈輪鋼材耐磨損，不易發生損壞。在80112高抽巷地質結構遠遠復雜于80113高抽巷的情況下，EBZ132CZ型綜掘機仍表現出優于EBH120型掘進機的工作狀態，證明其性能及復雜地質結構的適應能力要更強。

與傳統炮掘機進行具體效益對比時，具體情況如表3所示，可以發現，以EBZ132CZ型綜掘機為代表的機械化掘進通過綜掘機截割、皮帶傳送及煤溜來實現出煤，出煤周期為10～20 min。運輸效率要遠大于裝巖機和礦車的運輸體系，月均進尺可達220 m±20 m。最高時可達到518 m，是炮掘機的1.375～1.5倍。正規循環提升到5～6個，解決采掘生產銜接失當，循環效率低下的問題。每次掘進用工數降低至8個，屬于低人工密度作業，對實現半煤巖掘進高機械化作業有重要意義。按照用工人數，故障損失及構件耗損量進行整體計算可以發現，使用EBZ132CZ型綜掘機后，經濟成本投入減少約15萬元。掘進效率提升一倍以上，并增加煤炭產值37億元，實現降本增效的發展需求[3]。

表3 EBZ132CZ與炮掘機工況對比

4 結語

EBZ132CZ型窄機身半煤巖綜掘機能夠適應薄煤層的巷道作業，且行進速度快，掘進量高，利于提升復雜地質結構條件下的巷道掘進質量，同時，其故障發生率低，對人工勞動需求量小，提升了整體作業的機械化、自動化程度，符合我國煤礦產業的綜合發展要求，具有推廣的意義和價值。