掘錨護一體機快速掘進技術研究與應用

王 剛

(山西焦煤霍州煤電集團公司店坪煤礦，山西 呂梁 033100)

隨著礦井回采工作面裝備水平及機械化采煤技術日趨成熟，掘進速度已經成為制約礦井高效開采的瓶頸，巷道準備工程滯后是煤礦實現高效、安全、可持續生產的突出矛盾。提高礦井掘進裝備水平，實現減人、安全、高效掘進已經成為現實課題。為了解決這個問題，形成一套安全快速、機械化、一體化的成巷工藝技術非常必要。

1 概況

店坪煤礦10-3021巷位于830水平三采區左翼，設計全長1665m，毛斷面5.0×3.1m。原來采用的氣動錨桿鉆機鉆進速度慢，工人勞動強度大，掘進單進水平一直徘徊在220～250m/月左右，礦井的正常生產接續受到了單進水平的嚴重制約。

通過優化煤巷支護方案及參數，高效、快速掘進裝備以及掘、錨、護一體化作業線的研究，使礦井掘進單進水平達到450m/月，滿足了礦井安全、高效開采和正常生產接續。

2 合理確定錨桿支護參數

10-3021巷支護形式及參數，借鑒相鄰巷道的礦壓觀察數據及支護經驗確定。頂部采用高強錨網梁+錨索，幫部采用普通錨網梁進行支護，過構造或頂板破碎時加密支護，特殊情況另行制定專項施工安全技術措施。支護參數見圖1。

（1）頂部采用Ф20×2000mm左旋螺紋高強錨桿、錨梁（鋼筋焊制）、菱形網、蝶形墊片、錨索（每3m一組）進行聯合支護。

（2）右幫部采用Ф16×1500mm圓鋼樹脂錨桿、左幫部采用Ф18×1800mm高強錨桿、錨梁（鋼筋焊制）、菱形網、蝶形墊片進行聯合支護。

3 掘-護-錨多功能一體機

3.1 一體機的研發

用EBZ200型綜掘機升級改造為掘、錨、護一體機，更換原掘進機的截割部。山東兗煤黑豹礦業裝備有限公司的含有錨護功能的截割部完全能夠滿足掘進、臨時支護和打錨桿的功能需要，實現掘進和支護工作的快速切換，大大降低了人工勞動強度。如圖2所示。

圖1 10-3021巷斷面布置圖

圖2 EBZ200A掘錨機

以掘錨機截割部作為錨桿機的工作平臺，針對截割部電機特殊化設計改造使操作空間得到釋放。

錨桿鉆機系統可以折疊起來充分收縮，使截割部的整體尺寸與常規綜掘機相比基本相同，避免了刮幫問題。兩鉆臂可實現整體前移、獨立橫向平移、橫向旋轉和縱向旋轉，在不動掘進機情況下實現兩排錨桿施工。如圖3所示。

圖3 截割部示意圖

改進后的截割部添加了錨、護操作裝置，替換了現有普通綜掘機的截割部，在不改變原有綜掘機其他結構的基礎上，使普通綜掘機升級改造為掘、錨、護多功能一體機。

3.2 一體機的特點

（1）適用于煤巖和半煤巖巷道，掘錨高度范圍3.1～4.4m，巷道寬度范圍3.4～5.2m的矩形及小傾角梯形巷道；

（2）錨桿鉆機一次最大鉆孔深度能夠達到1.4m，頂板巖石單向抗壓強度≤80MPa；

（3）截割部安裝兩個結構功能一樣的機載錨桿鉆機，同時配備機載臨時支護裝置，整機掘進開采效率提高15%以上；

（4）鉆臂機構能夠前后和橫向伸縮，鉆臂可橫向、前后旋轉，對孔方便，在不移動掘進機狀態下，可完成頂板及左右兩幫上部2根錨桿的施工作業，并可實現兩排錨桿支護；

（5）錨桿鉆機和綜掘機的工作位置轉換是通過掘錨機伸縮臂的伸縮油缸來實現的。當機組掘進時，錨護裝置折疊在截割臂上方，不會干涉截割頭截割作業；

（6）可直接對錨桿施加預緊力（錨桿一般要求預緊力 120～150N·m）；

（7）便于實現支護標準化作業。

圖4 掘、錨、護多功能一體機

4 結語

（1）掘-護-錨多功能一體機在10-3021工作面的使用，隊組單進水平由以前的平均230m提升為400m，掘進效率提高了3.54m/月/人。實現掘錨一體化作業和臨時支護的機械化作業，降低職工勞動強度；

（2）有效解決了深部復雜條件下巷道綜掘快速掘進難題，實現了掘錨護一體化，取得了顯著的效益，具有廣闊的推廣應用價值。