EBS220H型掘錨一體機的應用分析

杜 健

（晉能控股裝備制造集團有限公司寺河煤礦，山西 晉城 048200）

1 試驗工作面介紹

1.1 巷道斷面布置

EBS220H型掘錨一體機將寺河煤礦某巷道作為掘進試驗巷道，其巷道施工總長為1 080.50 m，巷道施工斷面外形為矩形，頂錨桿及幫錨桿間距為1 m，錨索間距為2 m。整個巷道斷面掘進總面積為22 m2，斷面凈面積為20.67 m2。巷道老頂主要由細粒砂巖組成，其平均厚度大約在6.23 m，呈深灰色，細粒砂巖中礦物成分主要包含Fe203、黏土、Ca以及Si等。普氏系數平均為2~4，平均抗壓強度為20~40 MPa，平均抗剪強度為2.58~4.59 MPa，平均抗剪強度為2.1 MPa。巷道直頂主要由泥巖組成，其平均厚度大約在3.45 m，呈灰黑色，泥巖中礦物成分主要包含鐵錳質、后生礦物、勃土礦物以及有機物質等，普氏系數平均為1~3.78，平均抗壓強度為10~37.8 MPa，平均抗拉強度為0.85 MPa，平均抗剪強度為1~2.45 MPa。巷道巖芯外形呈柱狀，表面如同硅質膠結，其局部裂縫高角度發育，將巖芯在垂直方向一分為二，一半為薄層粉砂巖，另一半為薄層泥沙巖[1]。

1.2 支護方式及參數

該巷道主要采用兩種支護方式分別為永久支護、臨時支護。采用鋼筋網、高強度錨桿、W鋼護板以及各種鎖具錨索組件等部品混合支護，巷道頂部錨索使用端頭錨固，而巷幫部分錨桿、錨索則使用的是加長錨固。巷道頂板主要以排距1 km，間距1.21 km，每排布置5根錨索的方式進行支護，巷幫主要以間排距1 km，每排布置4根錨桿；間距1.6 km，每排布置2根錨索的方式進行支護[2]。

1.3 勞動組織及施工工藝

“三八”制是施工組織最常采用的施工方式，即1班檢修，2班進行生產。五盤區煤礦帶式輸送機主要采用機掘方式沿煤層底板掘進，掘、支單巷一次成巷，在掘進過程中按照1 m或者2 m進度進行多次循環。當進行1 m進度煤礦掘采循環時，首選要用錨索對煤礦頂板進行支撐，然后在用錨桿對兩側巷幫進行支護；當進行2 m進度煤礦掘采循環時，首先要先搭建前排永久支護，再進行第二排永久支護搭建。

1）當生產工作人員進入施工地點后，先進行工作交接然后在對施工現場安全狀況進行檢查，根據生產需求對輸送帶進行延伸并開始進行運煤、落煤等作業，同時還需要安排工作人員備料。當運煤、落煤等作業完成后，需要對巷幫、巷頂進行敲幫問頂，以便將活矸、活煤振落，臨時支護需緊貼頂板、支撐有力，確保臨時支護可靠有效后，才可進行進行支護，在一個支護循環過程中，不得把臨時支護降下或松動，當支護完成后應該對現場安全狀況進行檢查。

2）當檢修工作人員進入施工地點后，首先要完成檢修工作交接，然后對對輸送帶延伸、抽水泵、電纜以及掘錨一體機進行檢修維護，同時還需要對接地極、防塵水幕以及通風系統等安全設備進行檢修維護。

1.4 裝、運煤的作業方式

2 掘錨一體機應用情況

掘錨一體機工業性試驗從2020年3月28日開始，于2020年5月30日結束，排除外界不利因素影響時間為11 d，設備實際掘進時間為80 d，掘進總長度為446 m，掘進進度平均為5.5 m/d。

由于工作人員對掘錨一體機設備工作原理以及性能了解不夠成分，導致設備掘進效率有所降低，測試期間掘進設備有如下損傷：

2.1 液壓油管總共出現19次破裂

1）監測線和油管位置設計不合理。因為掘錨一體機左、右鉆臂和油管的間距分別為0.2 m、0.3 m，導致油管經常被左鉆臂卡絆以致破裂；

2）工作人員操作不合理，因為掘錨一體機動作部位較多，工作人員在操作時無法保證所有部位同時動作，導致油管經常被卡絆以致破裂；

3）液壓系統穩定性差，因為載荷沖擊原因導致密封接頭處漏油。

2.2 液壓油缸損壞

1）左、右兩側鉆臂液壓缸共發生4次漏油故障，其主要原因是排氣孔設計不合理，導致鉆臂液壓底板以及推進器外形發生形變，從而導致液壓缸發生漏油；

2）截割臂伸縮液壓油缸共有1次漏油故障發生。

2.3 油泵高壓過濾器共有1次故障發生。

主要原因：未及時進行維修保養。

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2.4 電氣故障

電氣系統出現5次故障，因為液壓缸收縮以及人為操作不當，導致電線線路被破壞。

2.5 臨時支架出現1次故障

主要原因：當永久支護搭建完成后，臨時支護因為螺栓脫落而無法收攏。

3 掘錨一體機存在的問題與優勢

3.1 存在的問題

1）結構設計有問題，導致液壓油管以及線纜經常被卡絆斷裂。液壓油管和左、右兩側鉆臂的間距分別為0.2 m、0.3 m，導致正常運行時液壓油管以及線纜被左、右兩側鉆臂損壞。

2）鉆臂在較小空間內無法靈活轉動，以致對掘進效率產生不利影響；

3）掘錨一體機缺少配套轉載架，因為沒有采用配套轉載架，很容易導致煤炭運輸效率低下；

4）液壓張拉泵未按照設計要求配置，因為未按照設計要求配置液壓張拉泵，從而導致錨索無法進行快速張拉，現已采用機載張拉泵；

5）掘錨一體機鉆臂數量未按照設計要求配置，在現場施工時未安裝2個后鉆臂，導致滯后錨索安裝進度受到影響，現已按照設計要求安裝后鉆臂[3]。

3.2 具有的優勢

1）掘錨一體機的應用使煤礦掘進效率得到極大提升。目前有很多煤礦依然采用的是掘進機進行割煤、煤礦用液壓鉆車進行支護的機械化掘進方式的掘進設備線，此設備線在生產過程中需要進行4次循環進退機組操作，而掘錨一體機則不需要進行進退機重復操作，因此可以節省很多操作時間；

2）遙控截煤技術不僅讓截煤效率得到有效提高，同時還可以讓安全性能得到顯著提高，通過機組遠程遙控器機組司機可以遠程控制設備，這樣可以讓煤礦各種安全生產指標得到明顯提高；

3）將機身和升降平臺設計成一個有機整體，這樣可以給工作人員的安全施工提供保障；

4）采用后鉆臂方式進行錨索、錨桿安裝，效率更高。

4 改進措施

1）針對因維修人員對掘錨一體機不熟悉而導致檢測不到位情況發生，計劃定期組織技術人員對維修人員進行專業知識培訓，提高維修人員專業知識水平，以避免設備發生損壞；

2）及時組織技術人員編制掘錨一體機維修清單，并嚴格要求維修人員遵循規定認真執行操作手冊內容，同時還需要對設備運行數據進行及時監測和分析，以便預防故障發生；

3）對掘錨一體機設計不合理之處進行及時改進和完善，例如設計與之相配的轉載機等。