基于懸臂式掘進機的掘錨護一體機改造

宋婭敏

（晉城金鼎天地煤機裝備有限責任公司，山西 晉城 048000）

隨著國內外掘進技術和掘進裝備的不斷發展，掘進機截割硬度、高度和寬度等方面都得到了極大提升，實現了多工況環境下高效作業，大幅提高了礦井掘進效率。但是，在礦井實際作業中，掘進裝備并未發揮其全部效能，主要制約因素在于臨時支護和錨桿支護速度滯后，嚴重降低掘進效率。因此，實現掘錨護同時進行是提高掘進效率的關鍵。

1 總體目標

依托晉城金鼎天地煤機裝備有限責任公司現有的型號為EBZ160M-2懸臂式掘進機，通過優化組合，加裝機載臨時支護、錨鉆部和電液控裝置，改造后達到可遠程控制的掘、運、錨、護于一體的多功能機組，減少掘、錨作業挪機時間，減輕錨、護作業人員的勞動強度，提高掘進工作面的作業效率[1-3]。

2 施工方案

在EBZ160M-2 懸臂式掘進機上增加可伸縮的站人平臺、臨時支護裝置，機組左右配置兩套鉆臂及鉆孔推進器，鉆孔推進器通過多角度旋轉快速定位，完成不同位置及角度的錨桿錨索孔的機械化作業。整機采用電液遙控控制，操作人員可根據實際情況，遠程操作截割部、臨時支護和鉆臂。具體改造方案如下。

2.1 機載臨時支護部分

機載臨時支護部分設置于截割頭的上方，主要由臨時支護、支護支撐油缸和擺動平臺組成。臨時支護設置在擺動平臺的中間位置，與擺動平臺通過支護支撐油缸連接。支護作業時，擺動平臺被推送至迎頭位置，支護支撐油缸伸縮推動臨時支護向前翻轉。機載臨時支護結構及動作示意如圖1。

圖1 機載臨時支護

（1）擺動平臺主要由擺動油缸、四連桿機構、平臺、調整油缸、左右翻板組成。平臺通過四連桿機構與截割部的升降臂連接。支護作業時，擺動油缸伸縮推動四連接桿機構將平臺推送至迎頭，調整油缸伸縮推動平臺至合理角度；布置在平臺上面左右兩側的翻板可向外翻出，增加作業工人的站位面積。擺動平臺結構如圖2。

圖2 擺動平臺

（2）臨時支護由內中外三層方筒、內外伸縮油缸、支護伸縮座、左右伸縮臂、前后托梁組成，結構如圖3。內中外三層方筒分別通過內外伸縮油缸相互依次連接，外套筒與擺動平臺連接，內套筒與支護連接座連接固定。支護作業時，內外伸縮油缸伸縮，依次推動中套筒、內套筒及支護伸縮座至支護高度。布置在支護伸縮座內部的油缸推動左右伸縮臂向左右兩側伸縮，伸縮行程750 mm。左右支護伸縮頂端均布置有可手動推拉的前后托梁，推拉行程600 mm。左右伸縮臂伸縮+前后托梁前后推拉，可增加臨時支護面積。

圖3 臨時支護

2.2 錨鉆部分

錨鉆部分為左右鉆臂，由滑軌裝置、鉆臂裝置、液壓鉆機裝置等組成，主要用于施工頂幫錨桿錨索孔，在機組停止截割后，通過滑軌裝置和鉆臂伸縮套筒將機載錨桿鉆機送至巷道作業位置，完成錨桿、錨索孔的機械化施工作業。錨鉆部分結構如圖4。

圖4 錨鉆部分

2.3 鉆孔裝置

鉆孔裝置是鉆部進行錨桿錨索支護作業的核心構件，它設在鉆臂的前方，通過二者的共同配合，完成鉆孔及緊固錨桿錨索動作，鉆孔裝置可左右旋轉0～180°、前后旋轉0～180°。鉆孔裝置主要由滑道裝置、鏈傳動裝置、推進器油缸、液壓馬達及鉆桿座等部件組成，結構如圖5。

圖5 鉆孔裝置

2.4 電液控部分

改造方案將原手動閥組更換為電磁閥控制，使用遙控器即可在機組后方完成截割、臨時支護、鉆臂操作，實現精準操控，遙控距離為0～50 m，有效提高掘進和支護的作業標準，降低勞動強度。本安遙控器如圖6。

圖6 機組遙控器

3 改造后的應用情況

趙莊煤業煤巷掘進主要以國內常規的懸臂式綜掘機配合錨桿鉆車使用，機組尾部為人工持風鉆支護，每班進行4 輪進退機組操作，調換機組約需耗時40 min，調換機組時間占總工作時間的三分之一，每個月平均進尺為115 m。

改造后的機組將兩臺設備合一，提高有效工作時間，對2020 年4 月—9 月間掘進數據進行統計，平均日進尺達6.5 m，平均月度進尺可到達175 m，效率提高了52%。改造后有如下優點。

（1）一機多能，減少了兩臺機組配合作業銜接時頻繁調機的時間，顯著提高巷道的掘進效率。

（2）迎頭支護時，作業人員在有臨時支護頂板下作業，避免空頂作業，保障了作業人員的安全。（3）機組尾部采用液壓鉆臂支護后，與人工風泵支護相比，支護速度快，質量高，勞動強度低，噪音小，每個班可減少一名支護人員。

（4）配備機組遙控器，機組司機可以在距離機組50 m 范圍之內任何地點進行截割，巷道成型指標得到明顯提升。

4 結語

掘錨護一體機不僅可以完成巷道的截割掘進工作，而且能通過切換實現零空頂錨桿錨索的機械化施工，比較便捷地實現對巷道迎頭50 m 的預抽孔及探測孔的施工作業。從晉能控股煤業集團趙莊煤業的井下工業性試驗數據中得出，掘錨護一體機無論從經濟性、安全性還是功能性來說，均優于現有的巷道掘進及錨桿支護工藝。