EBZ160 型綜掘機(jī)掘錨護(hù)一體化改造與應(yīng)用

尹金元

（山西焦煤霍州煤電干河煤礦，山西 臨汾 041600）

0 引言

傳統(tǒng)煤礦采掘施工過程包括深孔鉆車探測、掘進(jìn)機(jī)截割成巷、錨桿鉆車支護(hù)、設(shè)備物料運輸?shù)拳h(huán)節(jié)，工藝復(fù)雜，設(shè)備數(shù)量多，錯機(jī)輔助耗時，設(shè)備故障率高，掘進(jìn)效率低。近幾年，隨著煤礦錨桿支護(hù)技術(shù)的發(fā)展，掘進(jìn)技術(shù)和錨桿技術(shù)有機(jī)結(jié)合后掘錨護(hù)一體機(jī)便應(yīng)運而生。當(dāng)前，煤礦掘錨護(hù)一體化技術(shù)主要有兩類，一是使用掘錨護(hù)功能與一體的原裝掘進(jìn)機(jī)，二是在原綜掘機(jī)基礎(chǔ)上加裝加載錨桿鉆機(jī)和支護(hù)裝置，改造后具有掘錨護(hù)功能。原裝掘錨機(jī)整機(jī)價格高，而改裝處理能降低機(jī)械費用，實現(xiàn)掘錨護(hù)機(jī)械化和自動化。

1 EBZ160 型綜掘機(jī)性能

EBZ160 型綜掘機(jī)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，主要由本體及截割部、行走及鏟板部等系統(tǒng)組成。綜掘機(jī)工作系統(tǒng)包括電氣系統(tǒng)和液壓系統(tǒng)兩部分，電氣系統(tǒng)由電控箱和電氣回路構(gòu)成，對機(jī)械部件實施控制；液壓系統(tǒng)則由油泵、電機(jī)、液壓閥等組成，為機(jī)械部件運行提供動力源。EBZ160 型綜掘機(jī)截割能力強(qiáng)，進(jìn)尺速度塊，掘進(jìn)及裝運工效高，該綜掘機(jī)可以與皮帶機(jī)聯(lián)合使用，連續(xù)進(jìn)行截割和裝矸；各油缸的行走及運行速度均可無極調(diào)速。與炮掘方式相比，該型號綜掘機(jī)無需打孔爆破，運行期間故障率低，單產(chǎn)及掘進(jìn)效率高[1]。EBZ160型綜掘機(jī)可直接進(jìn)行煤巖截割，不會破壞煤巖結(jié)構(gòu)，能縮小煤巖松動范圍，控制煤巷變形，避免冒頂和收縮變形的發(fā)生。該型號綜掘機(jī)安裝拆卸方便，設(shè)備質(zhì)量大，底盤和履帶接地面積也較大，穩(wěn)定性好；對于大坡度煤巷和軟巖底板較為適用，設(shè)備故障率低。

2 改造設(shè)計

對EBZ160 型綜掘機(jī)進(jìn)行改造時，遵循安全性、適應(yīng)性、可靠性和工效性原則，通過機(jī)械部分和液壓系統(tǒng)改造，使其具備掘錨護(hù)一體功能，結(jié)構(gòu)詳見圖1。

圖1 掘錨護(hù)探一體機(jī)結(jié)構(gòu)

2.1 機(jī)械部分改造

此部分改造主要增設(shè)前錨鉆部和后錨鉆部。前錨鉆部對稱布置于綜掘機(jī)機(jī)架左右兩側(cè)平臺前部，待機(jī)組截割結(jié)束開始支護(hù)時滑移機(jī)構(gòu)以大行程滾輪形式傳動，在油缸的推動作用下將鉆臂推動至機(jī)組前方相應(yīng)孔位。運行行程最大可達(dá)4500 mm，可實現(xiàn)零空頂，前錨鉆部結(jié)構(gòu)見圖2。

圖2 前錨鉆部

后錨鉆部對稱布置在綜掘機(jī)機(jī)架左右兩側(cè)平臺后部，鉆臂可上下升降、左右回轉(zhuǎn)，鉆臂和推進(jìn)器配合運行，實現(xiàn)幫錨桿孔補(bǔ)打，后錨鉆部結(jié)構(gòu)見圖3。

圖3 后錨鉆部

將前部支撐增設(shè)在截割部，主要起到固定鋼梁和錨網(wǎng)，保證采掘過程安全的作用。支護(hù)期間，通過油缸的升降推動前部支撐和伸縮套筒升起，內(nèi)套筒在伸縮油缸的推動下向外伸出，并將支護(hù)頂梁調(diào)整至合理的支護(hù)位置，結(jié)構(gòu)詳見圖4。

圖4 前部支撐

2.2 液壓系統(tǒng)改造

將閉鎖閥加裝在EBZ160 型綜掘機(jī)泵站高壓供油管上，輸出的兩路高壓液中，一路連通掘進(jìn)機(jī)原管路，另一路通過三通后分別進(jìn)入超前支護(hù)閥組和錨桿鉆機(jī)模塊。通過液壓系統(tǒng)改造，將各執(zhí)行元件管路連接固定，調(diào)整安全閥及溢流閥整定值。

掘錨護(hù)一體化改造后的EBZ160 型綜掘機(jī)掘進(jìn)高度和寬度最大可達(dá)4.8 m 和5.5 m，油泵電機(jī)功率及額定總功率分別達(dá)75 kW 和245 kW；機(jī)載支護(hù)裝置支撐力75～98 kN，最大支護(hù)寬度縮回量2.0～3.5 m；機(jī)載液壓錨桿鉆機(jī)可適應(yīng)高2.5～5.0 m、寬4.0～5.5 m的巷道；額定工作壓力16 MPa，額定轉(zhuǎn)速300 r/min，額定扭矩200 N·m；錨桿機(jī)高度在1800～2400 mm 之間，錨桿間距可調(diào)，并可旋轉(zhuǎn)180°。

3 掘錨護(hù)一體機(jī)應(yīng)用

3.1 工作流程

該綜掘機(jī)工作時必須調(diào)整好位置，將托梁和頂網(wǎng)置于超前支護(hù)頂梁，通過頂梁升降油缸調(diào)整頂梁至合理高度，并將超前支護(hù)頂梁加載至預(yù)定支撐力水平。隨后打設(shè)錨桿，安裝頂網(wǎng)和梯梁，結(jié)束支護(hù)后將支護(hù)頂梁收回。

在操作閥組控制下，通過機(jī)載鉆機(jī)導(dǎo)軌伸縮運行打開鉆機(jī)，并旋轉(zhuǎn)至安裝位置，操作推進(jìn)閥并待鉆桿接近孔位時，調(diào)整機(jī)載鉆機(jī)角度與方向，完成錨桿和錨索的安裝。

通過以上分析，EBZ160 型綜掘機(jī)錨護(hù)一體化改造后的液壓系統(tǒng)包括管路、閥組、泵站機(jī)執(zhí)行元件等部分。綜掘機(jī)掘進(jìn)施工開始后打開閉鎖閥并旋扭至“掘進(jìn)”位置，閉鎖錨護(hù)部分，切斷元件液壓動力供應(yīng)；支護(hù)開始后，將閉鎖閥旋扭至“支護(hù)”位置，切斷掘進(jìn)機(jī)升降、回轉(zhuǎn)、鏟板等執(zhí)行機(jī)構(gòu)液壓動力供應(yīng)，通過閉鎖閥向錨桿鉆機(jī)、支護(hù)模塊供液，完成超前支護(hù)。

3.2 應(yīng)用效果

EBZ160 型綜掘機(jī)掘錨護(hù)一體化改造后在某煤礦2-3031 巷道展開試驗，該巷道直接頂為1.5 m 厚、普式硬度系數(shù)4.52 的砂質(zhì)泥巖；直接底為2.3 m 厚、普式硬度系數(shù)4.57 的砂質(zhì)泥巖；掘進(jìn)厚度3.0 m，斷面上部為深灰色層狀泥巖，下部為2 號煤。支護(hù)巷道寬4.7 m、高3.0 m，通過高強(qiáng)錨桿、錨索及錨梁和金屬網(wǎng)聯(lián)合支護(hù)。巷道頂板每排布置6 根Φ22 mm×2500 mm螺紋鋼樹脂錨桿，與巷道頂板垂直；錨桿間距和排距分別為900 mm、900 mm；巷道兩幫每排每幫設(shè)置4 根Φ20 mm×2000 mm 螺紋鋼樹脂錨桿，采用錨梁支護(hù)；幫錨桿全部與巷幫垂直布置，間距和排距分別為800 mm、900 mm。

2021 年12 月—2022 年5 月，該煤礦對改造后的EBZ160 型綜掘機(jī)進(jìn)行了性能試驗，按照巷道探放水、截割、裝運巖、支護(hù)等工序組織施工，最高日進(jìn)尺和月進(jìn)尺分別達(dá)到9.0 m、230 m，與改造前相比，掘進(jìn)速度提升了55%以上。

4 結(jié)語

對原EBZ160 型綜掘機(jī)進(jìn)行機(jī)械部分和液壓系統(tǒng)改造后形成掘錨護(hù)一體機(jī)，比傳統(tǒng)的幫頂錨桿鉆機(jī)支護(hù)施工節(jié)省了時間，掘進(jìn)自動化及機(jī)械化程度明顯提升，綜掘工作面支護(hù)環(huán)境顯著改善，安全隱患減少，掘進(jìn)效率提升；傳統(tǒng)作業(yè)方式下機(jī)械數(shù)量多、設(shè)備故障率高、工效低的狀況徹底改觀，也為煤礦巖巷快速、安全、高效掘進(jìn)施工提供了改進(jìn)思路。