硬巖掘進(jìn)機(jī)配套設(shè)備及工藝研究

【摘 要】硬巖掘進(jìn)機(jī)廣泛的應(yīng)用于煤礦硬巖巷道的掘進(jìn)施工，硬巖掘進(jìn)機(jī)破巖能力強(qiáng)，排矸能力大。所以，合理選擇掘進(jìn)機(jī)后配套設(shè)備十分重要。

【關(guān)鍵詞】掘進(jìn)機(jī)；配套設(shè)備；工藝

一、礦井簡述

楊營煤礦位于山東省梁山縣城西北約7km處，井田位于巨野煤田與陽谷-茌平煤田的黑虎廟井田的西南部，井田設(shè)計一對立井開拓方式，初期向東布置一組大巷及下山開采東翼各采區(qū)。現(xiàn)礦井正處于二期工程建設(shè)期間，在東翼軌道大巷開始施工時，井底車場周圍多頭施工，主、副井提升系統(tǒng)處于改絞階段，尚未正式形成，礦車運(yùn)輸能力不能滿足需要，采用EBZ260硬巖掘進(jìn)機(jī)施工，其后配套設(shè)備問題將直接影響施工進(jìn)度，為了解決矸石后續(xù)運(yùn)輸制約掘進(jìn)機(jī)高效生產(chǎn)問題，我們對掘進(jìn)機(jī)配套設(shè)備及工藝進(jìn)行了重點(diǎn)分析研究。

二、方案確定

1、方案提出及分析

方案Ⅰ：掘進(jìn)機(jī)—梭式礦車—龍門轉(zhuǎn)載皮帶機(jī)—礦車。

方案Ⅱ: 掘進(jìn)機(jī)—伸縮皮帶機(jī)—龍門轉(zhuǎn)載皮帶機(jī)—礦車。

方案Ⅲ: 掘進(jìn)機(jī)—自制水平煤倉—耙裝機(jī)—礦車。

方案Ⅰ優(yōu)點(diǎn)：（1）掘進(jìn)機(jī)后部配套設(shè)備能隨工作面的推進(jìn)緊跟掘進(jìn)機(jī)移動，整套設(shè)備機(jī)動性強(qiáng)，直接由掘進(jìn)機(jī)提供牽引動力；（2）能實(shí)現(xiàn)采割、轉(zhuǎn)運(yùn)、儲存、裝載連續(xù)機(jī)械化生產(chǎn)；（3）設(shè)備配套緊湊，占用空間小，適用較小斷面，可彎道作業(yè)；（4）有效緩解礦車周轉(zhuǎn)緊張而影響掘進(jìn)工作面排矸的問題，保持高效掘進(jìn)。

缺點(diǎn)：（1）配套設(shè)備僅適應(yīng)水平巷道，巷道不能有太大起伏；

（2）設(shè)備投資較大，梭式礦車和龍門轉(zhuǎn)載皮帶機(jī)合計需用設(shè)備購置資金40多萬元。

方案Ⅱ優(yōu)點(diǎn)：（1）綜掘工作面常用的配套方式，生產(chǎn)工藝易于掌握，（2）矸石儲存能力大。

缺點(diǎn)：（1）皮帶機(jī)要求直線性較高，不能適應(yīng)彎曲巷道；（2）設(shè)備投資較大，一部皮帶機(jī)需要資金120萬元（按照500米配置）；（3）設(shè)備安裝、撤除工作量較大。

2、方案確定

經(jīng)過以上經(jīng)濟(jì)、技術(shù)比較，結(jié)合現(xiàn)場條件，確定選用方案一。

三、方案實(shí)施

1、施工工藝簡述

工作面采用硬巖掘進(jìn)機(jī)全斷面割巖，由掘進(jìn)機(jī)第一、二運(yùn)輸機(jī)、將割除巖石連續(xù)排至配套梭式礦車，然后經(jīng)梭式礦車（暫時儲存）、龍門轉(zhuǎn)載機(jī)將矸石連續(xù)裝載礦車組（龍門轉(zhuǎn)載機(jī)下可一次儲留一列——8輛礦車），礦車組裝滿后由電瓶車外運(yùn)。配套設(shè)備由掘進(jìn)機(jī)托運(yùn)來實(shí)現(xiàn)設(shè)備跟掘進(jìn)工作面移動，實(shí)現(xiàn)采割、裝載、儲運(yùn)、支護(hù)的機(jī)械化。在礦車周轉(zhuǎn)的過程中，梭式礦車強(qiáng)大的儲矸功能可作為臨時性的儲矸倉，以達(dá)到平行作業(yè)的目的。

2、設(shè)備特點(diǎn)

（1）梭式礦車：梭式礦車是平巷掘進(jìn)的新型高效出渣設(shè)備。具有連續(xù)卸載速度快，大容積貯量大，卸車方便效率高，矸石料渣不結(jié)底，不污積巷道，矸石塊度不限制，使用靈活方便，可靠性高、能實(shí)現(xiàn)裝料、出渣、流水連續(xù)作業(yè)，以提高工作效率等特點(diǎn)。施工巷道斷面為半圓拱4.2*4米（凈），斷面面積16.8平方米，設(shè)計一列1噸礦車（8輛）和二部SD-8梭式礦車完全滿足一個掘進(jìn)循環(huán)（0.9米/循環(huán)）的出矸量，使迎頭掘進(jìn)機(jī)截割與礦車周轉(zhuǎn)同時進(jìn)行，減少礦車周轉(zhuǎn)影響，進(jìn)而加快巷道掘進(jìn)速度。其重點(diǎn)創(chuàng)新設(shè)計：梭式礦車原設(shè)計不能與掘進(jìn)機(jī)第二運(yùn)輸機(jī)配套使用，我們經(jīng)過與設(shè)備制造廠家聯(lián)合研發(fā)設(shè)計，在原梭式礦車的基礎(chǔ)上增設(shè)了與掘進(jìn)機(jī)第二運(yùn)輸機(jī)配套的軌道。

(3)龍門轉(zhuǎn)載機(jī)：龍門皮帶轉(zhuǎn)載機(jī)是在橋式刮板轉(zhuǎn)載機(jī)的基礎(chǔ)上，提出的設(shè)計思路，與設(shè)備制造廠家共同研究設(shè)計的一種新式轉(zhuǎn)載機(jī)，它由橋式皮帶機(jī)、龍門架自動支撐裝置及行走機(jī)構(gòu)三部分組成。龍門架自動支撐裝置是該配套設(shè)備主要設(shè)計創(chuàng)新點(diǎn)，其工作原理是：工作時龍門支架轉(zhuǎn)下并用內(nèi)注式油缸支撐起轉(zhuǎn)載機(jī)的機(jī)體，使轉(zhuǎn)載機(jī)機(jī)身下平面高于礦車高度，以能使一列礦車（長度根據(jù)設(shè)計定）沿鐵路進(jìn)入轉(zhuǎn)載機(jī)身下部，起儲存礦車作用。掘進(jìn)機(jī)截割的巖石經(jīng)梭式礦車進(jìn)入龍門轉(zhuǎn)載機(jī)，由龍門轉(zhuǎn)載機(jī)依次裝載到礦車，裝載的同時由絞車牽引礦車或人力推動礦車做連續(xù)移動，實(shí)現(xiàn)連續(xù)裝載。隨巷道的延伸需整機(jī)前移時（不處于工作裝載時），先將行走結(jié)構(gòu)的支撐小車在鐵路上移至鉸接位置安裝后，將龍門架支撐油缸卸載，再由掘進(jìn)機(jī)牽引前移。該設(shè)備的特點(diǎn)為：a具有儲存一列礦車（根據(jù)使用要求設(shè)計儲存礦車輛數(shù)，本案設(shè)計8輛礦車）的能力，克服了單礦車轉(zhuǎn)載運(yùn)行效率不高的問題，可連續(xù)接載一列礦車。b借用掘進(jìn)機(jī)牽引前移，無需重新投入動力。c工作狀態(tài)（裝載礦車）和移動狀態(tài)，兩狀態(tài)機(jī)構(gòu)轉(zhuǎn)換設(shè)計簡單，便于人工操作。

四、實(shí)施效果

方案確定后，2011年元月28日，在楊營煤礦井下東翼軌道大巷進(jìn)行掘進(jìn)機(jī)、梭式礦車和龍門轉(zhuǎn)載皮帶機(jī)的配套安裝并投入運(yùn)行。自2011年1月28日使用至12月12日結(jié)束，期間因作防治水工作和其他影響因素，巷道停掘2.5個月，施工巷道斷面積16.8m2，巖石硬度系數(shù)f=3～8，共施工967米。經(jīng)使用證明該配套工藝具有較強(qiáng)的儲矸能力，使工作面排矸的連續(xù)性增強(qiáng)，明顯緩解了礦車供應(yīng)不及時對綜掘工作面的影響，較大幅度的提高了施工進(jìn)度。全巖巷道月掘進(jìn)進(jìn)尺都在110m以上，曾經(jīng)達(dá)到日進(jìn)尺7.2m，月進(jìn)尺141m的較高水平，實(shí)現(xiàn)了綜掘工作面高效掘進(jìn)，在同等生產(chǎn)條件下很值得推廣應(yīng)用，具有明顯的經(jīng)濟(jì)和安全效益。

（1）與傳統(tǒng)工藝比較，月提高進(jìn)尺50米以上效益明顯。

（2）Ⅰ方案與Ⅱ方案相比，實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)效益119.8萬元/年。其中設(shè)備資金少投入近100萬元。經(jīng)使用證明梭式礦車的維護(hù)費(fèi)用遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于伸縮膠帶輸送機(jī)，梭式礦車維護(hù)費(fèi)用在2000元/月均左右，膠帶機(jī)維護(hù)費(fèi)用在7000元/月均左右，節(jié)約維護(hù)費(fèi)用60000元/年。設(shè)備的安裝使用減少了人工投入。Ⅰ方案與Ⅱ方案相比：經(jīng)測算少投入人工26個；按1320米/年進(jìn)尺，節(jié)約人工費(fèi)用投入137720元/年。

五、結(jié)論

現(xiàn)場實(shí)踐表明，全巖掘進(jìn)工作面巖石硬度系數(shù)f≤8的巷道，采用EBZ260型掘進(jìn)機(jī)配套SD8梭式礦車和龍門轉(zhuǎn)載皮帶機(jī)的機(jī)械化掘進(jìn)成套設(shè)備及工藝，減少掘進(jìn)工作面排矸不暢，，降低了工人的勞動強(qiáng)度，實(shí)現(xiàn)了采割、轉(zhuǎn)運(yùn)、儲存、裝載的機(jī)械化流水作業(yè)，有效提高了工作效率，加快了施工進(jìn)度，該配套設(shè)備和工藝為礦井掘進(jìn)開拓提供了創(chuàng)新設(shè)計。