掘進(jìn)機(jī)破巖技術(shù)與作業(yè)線應(yīng)用

馬志國(guó)

前言

掘進(jìn)機(jī)破巖是利用強(qiáng)大的機(jī)械作用力，將截割頭旋轉(zhuǎn)鉆入煤（巖）體內(nèi)，截割頭上的截齒不斷轉(zhuǎn)動(dòng)將煤（巖）破碎落下。截割頭經(jīng)上下和左右運(yùn)動(dòng)，可切割出所需巷道斷面形狀。

1、掘進(jìn)機(jī)功能

巷道掘進(jìn)機(jī)是集破煤（巖）、裝載和行走于一體的綜合掘進(jìn)設(shè)備，有的掘進(jìn)機(jī)還裝有錨桿鉆機(jī)或物探鉆機(jī)等，在掘進(jìn)時(shí)進(jìn)行瓦斯、水的超前探測(cè)或巷道的錨固作業(yè)，以避免瓦斯突出、透水等重大事故。

1.1工作機(jī)構(gòu)

工作機(jī)構(gòu)由截割頭、電動(dòng)機(jī)、減速器、導(dǎo)軌架、回轉(zhuǎn)油缸、升降油缸和伸縮油缸等部件組成。截割頭分為縱軸布置和橫軸布置兩種形式，由電動(dòng)機(jī)經(jīng)減速器帶動(dòng)，進(jìn)行落煤或破巖。

1.2裝運(yùn)機(jī)構(gòu)

裝運(yùn)機(jī)構(gòu)由裝載和轉(zhuǎn)運(yùn)兩部分組成。裝載方式目前多為獨(dú)立星輪式，轉(zhuǎn)運(yùn)部分使用刮板輸送機(jī)。裝運(yùn)機(jī)構(gòu)的特點(diǎn)是裝載和轉(zhuǎn)運(yùn)是聯(lián)動(dòng)的，實(shí)現(xiàn)落煤（矸）的裝載和轉(zhuǎn)運(yùn)。

1.3轉(zhuǎn)載機(jī)構(gòu)

為使掘進(jìn)機(jī)能向不同運(yùn)輸設(shè)備卸煤，機(jī)后一般可安裝轉(zhuǎn)載機(jī)構(gòu)。轉(zhuǎn)載機(jī)構(gòu)由帶式輸送機(jī)、帶式輸送機(jī)轉(zhuǎn)座、升降油缸和回轉(zhuǎn)油缸組成。帶式輸送機(jī)轉(zhuǎn)座與掘進(jìn)機(jī)主機(jī)架連接，轉(zhuǎn)座由水平油缸推動(dòng)可繞立軸向左右各擺動(dòng)20°，以適應(yīng)不同的卸載位置。安裝在轉(zhuǎn)載機(jī)后架下部的升降油缸，支撐轉(zhuǎn)載機(jī)，又可方便調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)載機(jī)的卸載高度。轉(zhuǎn)載機(jī)的主動(dòng)滾筒用一臺(tái)擺線式液壓馬達(dá)直接驅(qū)動(dòng)。

1.4行走機(jī)構(gòu)

行走機(jī)構(gòu)采用履帶式。實(shí)現(xiàn)掘進(jìn)機(jī)整體的前進(jìn)、后退及左右轉(zhuǎn)彎等動(dòng)作。

1.5噴霧系統(tǒng)

噴霧系統(tǒng)由內(nèi)噴霧、外噴霧和引射噴霧器等組成。其主要作用是降塵，給截割頭降溫，實(shí)現(xiàn)安全切割煤（巖），改善作業(yè)環(huán)境。內(nèi)噴霧的噴嘴按螺旋線布置在截割頭，截割頭切割煤壁時(shí)噴嘴也隨截割頭旋轉(zhuǎn)，噴出的水霧滲進(jìn)煤壁中，形式濕式切割；除降低煤塵外還可大幅度降低截齒溫度，防止摩擦火花，確保生產(chǎn)安全。外噴霧布置在截割頭后面的工作臂上，噴出的水霧擴(kuò)散后將截割頭包圍，以提高降塵效果。引射噴霧器安裝在工作機(jī)構(gòu)導(dǎo)軌架前方的兩側(cè)，噴射水流形成的負(fù)壓區(qū)使帶有煤塵的空氣被吸人并隨水霧一起射向前方。

1.6液壓系統(tǒng)

掘進(jìn)機(jī)的裝運(yùn)、行走、轉(zhuǎn)載等各機(jī)構(gòu)均采用液壓傳動(dòng)，由液壓系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)。

1.7電氣控制系統(tǒng)

掘進(jìn)機(jī)的供電及保護(hù)由電氣控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)。電氣控制系統(tǒng)具有失壓、過(guò)載、斷相、短路、漏電閉鎖保護(hù)和顯示、截割負(fù)荷顯示等功能，可保證掘進(jìn)機(jī)安全可靠地使用。

2、全斷面巷道掘進(jìn)機(jī)作業(yè)線

主機(jī)上配備錨桿鉆機(jī)，在掘進(jìn)的同時(shí)可鉆錨桿眼，安裝錨桿，實(shí)現(xiàn)稿時(shí)支護(hù)，在距工作面20m的地方進(jìn)行噴射混凝土作業(yè)；當(dāng)采用金屬拱形支架時(shí)，該機(jī)上配備的環(huán)形支架安裝機(jī)也可以在掘進(jìn)破巖的同時(shí)安裝支架。全斷面巖巷掘進(jìn)機(jī)存在的主要問(wèn)題是機(jī)體龐大笨重，拆裝時(shí)間長(zhǎng)，轉(zhuǎn)移運(yùn)輸不方便，輔助作業(yè)時(shí)間長(zhǎng)，機(jī)器作業(yè)效率低，動(dòng)力消耗大，刀具壽命短，掘進(jìn)咸本高，同時(shí)要求所掘進(jìn)巷道的曲率半徑大，對(duì)我國(guó)煤礦巷道長(zhǎng)度，尤其是巖性變化、涌水、斷層破碎等條件的適應(yīng)性差，掘進(jìn)速度明顯偏低，其使用受到一定的限制。

3、局部斷面掘進(jìn)機(jī)作業(yè)線

3.1掘進(jìn)機(jī)梭式礦車(chē)（或倉(cāng)式列車(chē)）機(jī)械化作業(yè)線

該作業(yè)線主要由煤巷掘進(jìn)機(jī)、梭式礦車(chē)（或倉(cāng)式列車(chē)）、電機(jī)車(chē)組成。掘進(jìn)機(jī)切割下來(lái)的煤經(jīng)膠帶轉(zhuǎn)載機(jī)卸人梭式礦車(chē)（或倉(cāng)式列車(chē)），然后再通過(guò)梭式礦車(chē)（或倉(cāng)式列車(chē)）車(chē)廂底板上的刮板輸送機(jī)逐漸運(yùn)向后部，直至均勻裝滿倉(cāng)車(chē)，然后由電機(jī)車(chē)牽引至卸載點(diǎn)。

3.2掘進(jìn)機(jī)一吊掛式膠帶轉(zhuǎn)載機(jī)一礦車(chē)、電機(jī)車(chē)機(jī)械化作業(yè)線

為了提高掘進(jìn)效率，減少調(diào)車(chē)次數(shù)和調(diào)車(chē)停機(jī)時(shí)間，在巷道轉(zhuǎn)彎半徑允許的前提下盡量先用長(zhǎng)度較大（可容納8～10輛礦車(chē)）的吊掛式膠帶轉(zhuǎn)載機(jī)。吊掛式膠帶轉(zhuǎn)載機(jī)一端與掘進(jìn)機(jī)相連，另一端通過(guò)行走導(dǎo)輪吊掛在巷道頂板專設(shè)的單軌粱上，隨掘進(jìn)機(jī)向前掘進(jìn)，吊掛式膠帶轉(zhuǎn)載機(jī)隨著一起向前移動(dòng)。該機(jī)械化作業(yè)線不能實(shí)現(xiàn)連續(xù)作業(yè)，掘進(jìn)機(jī)工時(shí)利用率低，掘進(jìn)速度與其他機(jī)械化作業(yè)線相比較低。同時(shí)，永久支架的安設(shè)質(zhì)量要求比較嚴(yán)格，輔助工程量較大，在輸送機(jī)運(yùn)煤系統(tǒng)未建成前采用。

4、連續(xù)采煤機(jī)作業(yè)線

連續(xù)采煤機(jī)是一種既可用于短壁機(jī)械化開(kāi)采及回收邊角煤，又可用于巷道快速掘進(jìn)的采掘設(shè)備。它與掘進(jìn)機(jī)結(jié)構(gòu)上的不同之處在于其截割滾筒多為橫軸式，寬度大，在液壓缸控制下上下擺動(dòng)，可一次掘出寬4m左右的巷道。巷道掘進(jìn)機(jī)是用于單一巷道掘進(jìn)，而連續(xù)采煤機(jī)則是多巷道同時(shí)掘進(jìn)，并可實(shí)現(xiàn)掘、錨、裝、運(yùn)平行作業(yè)。連續(xù)采煤機(jī)掘進(jìn)作業(yè)線一般由連續(xù)采煤機(jī)、梭式礦車(chē)和錨桿鉆車(chē)組成。連續(xù)采煤機(jī)在第一條巷道作業(yè)時(shí)，錨桿鉆機(jī)在第三條巷道打眼和安裝錨桿。它往返于連續(xù)采煤機(jī)和帶式輸送機(jī)端頭的給料破碎機(jī)之間，依次進(jìn)行循環(huán)作業(yè)。在工作面作業(yè)人員基本相同的情況下，一臺(tái)連續(xù)采煤機(jī)的掘進(jìn)量相當(dāng)于3臺(tái)掘進(jìn)機(jī)的掘進(jìn)量。該掘進(jìn)作業(yè)線適用于同時(shí)掘進(jìn)多條巷道和大量橫貫及斷面較大的矩形巷道的怏速掘進(jìn)，能滿足配套設(shè)備的換位需要，且巷道頂板條件較好，可避免頻繁換位而占用過(guò)多時(shí)間。

（作者單位：七臺(tái)河職業(yè)學(xué)院）