半煤巖掘進(jìn)機(jī)在硬巖環(huán)境下施工的研究

劉剛　王克明

摘 要：目前，我們使用的掘進(jìn)設(shè)備為佳木斯機(jī)械制造有限公司生產(chǎn)的EBZ-200A和EBZ-150A型半煤巖掘進(jìn)機(jī)，在掘進(jìn)巖石巷道時效果較差。尤其是該礦地質(zhì)條件復(fù)雜，斷層多，巖石巷道隨時可見。所以，半煤巖掘進(jìn)機(jī)施工巖巷時，整機(jī)性能不能滿足要求，必須對其進(jìn)行技術(shù)改造。通過對半煤巖掘進(jìn)機(jī)截割部進(jìn)行技術(shù)改造，大大的提高了掘進(jìn)巖石巷道時的效果，減少了設(shè)備損傷和截齒的投入，在我國煤礦井下同類施工環(huán)境中可廣泛推廣使用。

關(guān)鍵詞：半煤巖；掘進(jìn)機(jī)；硬巖

1 施工巖巷時具體存在的問題

截割頭破巖能力差，掘進(jìn)速度慢，每月最多進(jìn)尺70 m左右。

機(jī)身振動大，掘進(jìn)機(jī)損壞嚴(yán)重，維修費用高。

①掘進(jìn)硬巖30-50米，伸縮部與截割頭幾乎都要更換，升井大修；②由于巖石的硬度不同，每天截齒的使用量在50-120把左右，費用為9000-21600元；③截割頭大端葉片、齒座和頭體磨損嚴(yán)重。

維護(hù)困難。

①掘進(jìn)機(jī)持續(xù)工作狀態(tài)下，液壓系統(tǒng)因高溫老化嚴(yán)重，時常漏油；②掘進(jìn)機(jī)震動大，設(shè)備焊接部位開焊、固定螺栓斷裂、電氣元件松動、銷軸處銅套更換頻繁等均造成維修工作量的增加。

截割時粉塵較大，作業(yè)場所能見度低，存在安全隱患。

2 研究過程

針對掘進(jìn)設(shè)備施工巖石巷道時存在的問題，為提高掘進(jìn)機(jī)的割巖性能和掘進(jìn)效率，減少設(shè)備的損傷，延長設(shè)備的使用壽命，

該礦成立了課題研究小組，對掘進(jìn)機(jī)破巖能力進(jìn)行了調(diào)查與研

究。

2.1 掘進(jìn)機(jī)主要參數(shù)。

①掘進(jìn)機(jī)型號：EBZ-200A （懸臂式與伸縮式各1部）

廠家：佳木斯煤礦機(jī)械有限公司

爬坡能力：±18° 經(jīng)濟(jì)切割巖石的單向抗壓強(qiáng)度：≤80 MPa

截割高度：4.46m 截割寬度：5.67m

截割面積：25m2 伸縮時截割面積：33m2

截割頭形狀：球錐臺形

機(jī)器供電電壓：660/1140V

②掘進(jìn)機(jī)型號：EBZ-150A（1部）

廠家：佳木斯煤礦機(jī)械有限公司

爬坡能力：±16° 經(jīng)濟(jì)切割巖石的單向抗壓強(qiáng)度：≤65MPa

臥底深度：0.216m 截割高度：4.8m

截割寬度：5.5m 截割面積：24m2

截割頭形狀：球錐臺形

機(jī)器供電電壓：660/1140V

2.2 原因分析。①球錐臺形截割頭切割巖石巷道時，掘進(jìn)機(jī)整機(jī)受力大，掘進(jìn)機(jī)的伸縮部與懸臂段承載受力能力小，容易損壞。②現(xiàn)使用的截割頭錐角小、截齒密度小、齒座角度按半煤巖巷設(shè)計，截割硬巖巷道時單刀抵抗力大、整機(jī)震動大、設(shè)備損傷嚴(yán)重、破巖能力差、影響切割效率。③截割頭螺旋葉片的頭數(shù)、升角大小、葉片厚度、強(qiáng)度、剛度、耐磨等不滿足切割硬巖巷道需要達(dá)到的要求。④該礦使用的截齒為半煤巖巷普通截齒，由于截齒的強(qiáng)度滿足不了截割硬巖的要求，造成掘進(jìn)硬巖巷道時截齒損耗嚴(yán)重。

2.3 改造方案。通過掘進(jìn)機(jī)改造項目研究小組對掘進(jìn)機(jī)破巖能力的調(diào)查研究，將伸縮式掘進(jìn)機(jī)的截割部分換成懸臂式、改進(jìn)截割頭直徑和錐角，可使截割頭在掘進(jìn)工作中，具有更強(qiáng)的切入性，減小整機(jī)震動，提高巖石巷道工作環(huán)境下的采掘作業(yè)能力。

3 實施方案

為確保項目的穩(wěn)步實施，資金的有效投入，決定先對1臺EBZ-200A型懸臂式掘進(jìn)機(jī)進(jìn)行技術(shù)改造。改造完成后，將其掘進(jìn)巖巷、半煤巖巷、煤巷的所有參數(shù)進(jìn)行階段性匯總，與改造前的參數(shù)進(jìn)行比對，若取得良好效果，下一步將對1部EBZ-150A型和1部EBZ-200A型伸縮式掘進(jìn)機(jī)的伸縮部（伸縮部更換為懸臂段）與截割頭進(jìn)行改造，為礦井掘進(jìn)作業(yè)的安全、高效、降低成本打下基礎(chǔ)。

3.1 截割頭的改造。將EBZ200A型懸臂式掘進(jìn)機(jī)的截割頭更換為巖石巷道適應(yīng)力強(qiáng)、錐角細(xì)長、截割受力面積小的截割頭；截割頭可采用專業(yè)生產(chǎn)采礦、建筑用切割刀具及耐磨產(chǎn)品的肯納金屬（徐州）有限公司（原：凱南麥特（徐州）有限公司）生產(chǎn)的配套組件。

3.2 巖石巷道截齒的選用。掘進(jìn)巖石巷道時，截齒可采用德國山特維克或凱南麥特生產(chǎn)的單刀抵抗力大的硬巖截齒；截齒可根據(jù)巖石硬度（f<6、f7-f8、f>10）進(jìn)行選用。

4 技術(shù)改造后綜合性的提升

EBZ-200A型懸臂式掘進(jìn)機(jī)改造完成后，對硬巖截割頭使用期間的綜合性能做了詳細(xì)記錄。改造后的截割頭在巖石巷道掘進(jìn)工作中，具有更強(qiáng)的切入性，整機(jī)震動明顯減小，作業(yè)人員的安全保障顯著提高。同時，提高了巖石巷道工作環(huán)境下的采掘作業(yè)能力，為該礦掘進(jìn)工作帶來了方便。實現(xiàn)了科技降本，為該礦帶來了較大的效益。

4.1 全巖施工的掘進(jìn)速度明顯提高。①巖巷施工：4月10日夜班至4月16日夜班，共計19個小班。其中，2個小班沒有進(jìn)尺，實際施工為17個小班。13°上山共計施工全巖巷道38米，平均進(jìn)尺為2.3米/小班。②煤巷施工：4月17日中班，41102回風(fēng)巷施工全煤巷道后，早、中、夜單班進(jìn)尺分別為6排（5.4米）、7排（6.3米）、7排（6.3米），掘進(jìn)進(jìn)尺為18米/天。硬巖截割頭使用至今，曾連續(xù)創(chuàng)下早班單進(jìn)7排、中夜班單進(jìn)8排，20.7米/天的紀(jì)錄。

4.2 掘進(jìn)機(jī)整機(jī)振動明顯降低，節(jié)省了人工費和維修費。①掘進(jìn)機(jī)整機(jī)振動明顯降低，提高了司機(jī)對掘進(jìn)機(jī)的操控性。②使用硬巖截割頭施工38米巖巷至今，目前還未發(fā)現(xiàn)截割頭齒座斷裂、掘進(jìn)機(jī)主要部位開焊、懸臂段前端軸承損壞、掘進(jìn)機(jī)主要連接部位螺栓斷裂、升降及回轉(zhuǎn)油缸損壞現(xiàn)象的發(fā)生。

4.3 降低了施工巖巷時的截齒費用。此次使用硬巖截割頭在41102回風(fēng)巷施工38米巖巷，共計使用截齒207把。其中，硬巖截割頭廠家配備截齒42把，200元/把；河南某機(jī)械有限公司生產(chǎn)的截齒93把，180元/把；凱南麥特生產(chǎn)的截齒72把，240元/把，累計發(fā)生費用為4.242萬元。

4.4 提高了掘進(jìn)機(jī)司機(jī)與兩幫清浮矸人員的安全系數(shù)。使用改造后的硬巖截割頭，煤矸很少外崩、下滑，而是直接掉落在迎頭，大大提高了掘進(jìn)機(jī)司機(jī)與兩幫清浮矸人員的安全系數(shù)。

4.5 降低了掘進(jìn)機(jī)事故率，縮短了檢修時間，提高了掘進(jìn)效率。改進(jìn)后的掘進(jìn)機(jī)，在施工作業(yè)中，事故率明顯降低，因而縮短了每天的檢修時間，最大限度避免了事故對設(shè)備的損傷，延長了掘進(jìn)機(jī)的使用壽命，提高了掘進(jìn)效率，綜合提高了全礦的經(jīng)濟(jì)效益。