掘錨護一體機快速掘進技術(shù)研究與應(yīng)用

王 剛

(山西焦煤霍州煤電集團公司店坪煤礦，山西 呂梁 033100)

隨著礦井回采工作面裝備水平及機械化采煤技術(shù)日趨成熟，掘進速度已經(jīng)成為制約礦井高效開采的瓶頸，巷道準備工程滯后是煤礦實現(xiàn)高效、安全、可持續(xù)生產(chǎn)的突出矛盾。提高礦井掘進裝備水平，實現(xiàn)減人、安全、高效掘進已經(jīng)成為現(xiàn)實課題。為了解決這個問題，形成一套安全快速、機械化、一體化的成巷工藝技術(shù)非常必要。

1 概況

店坪煤礦10-3021巷位于830水平三采區(qū)左翼，設(shè)計全長1665m，毛斷面5.0×3.1m。原來采用的氣動錨桿鉆機鉆進速度慢，工人勞動強度大，掘進單進水平一直徘徊在220～250m/月左右，礦井的正常生產(chǎn)接續(xù)受到了單進水平的嚴重制約。

通過優(yōu)化煤巷支護方案及參數(shù)，高效、快速掘進裝備以及掘、錨、護一體化作業(yè)線的研究，使礦井掘進單進水平達到450m/月，滿足了礦井安全、高效開采和正常生產(chǎn)接續(xù)。

2 合理確定錨桿支護參數(shù)

10-3021巷支護形式及參數(shù)，借鑒相鄰巷道的礦壓觀察數(shù)據(jù)及支護經(jīng)驗確定。頂部采用高強錨網(wǎng)梁+錨索，幫部采用普通錨網(wǎng)梁進行支護，過構(gòu)造或頂板破碎時加密支護，特殊情況另行制定專項施工安全技術(shù)措施。支護參數(shù)見圖1。

（1）頂部采用Ф20×2000mm左旋螺紋高強錨桿、錨梁（鋼筋焊制）、菱形網(wǎng)、蝶形墊片、錨索（每3m一組）進行聯(lián)合支護。

（2）右?guī)筒坎捎莽?6×1500mm圓鋼樹脂錨桿、左幫部采用Ф18×1800mm高強錨桿、錨梁（鋼筋焊制）、菱形網(wǎng)、蝶形墊片進行聯(lián)合支護。

3 掘-護-錨多功能一體機

3.1 一體機的研發(fā)

用EBZ200型綜掘機升級改造為掘、錨、護一體機，更換原掘進機的截割部。山東兗煤黑豹礦業(yè)裝備有限公司的含有錨護功能的截割部完全能夠滿足掘進、臨時支護和打錨桿的功能需要，實現(xiàn)掘進和支護工作的快速切換，大大降低了人工勞動強度。如圖2所示。

圖1 10-3021巷斷面布置圖

圖2 EBZ200A掘錨機

以掘錨機截割部作為錨桿機的工作平臺，針對截割部電機特殊化設(shè)計改造使操作空間得到釋放。

錨桿鉆機系統(tǒng)可以折疊起來充分收縮，使截割部的整體尺寸與常規(guī)綜掘機相比基本相同，避免了刮幫問題。兩鉆臂可實現(xiàn)整體前移、獨立橫向平移、橫向旋轉(zhuǎn)和縱向旋轉(zhuǎn)，在不動掘進機情況下實現(xiàn)兩排錨桿施工。如圖3所示。

圖3 截割部示意圖

改進后的截割部添加了錨、護操作裝置，替換了現(xiàn)有普通綜掘機的截割部，在不改變原有綜掘機其他結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，使普通綜掘機升級改造為掘、錨、護多功能一體機。

3.2 一體機的特點

（1）適用于煤巖和半煤巖巷道，掘錨高度范圍3.1～4.4m，巷道寬度范圍3.4～5.2m的矩形及小傾角梯形巷道；

（2）錨桿鉆機一次最大鉆孔深度能夠達到1.4m，頂板巖石單向抗壓強度≤80MPa；

（3）截割部安裝兩個結(jié)構(gòu)功能一樣的機載錨桿鉆機，同時配備機載臨時支護裝置，整機掘進開采效率提高15%以上；

（4）鉆臂機構(gòu)能夠前后和橫向伸縮，鉆臂可橫向、前后旋轉(zhuǎn)，對孔方便，在不移動掘進機狀態(tài)下，可完成頂板及左右兩幫上部2根錨桿的施工作業(yè)，并可實現(xiàn)兩排錨桿支護；

（5）錨桿鉆機和綜掘機的工作位置轉(zhuǎn)換是通過掘錨機伸縮臂的伸縮油缸來實現(xiàn)的。當(dāng)機組掘進時，錨護裝置折疊在截割臂上方，不會干涉截割頭截割作業(yè)；

（6）可直接對錨桿施加預(yù)緊力（錨桿一般要求預(yù)緊力 120～150N·m）；

（7）便于實現(xiàn)支護標(biāo)準化作業(yè)。

圖4 掘、錨、護多功能一體機

4 結(jié)語

（1）掘-護-錨多功能一體機在10-3021工作面的使用，隊組單進水平由以前的平均230m提升為400m，掘進效率提高了3.54m/月/人。實現(xiàn)掘錨一體化作業(yè)和臨時支護的機械化作業(yè)，降低職工勞動強度；

（2）有效解決了深部復(fù)雜條件下巷道綜掘快速掘進難題，實現(xiàn)了掘錨護一體化，取得了顯著的效益，具有廣闊的推廣應(yīng)用價值。