EBZ-160型掘進機掘錨護一體化改造

李松恩

(山西煤炭進出口集團 科學技術研究院有限公司 山西 太原 030000)

騰暉煤業(yè)2-105工作面銜接緊張，目前煤礦井下巷道支護主要方式為錨網梁、錨索聯合支護，在掘進機掘進完成后，人工操作單體風動錨桿打眼機、風鉆，施工頂幫錨桿、錨索。在人工操作打眼設備時，存在很多缺點，諸如機械化程度低，掘進作業(yè)完成后需人工搬運打眼設備、連接管路，工序繁瑣，勞動強度大效率低，永久支護工序多、占用時間長[1]；鉆機鉆桿夾鉆現象比較嚴重，鉆眼過程中經常出現煤粉量異常增加，將鉆桿卡住，人工無法拔出，影響鉆進效率；安全沒有保障，用風動工具鉆孔，人員必須靠近鉆孔孔口工作，另外鉆機配套管路比較復雜，極易發(fā)生安全事故。因此，為解決上述問題，對EBZ-160型掘進機機載支護進行改造加裝錨桿鉆機，同時對錨桿鉆機及配套支護技術進行研究，充分利用綜掘機自身液壓系統，使綜掘機實現掘進、臨時支護、錨桿(索)打眼為一體，以提高掘進支護效率。

1 改造方案

在EBZ-160型掘進機的頂部和兩幫安裝機載臨時支護裝置，在掘進機截割部區(qū)域內安裝錨桿鉆機，為保證操作的連續(xù)性，不再增設液壓系統，通過線路連接使其與掘進機主機共用一個液壓系統。其中，機載臨時支護裝置與錨桿鉆機通過專用聯接裝置分別固定于掘進機截割部頂部和截割部升降油缸連接銷子上，工作時，通過控制截割部的行走，進行錨桿機鉆眼支護，實現掘錨護一體的施工工藝。

2 EBZ-160型掘錨護一體機工作方式

改造后的EBZ-160型掘錨護一體機能夠在掘進的過程中進行超前支護，通過對巷道頂部及兩幫圍巖松動區(qū)打眼、錨裝錨桿，實現臨時支護，有效地保證了安全生產，實現了掘進工作面快速推進的目的。EBZ-160型掘錨護一體機具體工作方式包括液壓系統的運行、頂網及托梁輔助安裝及超前支護和錨桿錨索的安裝。

2.1 液壓系統工作方式

EBZ-160掘錨護一體機液壓系統由綜掘機泵站、執(zhí)行元件、管路、閥組4部分構成。掘進時，錨護部分閉鎖，所有元件無液壓動力源，不動作；支護時，閉鎖閥處于“支護”位置，掘進機執(zhí)行機構無液壓動力源，不動作，支護部分通過操作各執(zhí)行元件控制閥組進行控制，實現機載錨桿鉆機鉆眼裝錨及超前支護工序[2].

2.2 頂網及托梁輔助安裝及超前支護工作方式

工作時根掘支護需要調整好掘進機位置，將預先準備好的頂網及托梁放置在超前支護頂梁上，再利用頂梁伸降油缸將頂梁伸到需要高度，操作升降閥組使超前支護頂梁加載到預定支撐力，起到超前臨時支護作用，然后打設錨桿，完成頂網及梯梁的安裝。支護完畢后收回超前支護頂梁。

2.3 錨桿錨索安裝工作方式

通過操作閥組控制機載鉆機的導軌伸縮使鉆機打開、旋轉處于預定安裝位置下方，放置鉆桿，操作鉆機推進閥，在鉆桿接近鉆孔位置的同時，微調機載鉆機的方向和角度，確認位置正確，然后施工。

3 EBZ-160掘錨一體機主要特點及適用條件

3.1 主要特點

1) 錨護機與掘進機共用同一個液壓系統，操作人員可通過伸縮臂控制錨護機與掘進機的移動，實現掘進機與錨桿機位置的轉換，操作工藝簡單。掘進機掘進時，錨護機可折疊在截割臂上，隨著掘進機的推進而向前移動，能夠有效地避開截割作業(yè)[3]，相較于傳統的“先掘后支”工藝，減少了設備搬運量，提高了掘進效率。

2) 在不增加其他動力源基礎上，在EBZ-160綜掘機截割臂上增設兩部錨桿機(增設的錨桿機可以實現的一次最大鉆孔深度為1.47 m)，在掘進過程中，可對巷道頂板、側幫及時錨裝，進行臨時支護，降低了勞動強度，將整機掘進開采效率提高15%以上，實現了掘錨護一體化[4].

3.2 適用條件

EBZ-160掘錨護一體機主要用于國內煤巖、半煤巖以及軟巖巷道的快速掘進，適用于煤巖硬度f≤7.5、掘錨高度為3.1～4.4 m、最大定位截割斷面≤33 m2、巷道寬度在3.5～5.0 m的矩形及小傾角梯形巷道。

4 EBZ-160掘錨護一體機工程實踐

4.1 巷道斷面

騰暉煤業(yè)2-105工作面2-1052掘進巷道為全煤巷，煤層上部基本頂為細粒砂巖，直接頂為泥巖，圍巖受104工作面采動影響，頂板局部破碎，但頂板基本穩(wěn)定。巷道斷面為矩形，巷道掘進高度3 500 mm，凈高為3 400 mm，巷道掘進寬度5 000 mm，凈寬4 800 mm，巷道掘進斷面積17.5 m2，凈斷面積16.32 m2，采用錨網梁、錨索聯合支護。巷道斷面圖見圖1.

圖1 2-1052巷道斷面圖

4.2 支護參數

頂部選用d20 mm×2 500 mm左旋高強螺紋鋼錨桿，兩邊肩角錨桿距巷幫250 mm與頂板夾角為75°施工，其余錨桿垂直于頂板施工，呈“六·六”矩形布置，間排距為900 mm×900 mm，每根錨桿配CK2340和Z2360樹脂錨固劑各一條。桁架采用d12 mm圓鋼制作，錨桿墊片采用拱形高強度托板，規(guī)格為150 mm×150 mm×6 mm，配調心球墊及減磨墊圈[5].

幫部選用d20 mm×2 500 mm左旋高強螺紋鋼錨桿，上部肩角錨桿距頂板200 mm與巷幫夾角為75°施工，其余錨桿垂直于巷幫施工，呈“四·四”矩形布置，間排距為1 000 mm×900 mm，每根錨桿配CK2340和Z2360樹脂錨固劑各1條，桁架采用d12 mm圓鋼制作，錨桿墊片采用拱形高強度托板，規(guī)格為150 mm×150 mm×6 mm，配調心球墊及減磨墊圈。

錨索選用d21.6 mm×8 200 mm鋼絞線，垂直頂板打設，呈“二·二”矩形布置，間排距2 000 mm×1 800 mm，每孔配1條CK2340及3條Z2360樹脂錨固劑。托板規(guī)格為300 mm×300 mm×14 mm拱形高強錨索鋼板，巷道全斷面鋪設菱形網，每隔50 m全斷面敷設雙層絕緣網。

4.3 施工工藝

騰暉煤業(yè)2-1052掘進巷采用全斷面一次成巷施工工藝。通過EBZ-160型掘錨護一體機掘進完成割煤工序，通過加裝在掘進機頂部及兩幫的的機載錨桿鉆機打眼、錨裝錨桿完成支護工序。掘錨護一體化施工工藝流程為：截割→臨時支護→鋪頂梁掛網→打注頂部錨桿及錨索→鋪幫部網及打注幫部錨桿→清底出煤→下一個循環(huán)。

5 施工效果

EBZ-160型掘錨護一體機在騰暉煤業(yè)2-1052掘進巷道應用后，減少了掘進與支護的換位作業(yè)時間，實現了連續(xù)性作業(yè)，降低了職工勞動強度，縮短了錨桿打眼、錨固時間，提高了掘進效率，使煤巷工作面單體錨桿打眼時間縮短至3 min以內，月度單進水平達到300 m/月以上，掘進開采效率提高15%，縮短工期約2.5個月，最終實現2-105工作面銜接超前完成，節(jié)省勞務費用約85萬元，節(jié)省燃料及動力費用約19.539萬元。

6 結 語

通過對EBZ-160綜掘機截割部進行改造，實現了掘、錨、護工藝的有機結合，改造后的EBZ-160掘錨一體機適用于不同形狀的巷道，能夠按要求對巷道頂板及幫部打眼作業(yè)，為礦井實現安全高效生產奠定了基礎。