EBZ-200M-2 智能掘錨一體化掘進機的應(yīng)用研究

要云海 要世超

（山西省太原市西山礦業(yè)公司陜西分公司，山西 太原 030200）

從2016 年開始，西山礦業(yè)公司陜西分公司神木狼窩渠煤礦實行智能化礦山建設(shè)。目前神木狼窩渠煤礦煤巷掘進的主要方式是采用懸臂式掘進機配合單體錨桿機，這種掘進方式中掘進和支護工序是分離的，支護用時過長，智能化程度低。從2019年開始，神木狼窩渠煤礦提出了掘錨一體智能化掘進機課題，以EBZ-200 型掘進機和CMM2-15 液壓錨桿鉆車為基礎(chǔ)，對其進行技術(shù)改造[1-6]，使其同時具備掘進和支護功能。采用掘錨一體化掘進作業(yè)，可以有效提高成巷速度，減少井下作業(yè)人員數(shù)量，進而有效提高掘進工作面施工的智能化程度，提高巷道掘進效率。

1 工程概況

1.1 概況

神木狼窩渠煤礦地處陜西省神木市西北部，礦井位于陜北侏羅紀煤田，井田面積6.180 3 m2，保有煤炭資源72.117 Mt，生產(chǎn)能力120 萬t/a。12202工作面運輸巷道設(shè)計長度2042 m，沿煤層頂?shù)装寰蜻M布置。

根據(jù)12202 工作面運輸巷道的實際條件，掘進巷道設(shè)計為直墻半圓拱形斷面。掘進斷面拱高3000 mm，墻高1100 mm，掘進高度4100 mm，掘進寬度6100 mm，掘進斷面積21.41 m2。

1.2 支護方式

12202 工作面運輸巷采用錨網(wǎng)噴索帶（錨桿、網(wǎng)片、圓鋼鋼帶、錨索）聯(lián)合支護方式，具體方案如下：

（1）錨桿。巷道拱部、幫部采用規(guī)格為Ф20 mm×2500 mm 左旋無縱筋螺紋鋼錨桿，每根錨桿使用2 節(jié)Z2370 樹脂藥卷錨固，每根錨桿配備170 mm×170 mm×16 mm 型W 鋼制托板。巷道拱部錨桿呈矩形布置，間排距850 mm×800 mm，每排5 根；巷道幫部錨桿呈矩形布置，間排距1000 mm×800 mm，每排2 根，幫部錨桿鋼制托板配制190 mm 皮托板一起使用。

（2）網(wǎng)片。巷道拱部頂網(wǎng)使用金屬網(wǎng)、塑料網(wǎng)雙層網(wǎng)，巷道幫部頂網(wǎng)使用塑料網(wǎng)。拱部金屬網(wǎng)采用Ф6.5 mm 鋼筋加工，規(guī)格4800 mm×1000 mm，網(wǎng)孔規(guī)格150 mm×150 mm；巷道拱部塑料網(wǎng)寬度1000 mm。

（3）鋼帶。采用Ф16 mm 圓鋼加工，規(guī)格6480 mm×80 mm，九孔八檔分布，檔距800 mm，拱部每排錨桿掛1 條Ф16 mm×6480 mm 圓鋼鋼帶。

（4）錨索。錨索采用Ф21.8 mm×7300 mm 的鋼絞線，每根錨索配300 mm×300 mm×16 mm 型W 鋼制托板，并配合320 mm 皮托板一起使用，錨索采用3-3-3 布置，錨索間排距1500 mm×1600 mm， 每根錨索使用1 節(jié)MSCK2835 和4 節(jié)MSCK2370 樹脂藥卷錨固。

2 EBZ-200M-2 智能掘進機參數(shù)及功能

2.1 掘錨一體化掘進機的改進

神木狼窩渠煤礦在立足于礦井智能化高效率發(fā)展目標，強化掘進銜接的同時，結(jié)合生產(chǎn)現(xiàn)場實際情況，加大與西山礦業(yè)裝備制造公司合作力度，成立掘錨一體化智能裝備課題組，積極開展煤巖巷掘錨一體化技改、掘支裝備升級改造等工作。經(jīng)過潛心研究、合理集成，該礦將常用的EBZ-200 型掘進機和CMM2-15 液壓錨桿鉆車有效結(jié)合，并從截割部、行走部、第一運輸機、后支撐進行技術(shù)調(diào)整，有效控制機身尺寸，將其改造為EBZ-200M-2 智能掘錨一體化掘進機。掘錨一體化設(shè)備具有掘進和支護兩者的基本功能，另外兩前鉆臂還能完成不同高度、不同角度的錨桿、錨索孔的機械化施工。

該機結(jié)構(gòu)緊湊，錨護作業(yè)與截割作業(yè)功能實現(xiàn)完全閉鎖，互不干擾，割煤、支護、錨裝連續(xù)一體化，主要工藝實現(xiàn)機械化，極大地提高了掘進效率。

2.2 功能分析

EBZ-200M-2 智能掘錨一體化掘進機可以實現(xiàn)遠程遙控功能和自動截割功能，保障掘錨一體機的精確性、科學(xué)化、智能化。

錨機部分采用遙控方式控制，操作人員處于支護狀態(tài)下，安全性高。支護作業(yè)時，錨護機構(gòu)可伸至截割頭前方，實現(xiàn)零空頂距護頂、護迎頭。截割作業(yè)時，錨護裝置可退至截割頭后方，不干擾裝載和截割作業(yè)功能。兩臺大推力液壓錨桿鉆機一次鉆進深度長，效率高；錨桿機鉆臂具有橫縱向伸縮、橫縱向旋轉(zhuǎn)功能，在整機不動情況下能實現(xiàn)兩排頂、幫部錨桿高效施工；鉆臂伸縮和旋轉(zhuǎn)具有速度調(diào)節(jié)功能，定位精度高，對孔速度快；錨桿機作業(yè)時，可實現(xiàn)復(fù)合動作同時操作；強制冷卻式油箱，散熱器貼合在油箱表面，大幅度提高散熱效率；臨時支護可實現(xiàn)定制化，零距離及時控頂。

3 工業(yè)性試驗研究

EBZ-200M-2 智能掘錨一體化掘進機在神木狼窩渠煤礦12202 工作面運輸巷的掘進作業(yè)中進行了工業(yè)性試驗。

3.1 施工工藝分析

（1）截割工藝。第一步：掘錨一體機行至12202 運輸巷道掘進迎頭后進行定位操作；第二步：調(diào)整設(shè)備截割頭高度、截割寬度到設(shè)計值；第三步：截割頭按設(shè)計的循環(huán)距離對煤巖體進行自上而下的切割；第四步：將底煤截割到位后，收集清理余煤，平整巷道底板，結(jié)束一個循環(huán)截割過程；第五步：進入下一個循環(huán)截割作業(yè)。

（2）錨護方式。第一步：掘錨一體機閉鎖切割，將掘錨一體機“采煤/錨鉆”手柄打到錨鉆模式，此時只有機載錨桿機能動作；第二步：敲幫問頂（觀察）后，標記鋼帶位置，綁W 鋼帶，支設(shè)機載臨時支護裝置；第三步：利用2 臺頂鉆打設(shè)錨桿及錨索支護，利用2 臺后鉆加強錨桿、錨索支護。

（3）施工工藝。割煤→出煤→收回截割頭→檢測頂幫→臨時支護→進行鋪聯(lián)網(wǎng)打設(shè)頂幫部錨桿→收回鉆機。

3.2 效果分析

EBZ-200M-2 智能掘錨一體化掘進機將掘進和支護兩工序合為一工序，有效地提高了掘進效率，消除了掘進作業(yè)中的安全隱患，保障了施工人員的人身安全。掘錨一體化掘進機每完成1 架煤的作業(yè)后，2 臺頂鉆將錨網(wǎng)頂起形成臨時支護，為井下作業(yè)人員提供安全的工作環(huán)境。掘錨一體化掘進機施工時，截割和支護作業(yè)同一工序進行，并配置高壓水噴霧系統(tǒng)和濕式除塵系統(tǒng)進行降塵處理，掘進巷道的粉塵濃度可大幅度降低，井下作業(yè)人員工作環(huán)境理想。該掘錨一體化掘進機以1:1 比例伸縮的犁式鏟板協(xié)助作業(yè)截割滾筒，可以完成巷道底板無邊角剩煤的開采，可省去以往清理迎頭積煤工序，井下作業(yè)人員的工作強度大幅度降低。

從12202 運輸巷道的實踐結(jié)果來看，12202 運輸巷道成形較好，割出的煤墻整齊，有效降低了掃幫和修補的工作量。每班井下作業(yè)人員由以往的15人減少至9 人，減人增效效果明顯。EBZ-200M-2 智能掘錨一體化掘進機在12202 運輸巷道進行了2 個月的工業(yè)性試驗，平均日進尺達20 m，且巷道圍巖支護效果理想，實現(xiàn)了快速、安全成巷的設(shè)計目標。

4 結(jié)語

神木狼窩渠煤礦對主力機型EBZ-200 型掘進機進行改造升級，設(shè)計了EBZ-200M-2 智能掘錨一體化掘進機，能夠滿足掘進、臨時支護、錨桿支護的一體化作業(yè)，具有先進、高效、集成的特點，能有效滿足半煤巖巷的掘進需求。該裝置在12202 運輸巷道的掘進中進行了工業(yè)性試驗，實現(xiàn)了平均日進尺達20 m的掘進效果。該掘錨一體化掘進機的應(yīng)用，對緩解煤礦采掘失衡、提高掘進效率具有重要意義。