基于懸臂式掘進(jìn)機(jī)的掘錨護(hù)一體機(jī)改造

宋婭敏

（晉城金鼎天地煤機(jī)裝備有限責(zé)任公司，山西 晉城 048000）

隨著國內(nèi)外掘進(jìn)技術(shù)和掘進(jìn)裝備的不斷發(fā)展，掘進(jìn)機(jī)截割硬度、高度和寬度等方面都得到了極大提升，實(shí)現(xiàn)了多工況環(huán)境下高效作業(yè)，大幅提高了礦井掘進(jìn)效率。但是，在礦井實(shí)際作業(yè)中，掘進(jìn)裝備并未發(fā)揮其全部效能，主要制約因素在于臨時(shí)支護(hù)和錨桿支護(hù)速度滯后，嚴(yán)重降低掘進(jìn)效率。因此，實(shí)現(xiàn)掘錨護(hù)同時(shí)進(jìn)行是提高掘進(jìn)效率的關(guān)鍵。

1 總體目標(biāo)

依托晉城金鼎天地煤機(jī)裝備有限責(zé)任公司現(xiàn)有的型號(hào)為EBZ160M-2懸臂式掘進(jìn)機(jī)，通過優(yōu)化組合，加裝機(jī)載臨時(shí)支護(hù)、錨鉆部和電液控裝置，改造后達(dá)到可遠(yuǎn)程控制的掘、運(yùn)、錨、護(hù)于一體的多功能機(jī)組，減少掘、錨作業(yè)挪機(jī)時(shí)間，減輕錨、護(hù)作業(yè)人員的勞動(dòng)強(qiáng)度，提高掘進(jìn)工作面的作業(yè)效率[1-3]。

2 施工方案

在EBZ160M-2 懸臂式掘進(jìn)機(jī)上增加可伸縮的站人平臺(tái)、臨時(shí)支護(hù)裝置，機(jī)組左右配置兩套鉆臂及鉆孔推進(jìn)器，鉆孔推進(jìn)器通過多角度旋轉(zhuǎn)快速定位，完成不同位置及角度的錨桿錨索孔的機(jī)械化作業(yè)。整機(jī)采用電液遙控控制，操作人員可根據(jù)實(shí)際情況，遠(yuǎn)程操作截割部、臨時(shí)支護(hù)和鉆臂。具體改造方案如下。

2.1 機(jī)載臨時(shí)支護(hù)部分

機(jī)載臨時(shí)支護(hù)部分設(shè)置于截割頭的上方，主要由臨時(shí)支護(hù)、支護(hù)支撐油缸和擺動(dòng)平臺(tái)組成。臨時(shí)支護(hù)設(shè)置在擺動(dòng)平臺(tái)的中間位置，與擺動(dòng)平臺(tái)通過支護(hù)支撐油缸連接。支護(hù)作業(yè)時(shí)，擺動(dòng)平臺(tái)被推送至迎頭位置，支護(hù)支撐油缸伸縮推動(dòng)臨時(shí)支護(hù)向前翻轉(zhuǎn)。機(jī)載臨時(shí)支護(hù)結(jié)構(gòu)及動(dòng)作示意如圖1。

圖1 機(jī)載臨時(shí)支護(hù)

（1）擺動(dòng)平臺(tái)主要由擺動(dòng)油缸、四連桿機(jī)構(gòu)、平臺(tái)、調(diào)整油缸、左右翻板組成。平臺(tái)通過四連桿機(jī)構(gòu)與截割部的升降臂連接。支護(hù)作業(yè)時(shí)，擺動(dòng)油缸伸縮推動(dòng)四連接桿機(jī)構(gòu)將平臺(tái)推送至迎頭，調(diào)整油缸伸縮推動(dòng)平臺(tái)至合理角度；布置在平臺(tái)上面左右兩側(cè)的翻板可向外翻出，增加作業(yè)工人的站位面積。擺動(dòng)平臺(tái)結(jié)構(gòu)如圖2。

圖2 擺動(dòng)平臺(tái)

（2）臨時(shí)支護(hù)由內(nèi)中外三層方筒、內(nèi)外伸縮油缸、支護(hù)伸縮座、左右伸縮臂、前后托梁組成，結(jié)構(gòu)如圖3。內(nèi)中外三層方筒分別通過內(nèi)外伸縮油缸相互依次連接，外套筒與擺動(dòng)平臺(tái)連接，內(nèi)套筒與支護(hù)連接座連接固定。支護(hù)作業(yè)時(shí)，內(nèi)外伸縮油缸伸縮，依次推動(dòng)中套筒、內(nèi)套筒及支護(hù)伸縮座至支護(hù)高度。布置在支護(hù)伸縮座內(nèi)部的油缸推動(dòng)左右伸縮臂向左右兩側(cè)伸縮，伸縮行程750 mm。左右支護(hù)伸縮頂端均布置有可手動(dòng)推拉的前后托梁，推拉行程600 mm。左右伸縮臂伸縮+前后托梁前后推拉，可增加臨時(shí)支護(hù)面積。

圖3 臨時(shí)支護(hù)

2.2 錨鉆部分

錨鉆部分為左右鉆臂，由滑軌裝置、鉆臂裝置、液壓鉆機(jī)裝置等組成，主要用于施工頂幫錨桿錨索孔，在機(jī)組停止截割后，通過滑軌裝置和鉆臂伸縮套筒將機(jī)載錨桿鉆機(jī)送至巷道作業(yè)位置，完成錨桿、錨索孔的機(jī)械化施工作業(yè)。錨鉆部分結(jié)構(gòu)如圖4。

圖4 錨鉆部分

2.3 鉆孔裝置

鉆孔裝置是鉆部進(jìn)行錨桿錨索支護(hù)作業(yè)的核心構(gòu)件，它設(shè)在鉆臂的前方，通過二者的共同配合，完成鉆孔及緊固錨桿錨索動(dòng)作，鉆孔裝置可左右旋轉(zhuǎn)0～180°、前后旋轉(zhuǎn)0～180°。鉆孔裝置主要由滑道裝置、鏈傳動(dòng)裝置、推進(jìn)器油缸、液壓馬達(dá)及鉆桿座等部件組成，結(jié)構(gòu)如圖5。

圖5 鉆孔裝置

2.4 電液控部分

改造方案將原手動(dòng)閥組更換為電磁閥控制，使用遙控器即可在機(jī)組后方完成截割、臨時(shí)支護(hù)、鉆臂操作，實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)操控，遙控距離為0～50 m，有效提高掘進(jìn)和支護(hù)的作業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，降低勞動(dòng)強(qiáng)度。本安遙控器如圖6。

圖6 機(jī)組遙控器

3 改造后的應(yīng)用情況

趙莊煤業(yè)煤巷掘進(jìn)主要以國內(nèi)常規(guī)的懸臂式綜掘機(jī)配合錨桿鉆車使用，機(jī)組尾部為人工持風(fēng)鉆支護(hù)，每班進(jìn)行4 輪進(jìn)退機(jī)組操作，調(diào)換機(jī)組約需耗時(shí)40 min，調(diào)換機(jī)組時(shí)間占總工作時(shí)間的三分之一，每個(gè)月平均進(jìn)尺為115 m。

改造后的機(jī)組將兩臺(tái)設(shè)備合一，提高有效工作時(shí)間，對(duì)2020 年4 月—9 月間掘進(jìn)數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，平均日進(jìn)尺達(dá)6.5 m，平均月度進(jìn)尺可到達(dá)175 m，效率提高了52%。改造后有如下優(yōu)點(diǎn)。

（1）一機(jī)多能，減少了兩臺(tái)機(jī)組配合作業(yè)銜接時(shí)頻繁調(diào)機(jī)的時(shí)間，顯著提高巷道的掘進(jìn)效率。

（2）迎頭支護(hù)時(shí)，作業(yè)人員在有臨時(shí)支護(hù)頂板下作業(yè)，避免空頂作業(yè)，保障了作業(yè)人員的安全。（3）機(jī)組尾部采用液壓鉆臂支護(hù)后，與人工風(fēng)泵支護(hù)相比，支護(hù)速度快，質(zhì)量高，勞動(dòng)強(qiáng)度低，噪音小，每個(gè)班可減少一名支護(hù)人員。

（4）配備機(jī)組遙控器，機(jī)組司機(jī)可以在距離機(jī)組50 m 范圍之內(nèi)任何地點(diǎn)進(jìn)行截割，巷道成型指標(biāo)得到明顯提升。

4 結(jié)語

掘錨護(hù)一體機(jī)不僅可以完成巷道的截割掘進(jìn)工作，而且能通過切換實(shí)現(xiàn)零空頂錨桿錨索的機(jī)械化施工，比較便捷地實(shí)現(xiàn)對(duì)巷道迎頭50 m 的預(yù)抽孔及探測(cè)孔的施工作業(yè)。從晉能控股煤業(yè)集團(tuán)趙莊煤業(yè)的井下工業(yè)性試驗(yàn)數(shù)據(jù)中得出，掘錨護(hù)一體機(jī)無論從經(jīng)濟(jì)性、安全性還是功能性來說，均優(yōu)于現(xiàn)有的巷道掘進(jìn)及錨桿支護(hù)工藝。