EBZ160 型綜掘機掘錨護一體化改造與應用

尹金元

（山西焦煤霍州煤電干河煤礦，山西 臨汾 041600）

0 引言

傳統(tǒng)煤礦采掘施工過程包括深孔鉆車探測、掘進機截割成巷、錨桿鉆車支護、設備物料運輸?shù)拳h(huán)節(jié)，工藝復雜，設備數(shù)量多，錯機輔助耗時，設備故障率高，掘進效率低。近幾年，隨著煤礦錨桿支護技術的發(fā)展，掘進技術和錨桿技術有機結合后掘錨護一體機便應運而生。當前，煤礦掘錨護一體化技術主要有兩類，一是使用掘錨護功能與一體的原裝掘進機，二是在原綜掘機基礎上加裝加載錨桿鉆機和支護裝置，改造后具有掘錨護功能。原裝掘錨機整機價格高，而改裝處理能降低機械費用，實現(xiàn)掘錨護機械化和自動化。

1 EBZ160 型綜掘機性能

EBZ160 型綜掘機結構復雜，主要由本體及截割部、行走及鏟板部等系統(tǒng)組成。綜掘機工作系統(tǒng)包括電氣系統(tǒng)和液壓系統(tǒng)兩部分，電氣系統(tǒng)由電控箱和電氣回路構成，對機械部件實施控制；液壓系統(tǒng)則由油泵、電機、液壓閥等組成，為機械部件運行提供動力源。EBZ160 型綜掘機截割能力強，進尺速度塊，掘進及裝運工效高，該綜掘機可以與皮帶機聯(lián)合使用，連續(xù)進行截割和裝矸；各油缸的行走及運行速度均可無極調速。與炮掘方式相比，該型號綜掘機無需打孔爆破，運行期間故障率低，單產及掘進效率高[1]。EBZ160型綜掘機可直接進行煤巖截割，不會破壞煤巖結構，能縮小煤巖松動范圍，控制煤巷變形，避免冒頂和收縮變形的發(fā)生。該型號綜掘機安裝拆卸方便，設備質量大，底盤和履帶接地面積也較大，穩(wěn)定性好；對于大坡度煤巷和軟巖底板較為適用，設備故障率低。

2 改造設計

對EBZ160 型綜掘機進行改造時，遵循安全性、適應性、可靠性和工效性原則，通過機械部分和液壓系統(tǒng)改造，使其具備掘錨護一體功能，結構詳見圖1。

圖1 掘錨護探一體機結構

2.1 機械部分改造

此部分改造主要增設前錨鉆部和后錨鉆部。前錨鉆部對稱布置于綜掘機機架左右兩側平臺前部，待機組截割結束開始支護時滑移機構以大行程滾輪形式傳動，在油缸的推動作用下將鉆臂推動至機組前方相應孔位。運行行程最大可達4500 mm，可實現(xiàn)零空頂，前錨鉆部結構見圖2。

圖2 前錨鉆部

后錨鉆部對稱布置在綜掘機機架左右兩側平臺后部，鉆臂可上下升降、左右回轉，鉆臂和推進器配合運行，實現(xiàn)幫錨桿孔補打，后錨鉆部結構見圖3。

圖3 后錨鉆部

將前部支撐增設在截割部，主要起到固定鋼梁和錨網，保證采掘過程安全的作用。支護期間，通過油缸的升降推動前部支撐和伸縮套筒升起，內套筒在伸縮油缸的推動下向外伸出，并將支護頂梁調整至合理的支護位置，結構詳見圖4。

圖4 前部支撐

2.2 液壓系統(tǒng)改造

將閉鎖閥加裝在EBZ160 型綜掘機泵站高壓供油管上，輸出的兩路高壓液中，一路連通掘進機原管路，另一路通過三通后分別進入超前支護閥組和錨桿鉆機模塊。通過液壓系統(tǒng)改造，將各執(zhí)行元件管路連接固定，調整安全閥及溢流閥整定值。

掘錨護一體化改造后的EBZ160 型綜掘機掘進高度和寬度最大可達4.8 m 和5.5 m，油泵電機功率及額定總功率分別達75 kW 和245 kW；機載支護裝置支撐力75～98 kN，最大支護寬度縮回量2.0～3.5 m；機載液壓錨桿鉆機可適應高2.5～5.0 m、寬4.0～5.5 m的巷道；額定工作壓力16 MPa，額定轉速300 r/min，額定扭矩200 N·m；錨桿機高度在1800～2400 mm 之間，錨桿間距可調，并可旋轉180°。

3 掘錨護一體機應用

3.1 工作流程

該綜掘機工作時必須調整好位置，將托梁和頂網置于超前支護頂梁，通過頂梁升降油缸調整頂梁至合理高度，并將超前支護頂梁加載至預定支撐力水平。隨后打設錨桿，安裝頂網和梯梁，結束支護后將支護頂梁收回。

在操作閥組控制下，通過機載鉆機導軌伸縮運行打開鉆機，并旋轉至安裝位置，操作推進閥并待鉆桿接近孔位時，調整機載鉆機角度與方向，完成錨桿和錨索的安裝。

通過以上分析，EBZ160 型綜掘機錨護一體化改造后的液壓系統(tǒng)包括管路、閥組、泵站機執(zhí)行元件等部分。綜掘機掘進施工開始后打開閉鎖閥并旋扭至“掘進”位置，閉鎖錨護部分，切斷元件液壓動力供應；支護開始后，將閉鎖閥旋扭至“支護”位置，切斷掘進機升降、回轉、鏟板等執(zhí)行機構液壓動力供應，通過閉鎖閥向錨桿鉆機、支護模塊供液，完成超前支護。

3.2 應用效果

EBZ160 型綜掘機掘錨護一體化改造后在某煤礦2-3031 巷道展開試驗，該巷道直接頂為1.5 m 厚、普式硬度系數(shù)4.52 的砂質泥巖；直接底為2.3 m 厚、普式硬度系數(shù)4.57 的砂質泥巖；掘進厚度3.0 m，斷面上部為深灰色層狀泥巖，下部為2 號煤。支護巷道寬4.7 m、高3.0 m，通過高強錨桿、錨索及錨梁和金屬網聯(lián)合支護。巷道頂板每排布置6 根Φ22 mm×2500 mm螺紋鋼樹脂錨桿，與巷道頂板垂直；錨桿間距和排距分別為900 mm、900 mm；巷道兩幫每排每幫設置4 根Φ20 mm×2000 mm 螺紋鋼樹脂錨桿，采用錨梁支護；幫錨桿全部與巷幫垂直布置，間距和排距分別為800 mm、900 mm。

2021 年12 月—2022 年5 月，該煤礦對改造后的EBZ160 型綜掘機進行了性能試驗，按照巷道探放水、截割、裝運巖、支護等工序組織施工，最高日進尺和月進尺分別達到9.0 m、230 m，與改造前相比，掘進速度提升了55%以上。

4 結語

對原EBZ160 型綜掘機進行機械部分和液壓系統(tǒng)改造后形成掘錨護一體機，比傳統(tǒng)的幫頂錨桿鉆機支護施工節(jié)省了時間，掘進自動化及機械化程度明顯提升，綜掘工作面支護環(huán)境顯著改善，安全隱患減少，掘進效率提升；傳統(tǒng)作業(yè)方式下機械數(shù)量多、設備故障率高、工效低的狀況徹底改觀，也為煤礦巖巷快速、安全、高效掘進施工提供了改進思路。