張曉東

佳木斯煤礦機械有限公司設計研究院

掘錨機技術初步研究

張曉東

佳木斯煤礦機械有限公司設計研究院

本文描敘了掘錨機的內在含義，介紹了國外掘錨機的最新使用情況，從煤礦掘進裝備領域的技術進步、煤炭行業(yè)的技術進步及提高回采率等三個方面論述發(fā)展掘錨機技術的重大意義，從切割、支護、除塵等方面論述了掘錨機的幾個關鍵技術，論述了掘錨機技術先進性和創(chuàng)新點。

掘錨機技術；先進性；創(chuàng)新性

掘錨機技術成熟于上世期90年代，它成功地把橫滾筒全寬截割機構、裝載運輸機構、多臺錨桿機、履帶行走機構和臨時支護頂梁組合成一臺機器，可以安全地連續(xù)不斷進行掘進或房柱式采煤作業(yè)，為長臂綜采工作面單巷或多巷快速掘進創(chuàng)造了良好條件，是高產高效綜合機械化礦井的理想配套設備。

一 掘錨機技術對行業(yè)技術進步及發(fā)展的意義

1 促進煤礦掘進裝備領域的技術進步

二十多年來我國掘進設備由簡單的打眼放炮發(fā)展為煤巷、半煤巖巷道懸臂式掘進機系列約十幾種機型，有力地推動了采掘機械化技術的發(fā)展，但是，我國煤礦掘進裝備發(fā)展的技術途徑基本是增加裝機功率和機重，技術趨于單一，煤礦掘進裝備技術沒有質的變化，基本處于上世期80年代末國外同行業(yè)水平。掘錨機的研制將通過消化、吸收國外先進技術，使我國現(xiàn)有掘進裝備的技術水平有新的飛躍，填補國內空白，并趕上國際先進水平。

2 推動煤炭行業(yè)的技術進步

①提高掘進速度，緩解采、掘比例失調的矛盾，保證采區(qū)正常接替。

目前，隨著大功率采煤機的不斷推廣使用，大中型礦井正在積極發(fā)展高產高效、一礦一面的集約化生產匕模式。提高掘進速度，使掘進、采媒速度協(xié)調，降低巷道維護費用和掘進成本愈發(fā)重要。據(jù)統(tǒng)計，一個日產萬噸工作面，煤層厚為3m，每天所需的巷道平均推進速度為27m，每月為810m，按照掘進超前采煤的要求，現(xiàn)有的懸臂式掘進機的作業(yè)方式是無法實現(xiàn)掘錨高效聯(lián)合作業(yè)，嚴重影響掘進效率，不能滿足掘進超前采煤的要求，從而影響采面接替和煤礦生產。

②掘錨機可促進采煤方式的多樣化

目前我國許多礦區(qū)已開始學習世界上先進采煤國家的經驗，在開采方法上實現(xiàn)長壁和房柱的聯(lián)合、掘進和回采的統(tǒng)一，在長壁工作面兩側各布置3—4條巷道。可用掘錨機進行房柱式開采，然后再進行長壁工作面開采。

③國內急需掘錨機提高回采率，有效回收煤炭資源。

國內普遍采用長壁開采方式，三下煤、邊角煤均無法有效開采，使用掘錨機可以進行房柱式開采，對提高回采率、資源利用率，直接為煤礦產生經濟效益具有積極作用。除使用連續(xù)采煤機成功的神華礦區(qū)外，以兗州礦區(qū)南屯礦為例，采用房柱式開采月進尺達2000m，同時回收了”邊角煤和”三下煤”約兩千萬噸。因此，從長遠的眼光來看，該機組在國內的市場前景十分廣闊。

二、掘錨機的關鍵技術研究

掘錨機的關鍵技術主要圍繞實現(xiàn)截割、錨桿支護聯(lián)合作業(yè)展開，結合國內外先進技術，進行攻關研究?？刹捎眠B續(xù)采煤機的擺臂截割形式，機載2臺頂錨桿鉆機和2臺側幫錨桿鉆機，一臺機載濕式除塵風機，一套臨時支護安全梁，使整個掘錨聯(lián)合裝備在進行截割的同時，進行鉆孔，錨桿的安裝等作業(yè)。主要內容如下：

1 掘進和錨桿支護聯(lián)合作監(jiān)的機型總體設計

①優(yōu)化、確定高效掘錨機總體技術參數(shù)；主要包括整機外形尺寸、總重量、總功率、切割功率及巷道斷面大小等；

②針對截割傳動方式、升降臂最大抬起角度及最大截割高度、裝載部的結構，確定2臺頂錨桿鉆機在整機上的布置方式、結構設計和動力匹配；

③根據(jù)現(xiàn)場使用條件、機身高度及有效空間確定機載除塵風機的布置、固定方式，確定吸風口的形式；

④操縱臺和材料庫的數(shù)量確定及結構設計．

2 一次截割成形的橫滾筒全寬截割機構和傳動機構設計

掘錨機的截割傳動系統(tǒng)不同于懸臂式掘進機（包括縱軸、橫軸），在截割滾筒（或截鏈）驅動方式和支承方式上有一定的技術難度，主要內容如下：

①雙電機驅動橫滾筒式截割頭優(yōu)化設計（齒座、截齒及布置形式）；

②雙驅動截割減速器及傳動方式設計；

③截割滾筒伸縮機構設計；

3 具有聯(lián)合作業(yè)功能的頂板、側幫錨桿鉆機作業(yè)方式和結構設計

①比較二臺錨桿鉆機和四臺錨桿鉆機同時支護作業(yè)的可行性，確定最佳方案；

②二臺或四臺錨桿鉆機的功率匹配、結構設計。

4 高效機載除塵系統(tǒng)設計

①針對機器最大截割斷面對通風、除塵的要求，確定機載除塵風機處理風量、與主機的動力匹配；

②機載除塵風機的混流式風機、振弦柵、噴霧除塵裝置等結構和吸風口位置的設計；濕式除塵機，能有效吸收巷道掘進時的粉塵，粉塵經風機中的濕式除塵系統(tǒng)隨截割下來的煤巖運走，凈化巷道空氣，保障工人身體健康。同時，設備操作簡單，大大減輕工人的勞動強度。

5 高效掘錨聯(lián)合裝備比連續(xù)采煤機的功能更加完善

掘錨機是連續(xù)式采煤機與錨桿支護兩用機，其設計宗旨是讓錨桿裝置靠近截割滾筒，使機器同時進行截割、支護和除塵。通常，連續(xù)式采煤機沒有機載錨桿鉆機，裝錨桿不能和掘進聯(lián)合作業(yè)，一次采全寬的巷道不能及時支護，對于巷道頂板條件不好的巷道，影響作業(yè)安全，需停機進行錨桿支護作業(yè)，影響掘進（采煤）進度，且不能實現(xiàn)單巷掘進。

三、掘錨機在技術上將達到或接近國際先進水平

目前，掘錨機的代表產品有奧地利奧鋼聯(lián)公司生產的ABM20型、ABM12型、ABM14型、ABM30型掘錨機，喬伊公司生產的12ED15掘錨機，德國Paurat公司生產的E230型掘錨機。

四、掘錨機技術創(chuàng)新性

l 通過對機型的總體設計，使掘錨機的連采部件與機載錨桿鉆機、機載除塵風機之間結構設計簡單、合理，動作協(xié)調，不干涉，實現(xiàn)掘進、錨桿支護聯(lián)合作業(yè)。該技術是我國煤巷掘進設備中尚未采用的技術。

2 結合我國煤巷掘進和錨桿支護施工工藝，對寬截割機構、裝運機構、以及截割滾筒支承和推進機構的創(chuàng)新設計，具有獨特設計原理和技術。

3 高效機載除塵技術，包括大風量濕式除塵機和高效外噴霧技術，具有技術獨占性。

4 掘錨機研制成功，將大幅度提高掘進速度，平均月進可達1000米，年成巷10000米以上，具有相當高的技術創(chuàng)新性。