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        掘錨機技術初步研究

        2015-01-28 18:32:45張曉東
        科學中國人 2015年11期
        關鍵詞:錨機采煤機滾筒

        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。

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