趙亞男

（山西西山煤電股份有限公司西曲礦綜采一隊， 山西 古交 030200）

引言

挖掘機主要用于挖掘煤、泥、砂石土料等，是煤礦采集機械化的重要組成部分。主要用于巷道掘進，為煤炭運輸、通風(fēng)排水等提供條件。傳統(tǒng)挖掘機（炮掘機）進尺小，出煤時間長，勞動強度大，對薄煤層及窄斷面的適應(yīng)能力較弱，性價比低。目前，已有煤礦采用EBZ132CZ型窄機身半煤巖綜掘機進行巷道掘進，效果良好。為了對EBZ132CZ型綜掘機的性能進行綜合分析，選用EBH120掘機進行對比。

1 半煤巖巷道簡介

在進行巷道挖掘時，會遭遇不同構(gòu)造斷面，包括煤層、巖層以及半煤巖層。當(dāng)巖層的總量達到掘進工作面的20%～80%之間時，就可稱之為半煤巖巷道[1]。一般可采用煤巖一次性斷面掘進或者煤巖分掘分運。當(dāng)巷道在薄煤層中進行掘進時，為了保證巷道的高度、坡度，必定有部分斷面位于巖層之中，稱之為挑頂或臥底。根據(jù)煤層的厚度及其性質(zhì)進行具體施工組織。

2 礦區(qū)及巷道詳情

選擇研究煤礦位于陽泉市礦區(qū)。該礦在進行半煤巖巷道掘進時使用傳統(tǒng)炮掘機搭配側(cè)卸式裝煤、礦車來進行，月巷道掘進量僅為160 m。比同期的煤巷掘進速度低100 m/月，大大降低了礦區(qū)作業(yè)速度。因此考慮投入EBZ132CZ型窄機身半煤巖綜掘機來進行試驗作業(yè)。選定工作面80112為試驗對象，并以同一礦區(qū)的80113工作面做對照。該工作面位于15號煤一區(qū)北翼，設(shè)置高抽巷用于該工作面瓦斯抽放，降低井下瓦斯含量，達到穩(wěn)定施工安全作業(yè)要求。根據(jù)該工作面的工作預(yù)設(shè)要求，需要該巷道持續(xù)服役2年。巷道沿9號煤進行頂板掘進，巷道荒高、寬分別為2.7 m、3.8 m，荒斷面總面積為10.26 m2，總長度為970 m。為滿足采空區(qū)支護需求，使用錨桿支護，并設(shè)計排距為800 mm，達到穩(wěn)定支護，防止頂板變形或塌落。該巷道工作面屬復(fù)雜地質(zhì)構(gòu)造結(jié)構(gòu)，多斷層、陷落柱，存在尖滅區(qū)，使用炮掘機鉆孔難度大。9號煤層大面積為薄煤層，最大厚度為2.1 m，最小厚度為0.45m。中厚煤層范圍小，均厚為0.6m。煤層傾角為6.5°±3.5°呈現(xiàn)層理發(fā)育。直接頂/底厚4.5 m/2.8 m，為灰黑色砂質(zhì)泥巖，透水性差，易松散。老頂為灰白色中粒砂巖，厚度達1.5 m，屬堅固巖層。

3 EBZ132CZ型窄機身半煤巖綜掘機具體應(yīng)用及效果分析

采用EBZ132CZ型窄機身半煤巖綜掘機在80112高抽巷進行作業(yè)試驗，同時使用EBH120型掘進機在同等地質(zhì)條件的80113高抽巷進行對比作業(yè)。設(shè)置同等施工組，降低人因失誤影響。試驗組煤層的地質(zhì)構(gòu)造要復(fù)雜于對照組工況，施工距離更長，且半煤巖層的厚度要明顯低于對照組，屬于掘進難度較大的巷道基礎(chǔ)。

3.1 掘進機的選型

兩工作面均實行綜掘機機械化巷道掘進。其中試驗高抽巷使用EBZ132CZ型窄機身半煤巖綜掘機，其參數(shù)如表1所示。

表1 EBZ132CZ型窄機身半煤巖綜掘機主要技術(shù)參數(shù)

3.2 工作情況及效益對比

根據(jù)兩種型號的掘機參數(shù)進行對比分析可以發(fā)現(xiàn)，EBZ132CZ型綜掘機的單向抗壓強度要大于EBH120型掘進機10 MPa。也就是說其更適應(yīng)堅硬煤巖層的掘進需求，尤其是煤巖層堅固系數(shù)差異大的工作面。同時對比兩種型號的掘進效率。同等截割深度需求下，EBH120型掘進機是EBZ132CZ型綜掘機單排掘進用時的1.5倍，效率低，總體用時長，不利于掘進速度的提升。在進行對照試驗的過程中，兩掘機均不同程度的出現(xiàn)了故障。按照兩掘機發(fā)生故障的部位和頻率來看，截割部是掘機的核心部件，也是最常出現(xiàn)故障的位置。截止到對照試驗結(jié)束，具體情況如表2所示。

表2 兩種掘進機故障情況對比

EBH120型掘進機截割部共發(fā)生電機損壞3次，截齒失效1次。EBZ132CZ型綜掘機發(fā)生電機損壞1次。故障發(fā)生頻次遠低于EBH120型掘進機。EBH120型掘進機同時發(fā)生多次第一運輸部故障，包括刮板掉落3次，驅(qū)動裝置損壞4次，驅(qū)動鏈輪鋼材磨損快，進行更換。電系統(tǒng)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，電控箱燒毀2次，行走電機損壞1次。試驗過程中EBZ132CZ型綜掘機第一運輸部、電系統(tǒng)未見明顯故障，運行良好。整體的電系統(tǒng)構(gòu)造單一，且液壓裝置維護方便，能夠有效避免人因操作失誤帶來的故障率增加的問題。并且驅(qū)動鏈輪鋼材耐磨損，不易發(fā)生損壞。在80112高抽巷地質(zhì)結(jié)構(gòu)遠遠復(fù)雜于80113高抽巷的情況下，EBZ132CZ型綜掘機仍表現(xiàn)出優(yōu)于EBH120型掘進機的工作狀態(tài)，證明其性能及復(fù)雜地質(zhì)結(jié)構(gòu)的適應(yīng)能力要更強。

與傳統(tǒng)炮掘機進行具體效益對比時，具體情況如表3所示，可以發(fā)現(xiàn)，以EBZ132CZ型綜掘機為代表的機械化掘進通過綜掘機截割、皮帶傳送及煤溜來實現(xiàn)出煤，出煤周期為10～20 min。運輸效率要遠大于裝巖機和礦車的運輸體系，月均進尺可達220 m±20 m。最高時可達到518 m，是炮掘機的1.375～1.5倍。正規(guī)循環(huán)提升到5～6個，解決采掘生產(chǎn)銜接失當(dāng)，循環(huán)效率低下的問題。每次掘進用工數(shù)降低至8個，屬于低人工密度作業(yè)，對實現(xiàn)半煤巖掘進高機械化作業(yè)有重要意義。按照用工人數(shù)，故障損失及構(gòu)件耗損量進行整體計算可以發(fā)現(xiàn)，使用EBZ132CZ型綜掘機后，經(jīng)濟成本投入減少約15萬元。掘進效率提升一倍以上，并增加煤炭產(chǎn)值37億元，實現(xiàn)降本增效的發(fā)展需求[3]。

表3 EBZ132CZ與炮掘機工況對比

4 結(jié)語

EBZ132CZ型窄機身半煤巖綜掘機能夠適應(yīng)薄煤層的巷道作業(yè)，且行進速度快，掘進量高，利于提升復(fù)雜地質(zhì)結(jié)構(gòu)條件下的巷道掘進質(zhì)量，同時，其故障發(fā)生率低，對人工勞動需求量小，提升了整體作業(yè)的機械化、自動化程度，符合我國煤礦產(chǎn)業(yè)的綜合發(fā)展要求，具有推廣的意義和價值。