馬志光

（晉能控股煤業(yè)集團白洞礦業(yè)公司， 山西 大同 037003）

引言

煤炭企業(yè)主要選用掘進配套錨桿鉆車對巷道進行采掘，當(dāng)掘進機掘進一段之后退出后，錨桿鉆車進入掘進區(qū)域充當(dāng)支護設(shè)備。該掘進方式存在掘進機調(diào)機時間過長、安全系數(shù)低的問題。因此應(yīng)對錨桿鉆機車進行優(yōu)化設(shè)計，使掘進機以及掘錨機組能滿足工作需要，進而能夠降低調(diào)集時間以及有效地降低操作人員的勞動強度。

1 快速掘進系統(tǒng)介紹

分段式錨桿鉆車配置在掘進機組中可以有效地促進巷道的掘進速度，見圖1。

圖1 快速掘進系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

通常，由掘錨機組實現(xiàn)巷道掘進工作，分段錨桿鉆車用于錨桿支護，與此同時需要設(shè)置彎曲帶式轉(zhuǎn)載機，以滿足物料轉(zhuǎn)載的作用。在設(shè)計分段式錨桿鉆車的過程中，確定巷道頂錨支護數(shù)量為6 根，長度為2 200 mm 的金屬錨桿，側(cè)錨選用玻璃鋼錨桿，長度為1 800 mm。設(shè)置了6 臺頂錨桿鉆機、4 臺側(cè)幫錨桿鉆機、10 個錨桿支護。同時開發(fā)了新型的彎曲帶式轉(zhuǎn)載機，能夠?qū)崿F(xiàn)連續(xù)的運輸以及自適應(yīng)轉(zhuǎn)彎。

2 分段式錨桿鉆車的設(shè)計分析

分段式錨桿鉆車是在錨桿鉆車的基礎(chǔ)上進行設(shè)計的，在整機的前部設(shè)置大量的錨桿鉆機，可是由于巷道寬度有限，因此只能在整車的前段設(shè)置四臺頂錨桿機。在使用分段支護時，需要一次性地實現(xiàn)所有的頂錨桿支護，從而能夠有效地縮短支護時間，進而有效地優(yōu)化巷道掘進速度。由于受到整機限制，前端四臺頂錨桿鉆機應(yīng)實現(xiàn)左右滑移以及擺動，而后面的兩臺頂錨桿鉆機需要使用定點支護的形式，從而可以進行遠(yuǎn)程操作以及一鍵啟動，這樣能夠有效地降低操作人員的勞動強度，進而可以給后續(xù)錨鉆系統(tǒng)的自動化提供技術(shù)支撐[1-2]。

在巷道掘進時，往往需要頂錨桿支護以及側(cè)幫錨桿支護。在工作時，整機布置方式以及支護速度都不能滿足前四段四臺頂錨鉆機的工作需要，因此需要在分段錨桿鉆車布置四臺側(cè)幫錨桿鉆機[3-4]。其中四臺錨桿鉆機選用兩兩布置的形式設(shè)置在尾部，與此同時前段與后段頂錨桿鉆機之間的間距設(shè)置為整數(shù)，最大限度地提高錨桿支護的優(yōu)化設(shè)計，見圖2。

由于快速掘進系統(tǒng)能夠進行掘、支、運平行作業(yè)，掘錨機組在巷道截割的過程中，該分段式錨桿鉆機支護并不能移動，為此需要設(shè)置一套能夠移動的帶式轉(zhuǎn)載機。通常帶式轉(zhuǎn)載機可以在分段式錨桿鉆車跨騎下面移動，兩者的驅(qū)動可以使用銷齒機構(gòu)驅(qū)動，從而可以促進獨立運動，以及實現(xiàn)同步前進。對于掘進系統(tǒng)而言，掘錨機組能夠?qū)崿F(xiàn)截割以及牽引帶式轉(zhuǎn)載機的動作，而分段式錨桿鉆機進行巷道錨桿支護，相應(yīng)的帶式轉(zhuǎn)載機能夠?qū)崿F(xiàn)物料的轉(zhuǎn)運，從而可以極大地優(yōu)化巷道掘進速度，滿足掘、支、運三者的平行作業(yè)[5-6]。

圖2 分段式錨桿鉆車的組成

3 分段式錨桿鉆車的應(yīng)用

該礦煤層賦存近水平，在局部表現(xiàn)為寬緩的波狀起伏，在總體方面表現(xiàn)為正坡掘進為主，而相應(yīng)的煤層底板標(biāo)高范圍在1 112～1 119 m 之間。在掘進時，煤層可能存在裂隙發(fā)育的現(xiàn)象，極易出現(xiàn)片幫冒頂?shù)默F(xiàn)象。煤層埋藏深度范圍在51～92 m 的范圍內(nèi)，煤層尚未開始開采之前，上覆基巖的厚度達到3285m，根據(jù)煤層掘巷道支護參數(shù)以及相應(yīng)的支護經(jīng)驗等，運輸順槽、調(diào)車銅室頂板以及相應(yīng)的回風(fēng)順槽等需要選用冷拔絲網(wǎng)+圓鋼錨桿+錨索支護。

在巷道施工的過程中，選用MB670/241 型掘錨機，其可以實現(xiàn)一次成形。掘錨機師傅可以在激光指向儀的作用下，依據(jù)站標(biāo)定的中線以及腰線施工。通常可以借助掘錨機對煤壁實施截割，可以達到的深度為1 000 mm。掘錨機在工作時，可以自動給星形輪裝載機發(fā)送指令，進而將煤轉(zhuǎn)入中部的刮板機中，接著將其利用彎曲裝載機將煤運到煤倉中[7-8]。經(jīng)過工程實踐發(fā)現(xiàn)，單日最高進尺達到85 m，月最高進尺達到3 088 m，在大斷面單巷道掘進方面創(chuàng)造了新紀(jì)錄，見圖3。

4 結(jié)語

在快速掘進機中，分段式錨桿鉆車是關(guān)鍵，可以實現(xiàn)掘進巷道掘、支與運平行作業(yè)。分段式錨桿鉆車選用的設(shè)備包括分段式鉆機分布方式和跨騎式履帶行走機構(gòu)兩種。在控制錨鉆系統(tǒng)時選用新型的電液控制閥組，可實現(xiàn)自動化控制，不僅可以有效地提升巷道支護速度，而且可以為后續(xù)全自動錨桿支護技術(shù)提供有效支撐。

圖3 分段式錨桿鉆車支護施工圖（單位：mm）