毋 凡

（晉能控股裝備制造集團，山西 晉城 048006）

1 項目背景

目前國內(nèi)煤礦采掘關(guān)系緊張的主要矛盾點體現(xiàn)在掘進速度低于回采速度，而影響掘進速度的主要原因是支護速度慢，主要表現(xiàn)在臨時支護和永久支護慢。因此為提高掘進效率，拓展掘進機向多功能發(fā)展，對現(xiàn)有掘進機進行掘、護、錨一體化改造，做到掘支平行作業(yè)，可實現(xiàn)掘進裝備的技術(shù)升級，大大減輕工人勞動強度[1-2]。

2 EBZ220H掘進機組改造思路

EBZ220H型掘進機主要以煤礦半煤巖、大斷面煤巷、磷礦、石膏礦、地鐵隧道等巷道掘進的實踐經(jīng)驗為基礎(chǔ)，采用多種新技術(shù)研制而成的一種以中硬巖為對象，適合于大斷面巷 道掘進的重型掘進機。主要由截割機構(gòu)、鏟板部、輸送部、行走機構(gòu)、機身、液壓系統(tǒng)、水系統(tǒng)、電氣系統(tǒng)及機載除塵系統(tǒng)組成。

通過對掘進機、錨桿鉆機、臨時支護集成一體化技術(shù)研究，在不影響整機性能的條件下集成錨桿鉆機、臨時支護、作業(yè)平臺，對EBZ220H掘進機進行升級改造，具體改造思路包括：

1）在現(xiàn)有EBZ220H基礎(chǔ)上對整機總體結(jié)構(gòu)與鉆機布置進行研究，充分考慮各部件間的匹配度和結(jié)構(gòu)合理性，不影響機組本身的性能。

2）研究合理的支護系統(tǒng)，通過2臺前部機載鉆臂、2臺后鉆和預(yù)留2臺機載手持液壓鉆接口的模式，實現(xiàn)頂幫錨桿同時支護、上下幫錨桿同時支護。鉆臂需滿足360°旋轉(zhuǎn)施工的能力，實現(xiàn)工作面錨桿、錨索孔及迎頭探測孔的機械化施工。

3）在機身兩側(cè)設(shè)計可前后伸縮的滑移機構(gòu)，滑移機構(gòu)根據(jù)機組長度進行合理設(shè)計，保證不影響正常截割，同時滑移機構(gòu)推出后應(yīng)達到零空頂距要求。

4）研究臨時支護機構(gòu)，支撐力大于20 kN，矩形可側(cè)伸的臨時支護形式，保證接頂支護面積符合礦使用要求。臨時支護裝置與站人操作平臺一體設(shè)計，方便作業(yè)人員施工。

5）研究可實現(xiàn)定位及拆裝鉆桿的新型推進器，推進器油路集成化設(shè)計，使施工定位準(zhǔn)確，拆換鉆桿便捷。

6）研究掘支互鎖的控制模式，從液壓及電氣雙重閉鎖，保證施工的安全性。

7）研究錨索張拉增壓機構(gòu)，實現(xiàn)錨索施工的快速張拉。

3 掘進機具體改造措施

本次改造方案盡可能保留EBZ220H掘進機原裝部件，包括截割機構(gòu)、行走機構(gòu)、現(xiàn)有液壓系統(tǒng)等保留。在截割臂上端加裝臨時支護系統(tǒng)；機體部兩側(cè)加裝平臺用于裝配控制前鉆臂機構(gòu)運動的伸縮滑道；后支撐部左右兩側(cè)加裝后鉆臂機構(gòu)，并加大支腿接地面積及油缸行程；為匹配機體部改造，調(diào)整鏟板寬度及一運小溜長度；增加外噴霧及錨索張拉增壓等功能；為新增功能匹配合適液壓及電氣系統(tǒng)相關(guān)元器件及程序，見圖1。

圖1 改造后掘進機結(jié)構(gòu)圖

3.1 改造原掘進機主要部件

在原機組機身左右兩側(cè)加裝平臺，用于裝設(shè)兩套滑道伸縮裝置。為了匹配機身新寬度，將鏟板加寬，同時在連接大架與后支撐部中間增加過渡梁，用于機體加長，增長一運輸送部溜槽長度，保持與二運轉(zhuǎn)載的相對位置。最后為了調(diào)整重心前傾問題，加長后支撐油缸行程并增大接地面積，從而更好地適應(yīng)不同工況。

3.2 加裝臨時支護系統(tǒng)

臨時支護系統(tǒng)加裝在截割臂上部位置，分站人操作平臺及臨時支頂框架兩部分。站人操作平臺，通過鎖緊螺栓被固定在截割臂結(jié)構(gòu)件上方，方便錨鉆操作人員站立其上，對頂、幫不同位置進行錨鉆作業(yè)；臨時支頂框架，通過銷軸、油缸與站人操作平臺相連。通過調(diào)角油缸可以調(diào)整站人操作平臺與巷道底板間角度，方便操作人員在水平位置更好發(fā)力；升降油缸可以調(diào)整臨時支護框架高度，使得框架能適應(yīng)不同巷道頂板高度，有效保護下方操作人員安全作業(yè)。

3.3 加裝鉆臂系統(tǒng)

鉆臂系統(tǒng)包括左右兩側(cè)的伸縮滑道、前鉆臂組件及后鉆臂組件三部分?；郎炜s裝置用于前鉆臂組件的前后整體位移。當(dāng)掘進作業(yè)時，前鉆臂組件整體收縮至滑道最后端，完全不干涉機組正常截割、運輸作業(yè)。當(dāng)支護作業(yè)時，前鉆臂組件移動至前端，配合鉆臂組件自帶的調(diào)角油缸、旋轉(zhuǎn)油缸，可實現(xiàn)360°全方位打孔，滿足了礦方零空頂永久支護的要求。此外，在機身兩側(cè)還預(yù)留了兩組手持液壓幫鉆接口，方便礦方后續(xù)錨鉆工藝流程的優(yōu)化。

前鉆臂組件分布于左右滑道伸縮裝置上，呈對稱布置，分別由滑軌裝置、鉆臂機構(gòu)、機載錨桿鉆機組成。截割作業(yè)時，左右鉆臂位于回轉(zhuǎn)座后方，不影響截割部的左右回轉(zhuǎn)，不干涉機組的截割作業(yè)。待機狀態(tài)不影響截割機構(gòu)的左右擺動和上下升降。支護作業(yè)時，鉆臂裝置被推送至迎頭，通過全方位360°旋轉(zhuǎn)可實現(xiàn)工作面頂幫不同高度、各種角度的錨桿孔、錨索孔、炮眼孔的高效機械化施工。

后鉆臂組件分布于機尾左右，為懸臂式結(jié)構(gòu)，通過調(diào)角油缸及旋轉(zhuǎn)油缸位置調(diào)整進行補打低位錨桿作業(yè)。調(diào)角油缸可以調(diào)整后鉆臂組件的鉆孔高度，旋轉(zhuǎn)油缸可以調(diào)整鉆孔在同一高度的左右傾角。

3.4 加裝錨索張拉系統(tǒng)

錨索張拉增壓機構(gòu)裝配在機身后部，主要由液壓泵、雙向千斤頂、高壓膠管及壓力表等組成，具有結(jié)構(gòu)簡單、使用安全、易于維修、經(jīng)久耐用等特點，與張拉千斤與液壓剪配合使用，是一種能夠快速完成井下錨索張拉施工的高效設(shè)備。

3.5 改造液壓系統(tǒng)

改造后的液壓系統(tǒng)驅(qū)動兩臺負載敏感柱塞泵，將壓力油分別送到截割部、鏟板部、輸送部、行走部、后支承部、錨鉆部及推進器的各液壓馬達和油缸，來完成各部件的動作，具體內(nèi)容包括：

1）主系統(tǒng)增加高精度過濾器，保證系統(tǒng)油液清潔，提高可靠性；

2）為錨鉆及支護系統(tǒng)增設(shè)多路換向閥，保證鉆錨系統(tǒng)與掘進機系統(tǒng)獨立，液壓互鎖；

3）為增設(shè)的液壓支路匹配相應(yīng)多路換向閥、安全閥、節(jié)流閥等配套液壓元件；

4）配置新的液壓管路及接頭，并重新規(guī)劃管路布局；

5）增大油箱容積，使得其滿足新增功能正常工作所需。

4 機組在井下的實際應(yīng)用情況

改造后的掘錨護一體化機組井下試驗了一段時間后，機組滿足改造前所規(guī)劃的各項技術(shù)要求，能大幅提升掘進過程的生產(chǎn)效率，但也遇到了一些問題。因是掘進機改造項目，錨鉆設(shè)備的布置考慮到所適應(yīng)的巷道，布置于機身左右外擴平臺上，而錨鉆操作人員只得站立于前鉆臂與截割臂中間，考慮到操作人員安全及鉆臂在運動過程中，不能與截割臂發(fā)生碰撞，因此錨鉆系統(tǒng)的活動范圍被限制，一些特殊位置的頂錨、幫錨孔需要移動機組才能實現(xiàn)。

新增的功能部件大部分集中在機組前端位置，這就不可避免地造成了機組重心前移。因此在日常移機過程中，移動速度有所犧牲，機身在移動過程中的晃動幅度也有所增大。

5 結(jié)語

本項技術(shù)改造有效解決了煤巷掘進作業(yè)掘支不平衡的問題，大大提高了煤巷掘進過程中的工作效率和安全系數(shù)，響應(yīng)了國家對礦山“減人增效”、“安全礦山”的要求，對促進我國煤炭生產(chǎn)的可持續(xù)健康轉(zhuǎn)型發(fā)展有著重要的意義。