浅议煤矿综合掘进机械的选型与改造

褚福民

【摘 要】随着机械工业的不断进步，我国综合机械化掘进设备不断地产生、改进并升级，而且综掘设备的适应范围也不断扩展。目前采煤技术及采煤核心装备的升级，传统的掘进方式已无法满足矿井回采的需要。因此改进煤矿综合掘进机械是势在必行的。

【关键词】煤矿；综合掘进机械；选型；改造

根据各煤矿、各采区，乃至各工作面的实际情况，合理选用大中小型煤巷、岩巷、半煤岩巷综掘设备，才能保证航道的掘进速度，进而保证整个矿井的接替需要。

1.综掘机的技术特点与应用

综掘机由履带式行走部上的回转角支撑着槽轴式悬臂切割机构，经电机驱动，液压油缸操作，刮板输送机装运，具有自行切割、装运、行走的功能，主要由横轴悬臂切割机构、装运机构、行走机构、液压系统、喷雾冷却系统、电器系统组成。下面以EBZ-90型综掘机在矿井8煤层工作面使用情况做以分析：

①煤层的赋存情况。煤层厚度为2.4～3.0m，平均厚度为2.8m，含0.2m夹矸，直接顶板为深灰色粉沙岩，局部为泥岩，厚度为9.0m，深灰色、坚硬、稳定，底板为深灰色粉沙岩，厚4.3m，坚硬。②地质构造情况。工作面地质构造较为简单，存在断层和无炭柱，构造少，影响极小。③水文地质情况。水文地质情况较为复杂，主要含水层为02。和K2灰岩，分别位于102煤层的上部和下部。在遇到构造的情况下，发生突水是影响工作面生产的主要安全隐患，预计正常涌水量为150～200m3/h。④运输方式。采用EBZ-90型综掘机装煤，配合SDJ-800型胶带运输机运输。⑤EBZ-90综掘机使用后的效果。架棚支护使用EBZ-90型综掘机后，创下了大断面架棚巷道支护班架棚12架，班进尺10m的记采，日进尺22m的记录。综合平均单进382.5m/月，比炮掘单进188.8m/月，提高了102.6%，工效0.268m/工，比炮掘工效0.18m/l工提高了42.55。锚梁网支护最高进尺已经突破1000m/月大关，平均进尺稳定在600m/月。使用EBZ-90型综掘机后，减少了因放炮造成的事故隐患，杜绝了放炮事故，确保了掘进安全。使用EBZ-90型综掘机后，减少了因放炮震动造成的顶板和煤帮松动，减少了支护用品，降低了支护成本，保证了巷道掘进后顶帮的稳定性，降低了掘进对顶帮的破坏。

2.综掘机械的选型

综合机械化掘进工作面和采煤工作面的运用是现代化高产、高效矿井的标志。根据矿井的地质条件，选择合理的设备，才能发挥工作面的最大生产能力及实现安全生产。同时，采煤、掘进工作面设备的选型、设计、配套、使用和科学的管理是工作面高产、高效的保证。首先，选型原则。综掘机械各配套设备，必须适应与满足快速掘进的需要，综掘设备的协调性以保证工作面快速推进的需求，同时综掘机械的研制与选型，以提高设备的可行性为主，但也要注意其技术的先进性。另外生产能力的设计必须参照国内外高产高效工作面辅助系统，应以工作面生产能力的1.2倍为基数。综掘机械成套设备应满足快速掘进工艺的要求。所选综掘机型号应满足施工点地质条件，比如说巷道宽度、面积，坡度，岩石硬度、抗压性，巷道支护方式等等。其次，掘进机的技术要求。①掘进机的支护系统与切割系统互不干涉，刮扳机与装载机构分开控制，避免装载机构和刮板运输负荷过大造成死机现象，锚杆动力源与主油泵电源，实现单元设计。装载机载液压锚杆机，掘出顶板即可及时支护，实现既打顶锚杆又能打帮锚杆，迎头最小支护间距为200mm的综合掘进机械。②掘进机的的检修方面，防止液压油的污染，给液压系统造成堵塞、泄露，加油方式改为自吸式。装载机构用三爪转盘，单独逐个马达带动。为解决液压油的起热现象，在掘进机的油箱内加装冷却器。各油缸的外露部分及液压件应加防护装置。在重载情况（如遇到硬岩）时可通过慢速进给降低切割载荷，以切断硬岩，减少停机。截割头采用国际一流技术，设计单刀力大，截齿布置合理，破岩过断层能力强。③电器方面，具有回路多，控制容量大，易维护。保护和显示融为一体，全自动故障诊断和动作检测、过流、过载、断相、互不平衡、漏电、闭锁、过压和先导误动作的控制系统，可显示控制电机负荷、运行状态、故障情况、启动器系统自控和主控箱温度等，便于检修和查找处理问题。另外，安全方面，必须有预警报装置和照明照明装置，及机载式瓦斯断电仪。另外综掘机上还必须具备内外喷雾装置，掘进机两侧必须有急停按钮等安全保护设施。最后，综掘机效率。综掘机械的“二运系统”如能采用双面运输胶带机，可以减少工人的劳动强度，支护材料也可以实现机械化运输。购置半煤岩掘进机，可以实现支护、掘进一体化，一次性全断面快速掘进，提高工效。实现掘进机械钻进、截割、装运、降尘、支护一体化，就能够提高掘进效率，实现快速掘进的目的，以达到矿井安全生产的需要，确全矿各项经济指标的完成，进而保证整个矿井的高产高效。可选配独立的锚杆动力接口单元，为锚杆钻机提供动力，提高锚固作业效率。

3.改进技术

实际使用发现，综掘机的缺陷主要表现在爬坡能力、液压系统、行走机构、水冷却系统、切割效率等方面。有研究表明：改进行走减速器构造、加大行走马达功率、增大行走油泵的流量和增加向上推移油缸等措施来提高掘进机的爬坡能力。例如，由于EBZ-90综掘机的稳定性差，在EBZ-90左、右行走装置履带前部加装了两个无杆腔辅助油缸，油缸底部通过连接板用4条Ф30强力螺栓与履带支架固定，在油缸顶端加装托顶装置。在使用时将铲板和后支撑支起后将两个辅助油缸升起，使托顶装置与巷道顶板紧密接触，并且压力达到4MPa，相对来讲增加了掘进机的重量，使EBZ-90半煤岩综掘机的稳定性得到了大大提高。目前大部分掘进机的液压系统大多采用定量泵和多回路换向阀的形式，使用该系统的掘进机工作室能量损失大、系统发热量大、封闭元件易老化，这些问题则可以将液压系统改为负载敏感变量泵和负载敏感多比例多回路换向阀形式得到解决。部分机型的水冷却系统由于分支较多，而导致冷却效果不佳，可以具体的结合所选机型进行有针对性的改造。例如，针对淮南矿防尘水及运行环境的实际情况，在EBZ-90综掘机水路系统基础上对EBZ-90半煤岩综掘机的水路系统进行了改进，其改造方案如下：

①在总水路上加一安全阀（设定2.5MPa），有效地保护了切割电机免受强压水的冲击。②将分水三通改为配水阀，便于动态调控冷却水（引射和外喷雾）水量。③在冷却器出水侧附加了一个三通，在保证外喷雾的前提下将工作面不需要的水通过胶管引流到掘进机后方通过潜水泵将水排出掘进头，降低掘进头面积水。

总之，随着综掘机在矿矿井中的应用，掘进速度明显加快。综掘机是综合机械化掘进工作面内最重要的机械设备。综掘机的高效运转时是实现工作面掘进目标的根本基础。根据矿井的地质条件，有利于合理选择综掘机型号，而对综掘机的构造结合当地的施工条件加以改进和改良，才能发挥综掘工作面的最大生产能力及实现安全生产。为矿井的高产、稳产夯实了基础，也为矿山的长远发展攒足了后劲，取得了较好的经济效益和社会效益。

【参考文献】

[1]朱仲连.工程机械维修新理念[J].工程机械与维修，2005，（13）.

[2]刘斌，艾光华.关于矿产资源综合利用问题的探讨[J].矿业工程，2006，（02）.

[3]王相君.煤矿机电质量标准化存在的问题及对策[J].科技资讯，2010，（04）.

[4]曹利波.浅谈矿用产品企业标准普遍存在的问题[J].煤矿安全，2008，（10）.