EBZ135CT 防突除尘掘进机第二运输机的研制与分析*

张 磊，陈显然，孙章虎，王晓林

(1.中煤科工集团重庆研究院有限公司，重庆400039;2.瓦斯灾害监控与应急技术国家重点实验室，重庆400039)

0 引 言

EBZ135CT 型悬臂式掘进机是针对粉尘和瓦斯突出问题比较严重的中小断面半煤岩巷道快速掘进而设计的，适用断面范围在7.5 ～21 m2之间。该机型是集掘进机、多功能除尘装置和防突钻机于一体的新型综掘设备，对保护煤矿一线工人的人身安全和身体健康，提升煤矿安全作业具有极其重要的作用。

EBZ135CT 在设计上具有以下独创之处:独特的泵站设计，在泵的出口增加高压过滤器，高压过滤器与泵的管路连接方便、可靠;高压过滤器的维护、更换滤芯操作方便;行走部牵引力增大、配合独特的铲板结构设计，保证在工作中铲板能有效清底，履带板采用特殊材质铸造，保证在掘进机行走部牵引力增大后不被拉断;第一运输机采用独特的防卡设计，在第一运输机后溜槽回链腔底部及主铲板底部回链腔底板增开回链散料漏料孔，避免矸石堵塞刮板回链腔，降低第一运输机卡链频率;掘进机后泵为钻机提供动力源:减少了钻机的配置(不需要单独的泵站)，方便选配手持式和座架式钻机，以便用手持式钻机打碛头检验孔或用座架式钻机打瓦斯抽放孔、探水孔;掘进机操作台内部2 组多路阀采用错位、立式、面对面安装，节省安装空间、方便液压系统的安装、调试、维护;在掘进机操作台上集成液动除尘器控制阀;由掘进机泵站后泵为液动除尘器马达提供动力源，驱动除尘器叶轮抽吸掘进工作面粉尘，改善作业环境;掘进机操作液控手柄采用独特布置，各液控操作手柄间增加一定厚度的垫块，增大液控操作手柄间的距离，方便独立操作每个液控手柄。掘进机电气操作箱采用在操作台上倾斜布置，极大地方便掘进机司机操作和观看电气操作箱面板显示信息;座椅采用独特的单扶手设计，极大地保证操作者的安全，并方便操作各控制手柄;液压系统泵、马达泄漏油采用单独的泄漏油箱，使得泵、马达产生的磨屑在泄漏油箱沉淀，不进入主油箱，极大地保护了液压系统各元件。

EBZ135CT 防突除尘掘进机第二运输机又名带式转载机，是实现煤矿井下巷道掘进设备与后配套运输设备之间物料转载的输送设备，是可以随着掘进设备纵向整体移动并能够满足巷道快速掘进时要求物料快速转运的新型带式输送机［1-5］。

煤矿用带式转载机是掘进设备与后配套运输系统之间的转运设备，是巷道快速掘进的必须设备。带式转载输送机虽然研制开发了多年，但到目前矿方使用过程中仍存在很多问题。如输送带的寿命、机身刚性、运输能力、延续皮带时转载机的固定、行走掉道等［6-10］。与现有的带式转载机技术相比，EBZ135CT 掘进机第二运输机集成了液压支撑器、减轻煤矿工人劳动强度、提升安全保障方面实现重大突破:在转载机上集成液压支撑器;皮带小车在后配套运输机上偏摆、移动灵活;转载机机身刚性好、减少机器的维护强度。

第二运输机集成的液压支撑器，采用掘进机液压力作动力源，在移动轨道时支撑转载机。在设计技术方面，将采用数字样机技术，构建虚拟样机，使设计验证减少对物理样机的依赖，提高产品设计质量、降低产品开发成本及缩短产品开发周期。

1 第二运输机结构组成及功能特点

如图1 所示，EBZ135CT 型防突除尘掘进机的机体由13 个部分组成，即“五部一机6 个系统”。“五部”即截割部、铲板部、本体部、后支承部和行走部;“一机”指的是第一运输机;“6 个系统”即电气系统、液压系统、水系统(内外喷雾除尘系统)、风机除尘系统、物探防突系统和集中润滑系统。

第二运输机是与EBZ135CT 型悬臂式掘进机相配套使用的专用物料输送设备，在中小断面半煤岩巷道的掘进作业过程中，能够实现煤矸等散状物料的快速转运。结构如图1 所示。

第二运输机是以电动滚筒作为驱动装置的连续运输设备，主要由机尾架、电动滚筒、受料斗、机头架、托辊、中间架、过渡架、输送带、机尾架、清扫装置、小车、改向滚筒和涨紧装置等机构组成。

图1 EBZ135CT 型防突除尘掘钻一体机及其第二运输机Fig.1 EBZ135CT outburst prevention and dust removal road header and its second conveyor

该型带式转载机在结构设计和功能上具有如下特点:机尾由改向滚筒、清扫装置、机尾架等组成;机架(包括机头架、机尾架、中间架和过渡架)由合金矩形钢管焊接而成，结构简单，拆装方便;驱动滚筒外层包胶，磨擦系数大，初张力小;整机结构设计合理、机械强度高、可靠性高、拆装维修方便、实用性强。

EBZ135CT 防突除尘掘钻一体机第二运输机的主要技术参数见表1.

2 第二运输机带式转载机出厂调试即安标定型检验

2.1 设备调试定型检验项目

检验项目包括:设备外观质量、带速、输送量、空载功率、平稳性、输送带跑偏量、设备噪声和清扫器清扫效果。

2.2 设备安标定型检验

第二运输机带式转载机安标定型检验结果如表2 所示，安标定型检验现场如图2 所示。

检验结论:根据检验依据所列项目的要求，所检样机的安全标志定型检验合格，设备达到小批量生产的基本要求，性能优良。

表1 第二运输机关键技术参数Tab.1 Key technical parameters of transshipment belt conveyor for coal mine

图2 第二运输机带式转载机安标定型检验现场Fig.2 Security badge and type approval survey scene of belt conveyor

表2 第二运输机带式转载机安标定型检验报告Tab.2 Security badge and type approval survey report of belt conveyor

3 第二运输机带式转载机工业性试验

3.1 工业性试验大纲

3.1.1 试验地点

试验地点设在重庆市松藻煤电有限责任公司石壕煤矿N1632 上工作面。

3.1.2 工作面地质条件

N1632 上工作面位于羊叉滩背斜西翼。上部对应N1631 上对拉工作面采空区;北边上部对应N1631 北工作面采空区，本层未布置巷道;东为N三区6#层轨道巷、N 三区7#层轨道巷，N 二区空区;南与N1630 采空区、N1730 采空区为邻;西为N1631 下对拉工作面，目前正在布置巷道，预计2012 年年底能形成回采工作面;下部对应N 三区1#，2#，3#瓦斯巷、+210 水仓。

N1632 上工作面以M7 -2 为主采层(图3)，灰黑色，较脆，暗煤为主，内生裂隙发育。煤层为简单结构的薄煤层，总厚1.2 ～1.3 m，平均总厚1.25 m，煤层倾角在5° ～12°，平均倾角9°.煤层情况主要依据N 三区7#层轨道巷实际揭露煤层情况结合地勘报告图纸进行推测。

N1632 工作面位于+380 下山水平，新开拓的北三区南翼，主石门以北。该工作面为倾斜长壁布置。工作面煤层产状:287°，煤层倾角5° ～12°，平均9°，煤厚1.2 ～1.3 m，平均1.25 m. 根据N1631 上工作面实际揭露构造情况，预测N1632 上工作面回风巷将遇2 条断层，断层具体参数见表3.

表3 N1632 上工作面回风巷断层参数表Tab.3 Return air lane fault parameter table of N1632 up-face

3.1.3 工作面现有主要配套设备

N1632 上工作面主要设备见表4.

表4 工作面主要设备Tab.4 Main equipments of the heading face

3.1.4 进场组织形式

进行样机工业性试验的第二运输机带式转载机和EBZ135CT 型掘进机安装在N1632 工作面距机巷开口点80 m 处，开始开拓巷道时掘进机后不挂接二运，用刮板输送机直接输送煤矸，待掘进距离足够布置第二运输机时，将第二运输机挂接在掘进机后二运回转台上，安装固定式皮带运输机，从而形成一套完整的综掘巷道煤矸转运系统。

图3 N1632 煤岩层柱状图Fig.3 Coal strata histogram of N1632

3.1.5 试验时间和预期目标

第二运输机带式转载机在N1632 工作面连续试验3 个月，试验具体时间安排从2013 年6 月起到2013 年8 月止。正常掘进情况下完成双方商定的3 个月总进尺达到660 m，要求EBZ135CT 型掘进机与第二运输机的配套能够协调工作，重点考察DZQ80/24/11 煤矿用皮带转载机的、可靠性稳定性、潜在故障点的抗破坏能力(转载机机身刚性)、皮带小车在后配套运输机上的偏摆幅度、机身移动灵活性、张紧装置在整个行程范围内的移动灵活性和可调整性以及外购件的使用寿命等。

3.2 工业性试验结果分析

第二运输机煤矿用带式转载机工业性试验现场如图4 所示。

图4 第二运输机煤矿用带式转载机工业性试验Fig.4 Industrial test scene of belt conveyor

DZQ80/24/11 煤矿用皮带转载机安装到位后，历时3 个月的煤矿井下掘进工作面试验考核，3个月总进尺705 m(其中，第1 个月进尺约225 m，第2 个月进尺约244 m，第3 个月进尺约256 m)，超额完成了矿方规定的进尺要求，煤矸总输送量达到近18 000 t.

试验过程中，DZQ80/24/11 煤矿用皮带转载机运行平稳可靠，没有发生严重的机械故障，潜在故障点均未出现破坏，皮带小车在后配套运输机上的偏摆幅度小、机身移动灵活、张紧装置在整个行程范围内移动灵活且易于调整，煤矸等散状物料的转运能力强。在掘进机正常运转的情况下煤矸物料实际输送量最高可以达到200 t/d，巷道平整的情况下每小时煤矸输送量最高可达215 t·h-1.在巷道倾角为12°的下山掘进中单位时间煤矸输送量最高可达190 t·h-1，转载机每天煤矸输送量(估算值)如图5 所示。

以掘进机平均每天可连续工作8 h 计算，DZQ80/24/11 皮带转载机在工业性试验过程中的实际平均运输能力在25 t·h-1左右，这与240 t·h-1的理论输送量相去甚远。造成如此之大差距的原因是工业性试验所在的掘进巷道为典型的中小断面人工架箱支护型巷道，掘进机每截割1.6 m 就需要停机支护，加上所处综掘巷道地质条件十分复杂，经常出现裂隙断层，人工支护十分困难，支护工作占据的时间达到整个工作循环的一半以上，严重制约了转载机输料性能的发挥。

图5 N1632 工作面每天煤矸转运量Fig.5 Everyday coal and refuse freight volume of the N1632 heading face

4 结 论

第二运输机设计性能的优劣在很大程度上影响和制约着EBZ135CT 防突除尘掘钻一体机在开拓巷道时煤矸等散状物料的转运速度和效率，第二运输机煤矿用带式转载机不仅结构可靠而且性能稳定，在出厂检验和工业性试验应用过程中也表现出了故障率低、拆装方便快捷、调整简单和易于维护等诸多特点。

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