掘锚机技术初步研究

张晓东

佳木斯煤矿机械有限公司设计研究院

掘锚机技术初步研究

张晓东

佳木斯煤矿机械有限公司设计研究院

本文描叙了掘锚机的内在含义，介绍了国外掘锚机的最新使用情况，从煤矿掘进装备领域的技术进步、煤炭行业的技术进步及提高回采率等三个方面论述发展掘锚机技术的重大意义，从切割、支护、除尘等方面论述了掘锚机的几个关键技术，论述了掘锚机技术先进性和创新点。

掘锚机技术；先进性；创新性

掘锚机技术成熟于上世期90年代，它成功地把横滚筒全宽截割机构、装载运输机构、多台锚杆机、履带行走机构和临时支护顶梁组合成一台机器，可以安全地连续不断进行掘进或房柱式采煤作业，为长臂综采工作面单巷或多巷快速掘进创造了良好条件，是高产高效综合机械化矿井的理想配套设备。

一 掘锚机技术对行业技术进步及发展的意义

1 促进煤矿掘进装备领域的技术进步

二十多年来我国掘进设备由简单的打眼放炮发展为煤巷、半煤岩巷道悬臂式掘进机系列约十几种机型，有力地推动了采掘机械化技术的发展，但是，我国煤矿掘进装备发展的技术途径基本是增加装机功率和机重，技术趋于单一，煤矿掘进装备技术没有质的变化，基本处于上世期80年代末国外同行业水平。掘锚机的研制将通过消化、吸收国外先进技术，使我国现有掘进装备的技术水平有新的飞跃，填补国内空白，并赶上国际先进水平。

2 推动煤炭行业的技术进步

①提高掘进速度，缓解采、掘比例失调的矛盾，保证采区正常接替。

目前，随着大功率采煤机的不断推广使用，大中型矿井正在积极发展高产高效、一矿一面的集约化生产匕模式。提高掘进速度，使掘进、采媒速度协调，降低巷道维护费用和掘进成本愈发重要。据统计，一个日产万吨工作面，煤层厚为3m，每天所需的巷道平均推进速度为27m，每月为810m，按照掘进超前采煤的要求，现有的悬臂式掘进机的作业方式是无法实现掘锚高效联合作业，严重影响掘进效率，不能满足掘进超前采煤的要求，从而影响采面接替和煤矿生产。

②掘锚机可促进采煤方式的多样化

目前我国许多矿区已开始学习世界上先进采煤国家的经验，在开采方法上实现长壁和房柱的联合、掘进和回采的统一，在长壁工作面两侧各布置3—4条巷道。可用掘锚机进行房柱式开采，然后再进行长壁工作面开采。

③国内急需掘锚机提高回采率，有效回收煤炭资源。

国内普遍采用长壁开采方式，三下煤、边角煤均无法有效开采，使用掘锚机可以进行房柱式开采，对提高回采率、资源利用率，直接为煤矿产生经济效益具有积极作用。除使用连续采煤机成功的神华矿区外，以兖州矿区南屯矿为例，采用房柱式开采月进尺达2000m，同时回收了”边角煤和”三下煤”约两千万吨。因此，从长远的眼光来看，该机组在国内的市场前景十分广阔。

二、掘锚机的关键技术研究

掘锚机的关键技术主要围绕实现截割、锚杆支护联合作业展开，结合国内外先进技术，进行攻关研究。可采用连续采煤机的摆臂截割形式，机载2台顶锚杆钻机和2台侧帮锚杆钻机，一台机载湿式除尘风机，一套临时支护安全梁，使整个掘锚联合装备在进行截割的同时，进行钻孔，锚杆的安装等作业。主要内容如下：

1 掘进和锚杆支护联合作监的机型总体设计

①优化、确定高效掘锚机总体技术参数；主要包括整机外形尺寸、总重量、总功率、切割功率及巷道断面大小等；

②针对截割传动方式、升降臂最大抬起角度及最大截割高度、装载部的结构，确定2台顶锚杆钻机在整机上的布置方式、结构设计和动力匹配；

③根据现场使用条件、机身高度及有效空间确定机载除尘风机的布置、固定方式，确定吸风口的形式；

④操纵台和材料库的数量确定及结构设计．

2 一次截割成形的横滚筒全宽截割机构和传动机构设计

掘锚机的截割传动系统不同于悬臂式掘进机（包括纵轴、横轴），在截割滚筒（或截链）驱动方式和支承方式上有一定的技术难度，主要内容如下：

①双电机驱动横滚筒式截割头优化设计（齿座、截齿及布置形式）；

②双驱动截割减速器及传动方式设计；

③截割滚筒伸缩机构设计；

3 具有联合作业功能的顶板、侧帮锚杆钻机作业方式和结构设计

①比较二台锚杆钻机和四台锚杆钻机同时支护作业的可行性，确定最佳方案；

②二台或四台锚杆钻机的功率匹配、结构设计。

4 高效机载除尘系统设计

①针对机器最大截割断面对通风、除尘的要求，确定机载除尘风机处理风量、与主机的动力匹配；

②机载除尘风机的混流式风机、振弦栅、喷雾除尘装置等结构和吸风口位置的设计；湿式除尘机，能有效吸收巷道掘进时的粉尘，粉尘经风机中的湿式除尘系统随截割下来的煤岩运走，净化巷道空气，保障工人身体健康。同时，设备操作简单，大大减轻工人的劳动强度。

5 高效掘锚联合装备比连续采煤机的功能更加完善

掘锚机是连续式采煤机与锚杆支护两用机，其设计宗旨是让锚杆装置靠近截割滚筒，使机器同时进行截割、支护和除尘。通常，连续式采煤机没有机载锚杆钻机，装锚杆不能和掘进联合作业，一次采全宽的巷道不能及时支护，对于巷道顶板条件不好的巷道，影响作业安全，需停机进行锚杆支护作业，影响掘进（采煤）进度，且不能实现单巷掘进。

三、掘锚机在技术上将达到或接近国际先进水平

目前，掘锚机的代表产品有奥地利奥钢联公司生产的ABM20型、ABM12型、ABM14型、ABM30型掘锚机，乔伊公司生产的12ED15掘锚机，德国Paurat公司生产的E230型掘锚机。

四、掘锚机技术创新性

l 通过对机型的总体设计，使掘锚机的连采部件与机载锚杆钻机、机载除尘风机之间结构设计简单、合理，动作协调，不干涉，实现掘进、锚杆支护联合作业。该技术是我国煤巷掘进设备中尚未采用的技术。

2 结合我国煤巷掘进和锚杆支护施工工艺，对宽截割机构、装运机构、以及截割滚筒支承和推进机构的创新设计，具有独特设计原理和技术。

3 高效机载除尘技术，包括大风量湿式除尘机和高效外喷雾技术，具有技术独占性。

4 掘锚机研制成功，将大幅度提高掘进速度，平均月进可达1000米，年成巷10000米以上，具有相当高的技术创新性。