掘进机破岩技术与作业线应用

马志国

前言

掘进机破岩是利用强大的机械作用力，将截割头旋转钻入煤（岩）体内，截割头上的截齿不断转动将煤（岩）破碎落下。截割头经上下和左右运动，可切割出所需巷道断面形状。

1、掘进机功能

巷道掘进机是集破煤（岩）、装载和行走于一体的综合掘进设备，有的掘进机还装有锚杆钻机或物探钻机等，在掘进时进行瓦斯、水的超前探测或巷道的锚固作业，以避免瓦斯突出、透水等重大事故。

1.1工作机构

工作机构由截割头、电动机、减速器、导轨架、回转油缸、升降油缸和伸缩油缸等部件组成。截割头分为纵轴布置和横轴布置两种形式，由电动机经减速器带动，进行落煤或破岩。

1.2装运机构

装运机构由装载和转运两部分组成。装载方式目前多为独立星轮式，转运部分使用刮板输送机。装运机构的特点是装载和转运是联动的，实现落煤（矸）的装载和转运。

1.3转载机构

为使掘进机能向不同运输设备卸煤，机后一般可安装转载机构。转载机构由带式输送机、带式输送机转座、升降油缸和回转油缸组成。带式输送机转座与掘进机主机架连接，转座由水平油缸推动可绕立轴向左右各摆动20°，以适应不同的卸载位置。安装在转载机后架下部的升降油缸，支撑转载机，又可方便调节转载机的卸载高度。转载机的主动滚筒用一台摆线式液压马达直接驱动。

1.4行走机构

行走机构采用履带式。实现掘进机整体的前进、后退及左右转弯等动作。

1.5喷雾系统

喷雾系统由内喷雾、外喷雾和引射喷雾器等组成。其主要作用是降尘，给截割头降温，实现安全切割煤（岩），改善作业环境。内喷雾的喷嘴按螺旋线布置在截割头，截割头切割煤壁时喷嘴也随截割头旋转，喷出的水雾渗进煤壁中，形式湿式切割；除降低煤尘外还可大幅度降低截齿温度，防止摩擦火花，确保生产安全。外喷雾布置在截割头后面的工作臂上，喷出的水雾扩散后将截割头包围，以提高降尘效果。引射喷雾器安装在工作机构导轨架前方的两侧，喷射水流形成的负压区使带有煤尘的空气被吸人并随水雾一起射向前方。

1.6液压系统

掘进机的装运、行走、转载等各机构均采用液压传动，由液压系统实现。

1.7电气控制系统

掘进机的供电及保护由电气控制系统实现。电气控制系统具有失压、过载、断相、短路、漏电闭锁保护和显示、截割负荷显示等功能，可保证掘进机安全可靠地使用。

2、全断面巷道掘进机作业线

主机上配备锚杆钻机，在掘进的同时可钻锚杆眼，安装锚杆，实现稿时支护，在距工作面20m的地方进行喷射混凝土作业；当采用金属拱形支架时，该机上配备的环形支架安装机也可以在掘进破岩的同时安装支架。全断面岩巷掘进机存在的主要问题是机体庞大笨重，拆装时间长，转移运输不方便，辅助作业时间长，机器作业效率低，动力消耗大，刀具寿命短，掘进咸本高，同时要求所掘进巷道的曲率半径大，对我国煤矿巷道长度，尤其是岩性变化、涌水、断层破碎等条件的适应性差，掘进速度明显偏低，其使用受到一定的限制。

3、局部断面掘进机作业线

3.1掘进机梭式矿车（或仓式列车）机械化作业线

该作业线主要由煤巷掘进机、梭式矿车（或仓式列车）、电机车组成。掘进机切割下来的煤经胶带转载机卸人梭式矿车（或仓式列车），然后再通过梭式矿车（或仓式列车）车厢底板上的刮板输送机逐渐运向后部，直至均匀装满仓车，然后由电机车牵引至卸载点。

3.2掘进机一吊挂式胶带转载机一矿车、电机车机械化作业线

为了提高掘进效率，减少调车次数和调车停机时间，在巷道转弯半径允许的前提下尽量先用长度较大（可容纳8～10辆矿车）的吊挂式胶带转载机。吊挂式胶带转载机一端与掘进机相连，另一端通过行走导轮吊挂在巷道顶板专设的单轨粱上，随掘进机向前掘进，吊挂式胶带转载机随着一起向前移动。该机械化作业线不能实现连续作业，掘进机工时利用率低，掘进速度与其他机械化作业线相比较低。同时，永久支架的安设质量要求比较严格，辅助工程量较大，在输送机运煤系统未建成前采用。

4、连续采煤机作业线

连续采煤机是一种既可用于短壁机械化开采及回收邊角煤，又可用于巷道快速掘进的采掘设备。它与掘进机结构上的不同之处在于其截割滚筒多为横轴式，宽度大，在液压缸控制下上下摆动，可一次掘出宽4m左右的巷道。巷道掘进机是用于单一巷道掘进，而连续采煤机则是多巷道同时掘进，并可实现掘、锚、装、运平行作业。连续采煤机掘进作业线一般由连续采煤机、梭式矿车和锚杆钻车组成。连续采煤机在第一条巷道作业时，锚杆钻机在第三条巷道打眼和安装锚杆。它往返于连续采煤机和带式输送机端头的给料破碎机之间，依次进行循环作业。在工作面作业人员基本相同的情况下，一台连续采煤机的掘进量相当于3台掘进机的掘进量。该掘进作业线适用于同时掘进多条巷道和大量横贯及断面较大的矩形巷道的怏速掘进，能满足配套设备的换位需要，且巷道顶板条件较好，可避免频繁换位而占用过多时间。

（作者单位：七台河职业学院）