EBZ-160型掘进机掘锚护一体化改造

2019-08-17李松恩

山西焦煤科技 2019年5期

李松恩

(山西煤炭进出口集团科学技术研究院有限公司山西太原 030000)

腾晖煤业2-105工作面衔接紧张，目前煤矿井下巷道支护主要方式为锚网梁、锚索联合支护，在掘进机掘进完成后，人工操作单体风动锚杆打眼机、风钻，施工顶帮锚杆、锚索。在人工操作打眼设备时，存在很多缺点，诸如机械化程度低，掘进作业完成后需人工搬运打眼设备、连接管路，工序繁琐，劳动强度大效率低，永久支护工序多、占用时间长[1]；钻机钻杆夹钻现象比较严重，钻眼过程中经常出现煤粉量异常增加，将钻杆卡住，人工无法拔出，影响钻进效率；安全没有保障，用风动工具钻孔，人员必须靠近钻孔孔口工作，另外钻机配套管路比较复杂，极易发生安全事故。因此，为解决上述问题，对EBZ-160型掘进机机载支护进行改造加装锚杆钻机，同时对锚杆钻机及配套支护技术进行研究，充分利用综掘机自身液压系统，使综掘机实现掘进、临时支护、锚杆(索)打眼为一体，以提高掘进支护效率。

1 改造方案

在EBZ-160型掘进机的顶部和两帮安装机载临时支护装置，在掘进机截割部区域内安装锚杆钻机，为保证操作的连续性，不再增设液压系统，通过线路连接使其与掘进机主机共用一个液压系统。其中，机载临时支护装置与锚杆钻机通过专用联接装置分别固定于掘进机截割部顶部和截割部升降油缸连接销子上，工作时，通过控制截割部的行走，进行锚杆机钻眼支护，实现掘锚护一体的施工工艺。

2 EBZ-160型掘锚护一体机工作方式

改造后的EBZ-160型掘锚护一体机能够在掘进的过程中进行超前支护，通过对巷道顶部及两帮围岩松动区打眼、锚装锚杆，实现临时支护，有效地保证了安全生产，实现了掘进工作面快速推进的目的。EBZ-160型掘锚护一体机具体工作方式包括液压系统的运行、顶网及托梁辅助安装及超前支护和锚杆锚索的安装。

2.1 液压系统工作方式

EBZ-160掘锚护一体机液压系统由综掘机泵站、执行元件、管路、阀组4部分构成。掘进时，锚护部分闭锁，所有元件无液压动力源，不动作；支护时，闭锁阀处于“支护”位置，掘进机执行机构无液压动力源，不动作，支护部分通过操作各执行元件控制阀组进行控制，实现机载锚杆钻机钻眼装锚及超前支护工序[2].

2.2 顶网及托梁辅助安装及超前支护工作方式

工作时根掘支护需要调整好掘进机位置，将预先准备好的顶网及托梁放置在超前支护顶梁上，再利用顶梁伸降油缸将顶梁伸到需要高度，操作升降阀组使超前支护顶梁加载到预定支撑力，起到超前临时支护作用，然后打设锚杆，完成顶网及梯梁的安装。支护完毕后收回超前支护顶梁。

2.3 锚杆锚索安装工作方式

通过操作阀组控制机载钻机的导轨伸缩使钻机打开、旋转处于预定安装位置下方，放置钻杆，操作钻机推进阀，在钻杆接近钻孔位置的同时，微调机载钻机的方向和角度，确认位置正确，然后施工。

3 EBZ-160掘锚一体机主要特点及适用条件

3.1 主要特点

1) 锚护机与掘进机共用同一个液压系统，操作人员可通过伸缩臂控制锚护机与掘进机的移动，实现掘进机与锚杆机位置的转换，操作工艺简单。掘进机掘进时，锚护机可折叠在截割臂上，随着掘进机的推进而向前移动，能够有效地避开截割作业[3]，相较于传统的“先掘后支”工艺，减少了设备搬运量，提高了掘进效率。

2) 在不增加其他动力源基础上，在EBZ-160综掘机截割臂上增设两部锚杆机(增设的锚杆机可以实现的一次最大钻孔深度为1.47 m)，在掘进过程中，可对巷道顶板、侧帮及时锚装，进行临时支护，降低了劳动强度，将整机掘进开采效率提高15%以上，实现了掘锚护一体化[4].

3.2 适用条件

EBZ-160掘锚护一体机主要用于国内煤岩、半煤岩以及软岩巷道的快速掘进，适用于煤岩硬度f≤7.5、掘锚高度为3.1～4.4 m、最大定位截割断面≤33 m2、巷道宽度在3.5～5.0 m的矩形及小倾角梯形巷道。

4 EBZ-160掘锚护一体机工程实践

4.1 巷道断面

腾晖煤业2-105工作面2-1052掘进巷道为全煤巷，煤层上部基本顶为细粒砂岩，直接顶为泥岩，围岩受104工作面采动影响，顶板局部破碎，但顶板基本稳定。巷道断面为矩形，巷道掘进高度3 500 mm，净高为3 400 mm，巷道掘进宽度5 000 mm，净宽4 800 mm，巷道掘进断面积17.5 m2，净断面积16.32 m2，采用锚网梁、锚索联合支护。巷道断面图见图1.

图1 2-1052巷道断面图

4.2 支护参数

顶部选用d20 mm×2 500 mm左旋高强螺纹钢锚杆，两边肩角锚杆距巷帮250 mm与顶板夹角为75°施工，其余锚杆垂直于顶板施工，呈“六·六”矩形布置，间排距为900 mm×900 mm，每根锚杆配CK2340和Z2360树脂锚固剂各一条。桁架采用d12 mm圆钢制作，锚杆垫片采用拱形高强度托板，规格为150 mm×150 mm×6 mm，配调心球垫及减磨垫圈[5].

帮部选用d20 mm×2 500 mm左旋高强螺纹钢锚杆，上部肩角锚杆距顶板200 mm与巷帮夹角为75°施工，其余锚杆垂直于巷帮施工，呈“四·四”矩形布置，间排距为1 000 mm×900 mm，每根锚杆配CK2340和Z2360树脂锚固剂各1条，桁架采用d12 mm圆钢制作，锚杆垫片采用拱形高强度托板，规格为150 mm×150 mm×6 mm，配调心球垫及减磨垫圈。

锚索选用d21.6 mm×8 200 mm钢绞线，垂直顶板打设，呈“二·二”矩形布置，间排距2 000 mm×1 800 mm，每孔配1条CK2340及3条Z2360树脂锚固剂。托板规格为300 mm×300 mm×14 mm拱形高强锚索钢板，巷道全断面铺设菱形网，每隔50 m全断面敷设双层绝缘网。

4.3 施工工艺

腾晖煤业2-1052掘进巷采用全断面一次成巷施工工艺。通过EBZ-160型掘锚护一体机掘进完成割煤工序，通过加装在掘进机顶部及两帮的的机载锚杆钻机打眼、锚装锚杆完成支护工序。掘锚护一体化施工工艺流程为：截割→临时支护→铺顶梁挂网→打注顶部锚杆及锚索→铺帮部网及打注帮部锚杆→清底出煤→下一个循环。

5 施工效果

EBZ-160型掘锚护一体机在腾晖煤业2-1052掘进巷道应用后，减少了掘进与支护的换位作业时间，实现了连续性作业，降低了职工劳动强度，缩短了锚杆打眼、锚固时间，提高了掘进效率，使煤巷工作面单体锚杆打眼时间缩短至3 min以内，月度单进水平达到300 m/月以上，掘进开采效率提高15%，缩短工期约2.5个月，最终实现2-105工作面衔接超前完成，节省劳务费用约85万元，节省燃料及动力费用约19.539万元。