掘锚机组高效快速掘进系统的实践应用研究

2020-02-18史峤

机械管理开发 2020年6期

史峤

（大同煤矿集团大斗沟煤业有限公司机掘二队，山西大同 037026）

1 工程概况

同煤集团大斗沟煤业公司位于大同市西南21 km处，始建于1957 年，经多次技术改造，当前煤矿生产能力为180 万t/年。当前为了解决煤巷掘支矛盾，必须提高煤矿掘进效率。对大斗沟煤业公司的地质情况分析可知，该矿的掘进区域属中厚煤层，煤层结构相对简单，整体为平缓单斜构造；上覆基岩较厚，无断层，顶板完整离层、破碎，顶底板总体属于半坚硬岩石；巷道断面为矩形，宽度不小于5.4 m，高度不小于3.5 m。基于该地质条件较为适合掘锚机组的施工作业条件，决定开展“掘锚机组高效快速掘进系统”的实践应用研究[1]。

2 掘锚机组高效快速掘进系统的设备配制

掘锚机组高效快速掘进系统由掘锚机组、履带式转载破碎机、10 臂锚杆钻车、可弯曲带式转载机和迈步式自移机尾等构成，并集成通风除尘，供电、控制通信等设备组成。在适宜的巷道围岩条件下，掘锚机只负责掘进，支护任务由10 臂锚杆钻车一次集中完成，可大幅提高作业效率。下面对掘锚机组高效快速掘进系统的设备配制、技术参数、技术特点进行分析。

2.1 系统设备的配制分析

2.1.1 JM340 型掘锚机组

系统采用JM340 型掘锚机组，主要由截割部，转载部、运输部、行走部，锚钻系统，电气系统、液压系统和集尘系统等几部分组成。该设备是快速掘进巷道的龙头设备，集落煤、运煤、履带行走和锚杆支护于一体，采用全宽的可伸缩截割滚筒，保障成巷速度与工程质量，机载6 台锚杆钻机，可同步完成掘进和支护作业。该设备具有技术特征：

1）截割、锚护同时作业。掘锚机截割时底盘静止，采用滑移式机架指进截制系统进行掏槽，有效增大截割推进力和减小履带对地面的碾压破环。截割的同时临时支护装置支撑顶板，为锚护等作业提供了稳固、安全的工作平台，实现了截割、锚护平行作业。

2）巷道断面一次成型，效率高。截割系统用可伸缩的横轴截割滚筒和采掘高度自动识别系统、通过滚筒的伸缩和截割高度识别实现断面的一次成型，巷道断面成型精度高、误差小，大幅度降低人工截割操作难度，据高巷道成型质量标准化。

3）工况检测和故降诊断技术。开发了工况检测和故障诊断系统，具有监控电流、电压、电机功率、油温油位油压等的自动监测、存储、显示、报警及故障示等功能[2]。

2.1.2 ZPL1200/207 履带式转载破碎机

系统采用ZPL1200/207 履带式转载破碎机，由转载部、破碎部、输送机、底盘、电气系统和液压系统等几部分组成。主要具有缓冲、转载、破碎和牵引等功能；跟随掘锚机组前进并接受来自掘锚机的落煤，经缓冲破碎后转运到其后的可弯曲带式转载机上，同时推动可弯曲带式转载机移动；可伸缩铲板式转载部可对底板浮煤进行清理；采用滚筒式破碎机构，破碎粒度可调。该设备具有技术特征：

1）集破碎、转载、牵引可弯曲胶带机移动等功能于一体。将自掘锚机截割下来的煤炭进行初级破碎，并均匀地转运至自适应带式转载机上，以满足自适应带式转载机对煤的块度要求。通过牵引装置可弯曲带式转载机行走。采用齿式破碎，破碎能力大，采用双驱动输送系统，运输能力大。

2）装载部具有伸缩功能。装载部可伸缩，在提高巷道适应性的同时最太限度地提高装载能力，铲板可前、后滑移装煤，减少破碎转载机和自适应带式转载机的工作循环次数，高效清理底板浮煤。

2.1.3 CMM10-30 型10 臂锚杆钻车

系统采用CMM10-30 型10 臂锚杆钻车，由顶锚钻臂、侧帮钻臂、除尘器、履带底盘、电气系统、液压系统组成。设备机载6 个顶板钻臂、4 个侧帮钻臂，10 台钻臂同时对顶板、侧帮进行锚杆支护，其履带式底盘骑跨在可弯曲带式转载机上移动，实现掘、锚、运平行作业。并且是整个系统的集控中心，掘锚机组和履带式转载破碎机的操作均位于10 臂锚杆钻车之上。该设备具有技术特征：

1）全断面一次支护，支护效率高、质量优。整机集成6 套顶锚钻臂和4 套侧锚钻臂，能够同时完成整个巷道中的锚杆支护。一人多机操作的布置方式，操作人员互不干扰实现有序操作，提高巷道支护效率和支护质量。

2）锚钻采用干式除尘技术，保证巷道良好的工作环境。采用干式机械除尘机构，在设备上搭载有多级串联的不同形式的除尘器，通过多级分离、落尘、过滤形式使钻孔所产生的粉尘落在固定的容器中，从而达到除尘目的。

3）跨骑式底盘机构跨骑于可弯曲胶带机之上，可弯曲胶带机可以在锚杆机底盘下自由通过，锚杆机的锚护作业与掘进、运输工序互不影响，实现掘、锚、运平行作业。

2.1.4 4DZY100/160/135 型可弯曲带式转载机

系统采用DZY100/160/135 型可弯曲带式转载机，主要由装载部、卸料部、柔性段、胶带、动力站几部分组成。能够实现移动过程中的弯曲运输，满足系统变向掘进联巷、切眼的功能需求；架体下方安装有行走胶轮及油气悬挂装置，对底板适应能力强；胶带采用变频调速多点驱动，最大运力达1 600 t/h，并对启动、张紧过程进行自动控制。该设备具有技术特征：

1）可实现定点弯曲，跟随掘锚机的转弯，对底板适应能力强。相邻弯曲胶带架间采用关节轴承连接，每节弯曲胶带架之间可水平、垂直摆动一定幅度，使整机可跟随掘锚机转弯，实现系统开掘联巷、硐室。

2）多点驱动，自动张紧。该自动张紧功能采用电气控制，通过压力传感器监测自动油缸压力，根据启动、运转和停机等胶带机不同工况，对胶带进行自动张紧[3]。

2.1.5 DWZY100/2000 型步式自移机尾

系统采用DWZY100/2000 型步式自移机尾，主要由稳定支撑部、机尾部、转载机导向部、刚性架、轨道、电气系统、液压系统等部分组成。采用马蒂尔式运动机构，能够实现可伸缩胶带机的快速延伸；自带刚性架，与可弯曲带式转载机长距离重叠搭接，并兼作设备列车；采用自铺轨道技术，降低了刚性架移动过中的移动阻力，移动效率高；具有左右调偏功能，采用遥控操作，能够极大地减小延伸胶带过程中的设备调动，降低人员劳动强度。迈步式自移机尾。该设备具有的技术特征：

1）与可弯曲胶带机快选搭接。采用迈步式自移机构，移动效率高；与可弯曲式转载机长距离重叠搭接，最大接行程可达150 m。

2）刚性架可兼作设备列车。除尘系统、材料列车、移动变电站等设备均可跨骑在刚性架之上，随着刚性架同步前移。

3）具有左右调偏功能。在迈步机尾架上设计了两组调偏机构，通过调偏举升油缸先将迈步端头抬起，然后在调偏推移油缸的作用下实现迈步自移机尾的左右摆动调偏。