矿用掘锚一体机的应用

2020-03-23许赟莉

机械制造 2020年12期

□ 许赟莉

山西煤炭运销集团阳泉有限公司山西阳泉 045099

1 矿用掘锚一体机简介

矿用掘锚一体机是一种实现煤矿掘、锚、护机械一体化的设备,具有如下特点:① 全机械化作业,有效减轻工人劳动强度,提升作业效率;② 无线遥控,操作人员可选择安全的位置进行作业,降低工人操作安全风险;③ 适应能力强,适用于各种形式的巷道锚护[1-4]。

矿用掘锚一体机是目前国内岩巷掘进中一种快速、高效、安全的装备,已在全国各大煤矿广泛使用。笔者公司各煤矿正在通过整机采购和改装两种方式大力推广应用矿用掘锚一体机。

2 掘进方式

随着我国煤矿机械化程度的不断提高,巷道掘进方式也在更新换代。目前,煤矿采用的快速掘进方式主要有悬臂式掘进机与锚杆钻机配套作业、连续采煤机与锚杆钻车配套作业、掘锚一体机掘进三种[5-8]。

由于我国煤矿地质条件普遍较差,顶板破碎,空顶距小,因此必须实行掘锚交替作业。掘进作业中锚杆支护速度慢于掘进机截割速度,严重制约掘进效率。为了有效解决掘进效率低、工人劳动强度大、机械化程度低等问题,使用矿用掘锚一体机,实现巷道的快速掘进。矿用掘锚一体机实物如图1所示。

▲图1 矿用掘锚一体机实物

3 矿用掘锚一体机结构

矿用掘锚一体机主要由掘进机、锚杆钻机、临时支护机三部分组成,将掘进机的掘装功能与锚杆钻机的钻锚支护功能结合起来,实现截割、装运、行走、锚杆支护,达到掘支平行或交叉作业,可以快速掘进。

矿用掘锚一体机掘锚部分解结构如图2所示。

▲图2 矿用掘锚一体机掘锚部分解结构

4 矿用掘锚一体机特点

(1) 安全。临时支护机配置在掘进机截割部,有效避免巷道发生冒顶、片帮等事故对人员的伤害。机身布有除尘风筒,吸风口置于前部,增强了除尘效果,有效避免职业病。零空顶距及时护顶和机械锚装,替代原有前探梁临时支护方式,锚杆钻机操作阀在机身后部,为操作人员提供了安全防护[9-11]。

(2) 高效。锚护作业与截割作业实现完全闭锁,且互不干扰。截割、支护、锚装连续一体化作业,极大提高了掘进效率。行走部采用进口电机和减速机一体化总成结构,平均无故障工作时间是国产产品的两倍以上。截割头具有伸缩功能,单刀力大,截齿布置合理,破岩过断层能力强。

(3) 减员。锚杆钻机固定在掘进机上,不需要人工扶持,钻锚施工的人员有六七人即可,大幅减少了掘进操作人员数量。传统掘进与应用矿用掘锚一体机掘进工作人数对比见表1。

表1 传统掘进与应用矿用掘锚一体机掘进工作人数对比

锚杆钻机和临时支护为机载形式,减轻操作人员搬运锚杆钻机、操作前探梁、托网的劳动强度,有效提高了掘进效率,同时也减少了井下操作人员数量,实现井下快速掘进。

(4) 便捷。整机和左右两侧锚杆钻机均可加装遥控装置,使操作更加便捷。

(5) 提高锚固质量。锚杆钻机采用负载敏感比例控制,操控性佳,定位精度高。纵移机构采用滑轨滑座结构,刚性高,行程大。升降机构采用倍增结构,有效扩大锚杆钻机工作范围。钻杆前部有顶紧机构和夹钎机构,符合锚杆钻机的施工要求。以上结构提高了锚固质量,降低了劳动强度,并提高了操作人员安全性。

(6) 降低工人劳动强度。钻锚过程全部机械化作业,避免人工搬运、钻孔、人力预紧等操作,降低了工人的劳动强度,提高了工作效率。

5 矿用掘锚一体机的应用

根据煤矿现有掘进设备的使用情况,目前矿用掘锚一体机的应用有整机采购和改装两种方式。

燕煤公司程庄煤矿现有掘进机无超前支护和机载钻机,在掘进过程中易出现支护滞后和空顶作业等安全隐患,工作面衔接紧张的局面一直得不到有效解决。2020年,程庄煤矿计划采购两台矿用掘锚一体机,用于15307工作面巷道掘进,以彻底解决安全隐患,缓解工作面衔接紧张的局面。

对原有掘进机进行改装,使其具备矿用掘锚一体机功能,既可节约资金,又能提高掘进效率,解决掘进中的诸多难题和隐患。目前,笔者公司上社、二景、保安、和谐、皇后等矿井普遍采用这一方式。由于各矿设备和工作面现场条件不同,改造细节略有不同,以二景煤矿为例介绍改装情况。

二景煤矿对用于矩形巷道的135型掘进机采用加装龙门式锚护装置的方式进行升级改造。龙门式锚护装置在掘进机截割时缩回至回转台上方,对掘进机的截割工作无任何影响。截割完成后,掘进机停放在巷道中央位置,龙门式锚护装置推移至截割头前方,开始临时支护和打孔锚护工作,可实现一次支护打两排孔,排距为0～1.2 m,完成顶部锚索和两帮锚杆安装。临时支护可以实现前后左右各10°的调整,以适应倾斜顶板。改装后矿用掘锚一体机完成锚杆和锚索孔如图3所示。