矿用EBZ-160型掘进机掘锚护一体化改造探析

景 印

（晋煤集团寺河矿， 山西 晋城 048000）

引言

晋煤集团的寺河矿某工作面工程紧张，掘进机结束作业后，进行人工操作打眼装备，其中包括风钻、单体风动锚杆打眼机，施工顶帮锚索和锚杆。在这个人工过程中有较多问题和劣势，比如，钻机钻杆会出现严重的夹钻现象，钻眼时产生的中煤粉量过多，卡住钻杆，人工没有办法抽出，降低钻进的效率；较低机械化水平，人工搬运连接管路和打眼装备等，效率比较低，工作强度大且繁琐，花费大量时间还容易造成安全隐患。为了改善并解决以上问题，本研究将通过加装锚杆钻机改造掘进机机载支护（EBZ-160型），并进一步探究锚杆钻机和配套支护的技术，通过综掘机自身的液压系统，使掘进、锚索和锚杆打眼、临时支护融为一体，提升掘进支护效率。

1 掘进机的改造方案

具体的改造方案是安装锚杆钻机于掘进机截割部的区域中，加装机载临时支护的设备于EBZ-160型掘进机的两帮还有顶部。为了进一步确保操作具有较强的延续性，对锚杆钻机和掘进机主机的进行线路连接，共同使用液压系统，不加增设置。另外，采用专用的连接装置把锚杆钻机固定在截割部升降油缸连接销子中，把机载临时的支护装置固定在掘进机截割部的顶部。调控截割部支护锚杆机钻眼，达到一体化掘锚护的目标[1]。

2 EBZ-160型掘锚护一体机运行原理

EBZ-160型掘锚护一体机的运作原理包含安装锚索锚杆、超前支护、托梁辅助和顶网以及运行液压系统。通过对EBZ-160型掘锚护一体机的改造，对两帮和巷道顶部围岩松动区装锚杆和打眼，实现超前和临时支护，进而保障了高效、安全作业，推动掘进工作面进程快速进行。

2.1 安装顶网和托梁辅助以及超前支护的操作

首先调好掘进机的位置，在超前支护顶梁的位置放上托梁和顶网，通过顶梁升降油缸按既定高度升高顶梁，用升降阀组给超前支护顶梁一个设定的支撑力，实现超前和临时支护，并打设锚杆，安装好梯梁和顶网，结束后撤下超前支护的顶梁。

2.2 液压系统的运行

EBZ-160型掘锚护一体机的液压系统构成包括阀组、执行元件、综掘机泵站和管路。支护过程中，闭锁阀在支护的位置上，执行机构失去了液压动力来源，未能发生反应，掘进过程中，锚护是闭锁状态，全部元件失去了液压动力的来源，未能发生反应，支护通过实施执行的元件调控阀组，实现超前支护和钻眼钻机装锚的工作。

2.3 锚索锚杆的操作

首先，通过伸缩机载钻机的导轨受到阀组的调控，进而打开钻机，放入钻杆到之前设计好的安装位置下边，推动钻机推进阀直到钻杆贴近钻孔，此时从角度和方向上调整好空机载钻机，确定后开始作业。

3 EBZ-160型掘锚护一体机特点和适用条件

3.1 EBZ-160型掘锚护一体机的特点

1）工作人员可以简单移动掘进机和锚护机，达到锚杆机和掘进机位置转换的目的。在掘进机的掘进过程中，锚护机折叠于截割臂中并跟随掘进机向前移动，相比于传统方式中的先掘后支，可以高效避开截割运作，降低设备搬运工作量，从而提高工程掘进的效率。

2）在EBZ-160型掘锚护一体机截割臂中加设锚杆机两部（加设的锚杆机钻孔深度最深至1.47 m），可以在紧急情况下完成巷道侧帮和顶板锚装，提高掘进的效率，达到掘锚护一体化的目标。

3.2 EBZ-160掘锚一体机的适用条件

EBZ-160型掘锚护一体机的作用在于加快国内软岩、半煤岩和煤岩巷道快速工程。其适用的规格参数条件如下：适应于巷道的宽度位于3.5 m和5.0 m之间的矩形、小倾角梯形的巷道，定位的截割断面最大为小于等于33 m2，煤岩硬度f小于等于7.5，掘锚高度在3.1 m和4.4 m之间。

4 实践应用

4.1 巷道的断面介绍

晋煤集团的寺河矿某掘进巷道采用锚索和锚网梁联合支护，巷道断面呈矩形的形状，掘进的宽度5 000 mm、其中净宽度是4 800 mm；掘进的高度是3 500 mm，其中净高度是3 400 mm；巷道的掘进断面积是17.5 m2，净断面积是16.32 m2，如图1所示。巷道属于全煤巷，即煤层上部的直接顶是泥岩、基本顶是细粒砂岩，由于工作面采动影响围岩，顶板的局部虽然会破碎但保持稳定。

图1 掘进巷道的断面图（单位：mm）

4.2 施工的工艺

此巷道掘进的工程通过EBZ-160型掘锚护一体机进行割煤作业，具体一体化的流程步骤包括有截割的工序、铺顶梁挂网、临时支护的工序、顶部锚索和锚杆的打注、出煤清底等，并进入下一循环。

4.3 支护的规格参数

帮部和顶部均采用规格为d20 mm×2 500 mm的左旋高强螺纹钢的锚杆，帮部中锚杆相距顶板200 mm，顶部中锚杆相距巷帮250 mm；帮部和巷帮以及顶部和顶板夹呈75°夹角。

帮部中每个锚杆配有Z2360和CK2340树脂锚固剂各一条，间排距是1 000 mm×900 mm，析架用d12 mm的圆钢进行制作，锚杆垫片使用规格是150 mm×150 mm×6 mm拱形的高强度托板，搭配减磨垫圈和调心球垫

顶部中每个锚杆搭配有Z2360和CK2340树脂锚固剂各一条，间排距是900 mm×900 mm。析架通过圆钢（d12 mm）制造，锚杆垫片使用规格是150 mm×150 mm×6 mm拱形的高强度的托板，搭配减磨垫圈和调心球垫。

锚索用d21.6 mm×8 200 mm的钢绞线制作，垂直于顶板打设，呈现二·二的矩形布置，每孔搭配Z2360树脂3条和CK23401条锚固剂，间排距是2 000 mm×1 800 mm。此外，巷道的全断面铺设呈菱形网，每距离50 m的全断面敷设双层绝缘网，托板规格是300mm×300mm×14mm拱形的高强锚索钢板[2]。

5 施工效果

经应用效果检测，EBZ-160型掘锚护一体机在寺河矿掘进巷道应用结果表明，煤巷工作面的月度单进水平实现超越每月350 m，单体锚杆打眼时间减少到低于3 min，可以省去劳务费大约84万元，省去动力费和燃料费大约19万元，掘进的采掘效率提高了15%，整体缩短大约2.5个月的工期，使得该工作面的衔接完成提前。总体而言，可以降低支护和掘进换位作业的时间，加强作业的连续性，减少锚固和锚杆打眼时间，降低了职工劳动强度，总体提高了掘进效率。