EBZ160 型煤矿掘进机掘锚护探一体化改造研究

张洪涛

（山西煤炭运销集团首阳煤业有限公司，山西晋城 048000）

0 引言

现阶段，煤炭运销集团首阳煤业回采作业面的开采作业已全面实现了综合机械化，掘进作业面也投入了掘进机组并加以应用，但巷道内部依旧需要人工来进行临时支护、锚杆锚索支护等作业。为了降低人员作业强度，不断提升掘进作业面单进水平，改善作业环境，对巷道掘进机进行了优化改良［1］。

1 改良方案

为了使掘进机组的功能得到充分运用，使其集多项功能于一体，成为一种综合化机械，针对EBZ-160 型掘进机的悬臂段进行了优化改善，如图1所示。

图1 掘锚护探一体机示意图

（1）针对现阶段使用掘进机的接口尺寸进行有效改良，仅仅需要将传统的截割部拆掉，并改成具备掘锚护探功能的截割部［2］。

（2）增加一个小电控箱，使其可以对锚护探进行遥控，并且当遥控失效之后，可以利用前方的操作杆来完成操作。

（3）在传统掘进机的液压体系中接入新型截割部的液压体系，与掘进机同时运用同一个泵站。

（4）通过将连接构件进行更换来完成探放水及锚杆的钻杆作用［3］。其两种钻孔的结构如图2 ～5所示。

图2 施工角锚杆实际结构图

图3 施工帮锚杆实际结构图

图4 施工顶部锚杆实际结构图

图5 前探打孔部件结构图

2 主要特征及关键性能参数

2.1 主要特征

该设备可以维持掘进工作与探放水、锚索锚杆之间的不间断操作。掘进机可以进行切割、装配及运输等一系列操作；在掘进作业进行时及完成后，临时支护可以对空顶区进行支护，以确保人员安全；锚杆机可以对锚索锚杆进行配置、对相关药卷进行搅拌，并且可以固定锚杆的螺母，以满足初始预紧力的要求［3］；还可以利用相关接头来完成探放水作业。该设备主要具有以下几个技术特点。

（1）对整机构造加以改善，在添加护顶设备及锚杆钻机之后，与以往掘进机的截割部保持一致的外形尺寸。

（2）在打锚及打探水钻孔的过程中，截割部会落地，以达到矿井作业的安全标准。

（3）转换速率较快，掘进及锚护探操作仅仅需要简便的折叠与伸开就行。

（4）锚杆钻机可完成左右横移及旋转操作，也可以完成向前旋转的操作，具备较高的效率。

（5）临时支护可以对顶板进行及时控制，并且还能在永久支护时托住W钢带及金属菱形网［4］。

（6）可应用于拱形、梯形及矩形的巷道内，其宽度与高度分别为3.5 ～5.5 m和2.4 ～4.5 m，具有较广的应用范围。

（7）对于各个类型的掘进机，可以通过更换性能更好的截割部来进行优化改良。

2.2 关键性能参数

岩层所具有的最高硬度：截割不能超过f 6，钻机应小于等于f 8；钻孔为Φ 28 ～32 mm；适应钎具为Φ 19/Φ 22 mm；噪声为3 dB（A）；推进距离为1.4 m；锚杆机进给力的最大值为21 kN；定位锚护的高度处于2.8 ～4.0 m、宽度处于3.5 ～5.0 m；锚杆机有2台［5］；锚杆机转矩及转速的额定值分别为300 N·m和460 r/min；空载推进速度为1 300 mm/min；锚杆机所具有的前后摆动角及左右摆动角分别为-10°～100°和10°～100°。

3 施工技术

3.1 31116 巷

该巷道在某个矿井中位于下卫底村的东北方向，与曹村的西南面相邻近，矿井下南接31114 作业面，西接三采区，北壤四采区，东为贤者向斜轴处，长度为2 360 m。巷道的作用在于掘进过程中行人、运煤，回采阶段的材料、设备等［6］。

3.2 煤层赋存及顶底板

作业面主要针对太原组煤进行开采作业，煤层的总厚度约为7.22 m，构造较为复杂，煤种属于一种瘦煤，具备稳定性，可开采。煤层倾角的最大值、最小值及平均值分别为12°、3°和5°。煤层顶板及底板的状况如表1所示。

表1 煤层顶板与底板情况表

3.3 地质构造

作业面处于贤者趋向斜轴的西翼，由于受到各种因素的影响，地质具有极其复杂的构造。煤层的整体结构呈现为单斜结构，产状的走向为北东方，倾向为南东方，形成了约-5°的倾角。作业面具有复杂的地质结构，陷落柱发育［7］。

3.4 巷道断面及支护参数

巷道毛断面为5.1 m ×3.15 m，沿着底板来进行开采，顶板则为锚索、W钢带等共同支护，两帮是圆钢锚杆支护。

巷道顶板运用了φ 20 mm×2 200 mm螺纹钢锚杆，并以矩形方式来进行布置。两边角运用了φ 20 mm×2 400 mm螺纹钢锚杆，除了顶板与两根边角的锚杆存在大于75°的夹角并倾斜于帮内以外，其余均与顶板相垂直。顶板的锚杆则采用“6 ×6”矩形的形式进行布置，间距与排距的数值分别为900 mm、1 000 mm。两帮都采取了φ 16 mm×1 800 mm的圆钢锚杆，并运用“3 ×3”矩形的方式进行布置，其间距与排距均为1 000 mm，两帮的锚杆均与两帮相垂直，每一根帮锚都需要配置相应规格的钢带托板，即长与宽分别为300 mm和400 mm。每间隔3 m，巷道都应当设置一组锚索，间距与排距分别为2 000 mm、3 000 mm，锚索则采用相应的钢绞线，共6.3 m，穿层掘进过程中，应根据顶煤的厚度来设置锚索长度，必须确保锚索深入到灰岩1 m处，每一根锚索都应配置相应的铁板，其长、宽与厚分别为300 m、300 m 和14 mm。

3.5 施工效果

自从掘锚护探一体机成功安装到31116 巷道并正式应用之后，在通过一段时间的应用，对施工流程进行适当地调整、对组织进行有效地改善，通过开展培训工作及结合实践的方法使所有检修人员及司机充分掌握技能［8］，掘进月的掘进长度也增加为340 m，掘进速率提升了41.70%，取得了较好的效果。

4 结束语

掘锚护探一体机具有较高的自动化水平、较快的施工速率、较好的安全性，可以将临时及永久支护、掘进作业、探放水融合成一个整体。该设备的应用不仅可以提升掘进效率，而且极大减少了时间及设备成本，降低了作业强度，从而使煤矿生产具备较高的稳定性。