EBZ-200M-2 智能掘锚一体化掘进机的应用研究

要云海 要世超

（山西省太原市西山矿业公司陕西分公司，山西 太原 030200）

从2016 年开始，西山矿业公司陕西分公司神木狼窝渠煤矿实行智能化矿山建设。目前神木狼窝渠煤矿煤巷掘进的主要方式是采用悬臂式掘进机配合单体锚杆机，这种掘进方式中掘进和支护工序是分离的，支护用时过长，智能化程度低。从2019年开始，神木狼窝渠煤矿提出了掘锚一体智能化掘进机课题，以EBZ-200 型掘进机和CMM2-15 液压锚杆钻车为基础，对其进行技术改造[1-6]，使其同时具备掘进和支护功能。采用掘锚一体化掘进作业，可以有效提高成巷速度，减少井下作业人员数量，进而有效提高掘进工作面施工的智能化程度，提高巷道掘进效率。

1 工程概况

1.1 概况

神木狼窝渠煤矿地处陕西省神木市西北部，矿井位于陕北侏罗纪煤田，井田面积6.180 3 m2，保有煤炭资源72.117 Mt，生产能力120 万t/a。12202工作面运输巷道设计长度2042 m，沿煤层顶底板掘进布置。

根据12202 工作面运输巷道的实际条件，掘进巷道设计为直墙半圆拱形断面。掘进断面拱高3000 mm，墙高1100 mm，掘进高度4100 mm，掘进宽度6100 mm，掘进断面积21.41 m2。

1.2 支护方式

12202 工作面运输巷采用锚网喷索带（锚杆、网片、圆钢钢带、锚索）联合支护方式，具体方案如下：

（1）锚杆。巷道拱部、帮部采用规格为Ф20 mm×2500 mm 左旋无纵筋螺纹钢锚杆，每根锚杆使用2 节Z2370 树脂药卷锚固，每根锚杆配备170 mm×170 mm×16 mm 型W 钢制托板。巷道拱部锚杆呈矩形布置，间排距850 mm×800 mm，每排5 根；巷道帮部锚杆呈矩形布置，间排距1000 mm×800 mm，每排2 根，帮部锚杆钢制托板配制190 mm 皮托板一起使用。

（2）网片。巷道拱部顶网使用金属网、塑料网双层网，巷道帮部顶网使用塑料网。拱部金属网采用Ф6.5 mm 钢筋加工，规格4800 mm×1000 mm，网孔规格150 mm×150 mm；巷道拱部塑料网宽度1000 mm。

（3）钢带。采用Ф16 mm 圆钢加工，规格6480 mm×80 mm，九孔八档分布，档距800 mm，拱部每排锚杆挂1 条Ф16 mm×6480 mm 圆钢钢带。

（4）锚索。锚索采用Ф21.8 mm×7300 mm 的钢绞线，每根锚索配300 mm×300 mm×16 mm 型W 钢制托板，并配合320 mm 皮托板一起使用，锚索采用3-3-3 布置，锚索间排距1500 mm×1600 mm， 每根锚索使用1 节MSCK2835 和4 节MSCK2370 树脂药卷锚固。

2 EBZ-200M-2 智能掘进机参数及功能

2.1 掘锚一体化掘进机的改进

神木狼窝渠煤矿在立足于矿井智能化高效率发展目标，强化掘进衔接的同时，结合生产现场实际情况，加大与西山矿业装备制造公司合作力度，成立掘锚一体化智能装备课题组，积极开展煤岩巷掘锚一体化技改、掘支装备升级改造等工作。经过潜心研究、合理集成，该矿将常用的EBZ-200 型掘进机和CMM2-15 液压锚杆钻车有效结合，并从截割部、行走部、第一运输机、后支撑进行技术调整，有效控制机身尺寸，将其改造为EBZ-200M-2 智能掘锚一体化掘进机。掘锚一体化设备具有掘进和支护两者的基本功能，另外两前钻臂还能完成不同高度、不同角度的锚杆、锚索孔的机械化施工。

该机结构紧凑，锚护作业与截割作业功能实现完全闭锁，互不干扰，割煤、支护、锚装连续一体化，主要工艺实现机械化，极大地提高了掘进效率。

2.2 功能分析

EBZ-200M-2 智能掘锚一体化掘进机可以实现远程遥控功能和自动截割功能，保障掘锚一体机的精确性、科学化、智能化。

锚机部分采用遥控方式控制，操作人员处于支护状态下，安全性高。支护作业时，锚护机构可伸至截割头前方，实现零空顶距护顶、护迎头。截割作业时，锚护装置可退至截割头后方，不干扰装载和截割作业功能。两台大推力液压锚杆钻机一次钻进深度长，效率高；锚杆机钻臂具有横纵向伸缩、横纵向旋转功能，在整机不动情况下能实现两排顶、帮部锚杆高效施工；钻臂伸缩和旋转具有速度调节功能，定位精度高，对孔速度快；锚杆机作业时，可实现复合动作同时操作；强制冷却式油箱，散热器贴合在油箱表面，大幅度提高散热效率；临时支护可实现定制化，零距离及时控顶。

3 工业性试验研究

EBZ-200M-2 智能掘锚一体化掘进机在神木狼窝渠煤矿12202 工作面运输巷的掘进作业中进行了工业性试验。

3.1 施工工艺分析

（1）截割工艺。第一步：掘锚一体机行至12202 运输巷道掘进迎头后进行定位操作；第二步：调整设备截割头高度、截割宽度到设计值；第三步：截割头按设计的循环距离对煤岩体进行自上而下的切割；第四步：将底煤截割到位后，收集清理余煤，平整巷道底板，结束一个循环截割过程；第五步：进入下一个循环截割作业。

（2）锚护方式。第一步：掘锚一体机闭锁切割，将掘锚一体机“采煤/锚钻”手柄打到锚钻模式，此时只有机载锚杆机能动作；第二步：敲帮问顶（观察）后，标记钢带位置，绑W 钢带，支设机载临时支护装置；第三步：利用2 台顶钻打设锚杆及锚索支护，利用2 台后钻加强锚杆、锚索支护。

（3）施工工艺。割煤→出煤→收回截割头→检测顶帮→临时支护→进行铺联网打设顶帮部锚杆→收回钻机。

3.2 效果分析

EBZ-200M-2 智能掘锚一体化掘进机将掘进和支护两工序合为一工序，有效地提高了掘进效率，消除了掘进作业中的安全隐患，保障了施工人员的人身安全。掘锚一体化掘进机每完成1 架煤的作业后，2 台顶钻将锚网顶起形成临时支护，为井下作业人员提供安全的工作环境。掘锚一体化掘进机施工时，截割和支护作业同一工序进行，并配置高压水喷雾系统和湿式除尘系统进行降尘处理，掘进巷道的粉尘浓度可大幅度降低，井下作业人员工作环境理想。该掘锚一体化掘进机以1:1 比例伸缩的犁式铲板协助作业截割滚筒，可以完成巷道底板无边角剩煤的开采，可省去以往清理迎头积煤工序，井下作业人员的工作强度大幅度降低。

从12202 运输巷道的实践结果来看，12202 运输巷道成形较好，割出的煤墙整齐，有效降低了扫帮和修补的工作量。每班井下作业人员由以往的15人减少至9 人，减人增效效果明显。EBZ-200M-2 智能掘锚一体化掘进机在12202 运输巷道进行了2 个月的工业性试验，平均日进尺达20 m，且巷道围岩支护效果理想，实现了快速、安全成巷的设计目标。

4 结语

神木狼窝渠煤矿对主力机型EBZ-200 型掘进机进行改造升级，设计了EBZ-200M-2 智能掘锚一体化掘进机，能够满足掘进、临时支护、锚杆支护的一体化作业，具有先进、高效、集成的特点，能有效满足半煤岩巷的掘进需求。该装置在12202 运输巷道的掘进中进行了工业性试验，实现了平均日进尺达20 m的掘进效果。该掘锚一体化掘进机的应用，对缓解煤矿采掘失衡、提高掘进效率具有重要意义。