EBS220H型掘锚一体机的应用分析

杜 健

（晋能控股装备制造集团有限公司寺河煤矿，山西 晋城 048200）

1 试验工作面介绍

1.1 巷道断面布置

EBS220H型掘锚一体机将寺河煤矿某巷道作为掘进试验巷道，其巷道施工总长为1 080.50 m，巷道施工断面外形为矩形，顶锚杆及帮锚杆间距为1 m，锚索间距为2 m。整个巷道断面掘进总面积为22 m2，断面净面积为20.67 m2。巷道老顶主要由细粒砂岩组成，其平均厚度大约在6.23 m，呈深灰色，细粒砂岩中矿物成分主要包含Fe203、黏土、Ca以及Si等。普氏系数平均为2~4，平均抗压强度为20~40 MPa，平均抗剪强度为2.58~4.59 MPa，平均抗剪强度为2.1 MPa。巷道直顶主要由泥岩组成，其平均厚度大约在3.45 m，呈灰黑色，泥岩中矿物成分主要包含铁锰质、后生矿物、勃土矿物以及有机物质等，普氏系数平均为1~3.78，平均抗压强度为10~37.8 MPa，平均抗拉强度为0.85 MPa，平均抗剪强度为1~2.45 MPa。巷道岩芯外形呈柱状，表面如同硅质胶结，其局部裂缝高角度发育，将岩芯在垂直方向一分为二，一半为薄层粉砂岩，另一半为薄层泥沙岩[1]。

1.2 支护方式及参数

该巷道主要采用两种支护方式分别为永久支护、临时支护。采用钢筋网、高强度锚杆、W钢护板以及各种锁具锚索组件等部品混合支护，巷道顶部锚索使用端头锚固，而巷帮部分锚杆、锚索则使用的是加长锚固。巷道顶板主要以排距1 km，间距1.21 km，每排布置5根锚索的方式进行支护，巷帮主要以间排距1 km，每排布置4根锚杆；间距1.6 km，每排布置2根锚索的方式进行支护[2]。

1.3 劳动组织及施工工艺

“三八”制是施工组织最常采用的施工方式，即1班检修，2班进行生产。五盘区煤矿带式输送机主要采用机掘方式沿煤层底板掘进，掘、支单巷一次成巷，在掘进过程中按照1 m或者2 m进度进行多次循环。当进行1 m进度煤矿掘采循环时，首选要用锚索对煤矿顶板进行支撑，然后在用锚杆对两侧巷帮进行支护；当进行2 m进度煤矿掘采循环时，首先要先搭建前排永久支护，再进行第二排永久支护搭建。

1）当生产工作人员进入施工地点后，先进行工作交接然后在对施工现场安全状况进行检查，根据生产需求对输送带进行延伸并开始进行运煤、落煤等作业，同时还需要安排工作人员备料。当运煤、落煤等作业完成后，需要对巷帮、巷顶进行敲帮问顶，以便将活矸、活煤振落，临时支护需紧贴顶板、支撑有力，确保临时支护可靠有效后，才可进行进行支护，在一个支护循环过程中，不得把临时支护降下或松动，当支护完成后应该对现场安全状况进行检查。

2）当检修工作人员进入施工地点后，首先要完成检修工作交接，然后对对输送带延伸、抽水泵、电缆以及掘锚一体机进行检修维护，同时还需要对接地极、防尘水幕以及通风系统等安全设备进行检修维护。

1.4 装、运煤的作业方式

2 掘锚一体机应用情况

掘锚一体机工业性试验从2020年3月28日开始，于2020年5月30日结束，排除外界不利因素影响时间为11 d，设备实际掘进时间为80 d，掘进总长度为446 m，掘进进度平均为5.5 m/d。

由于工作人员对掘锚一体机设备工作原理以及性能了解不够成分，导致设备掘进效率有所降低，测试期间掘进设备有如下损伤：

2.1 液压油管总共出现19次破裂

1）监测线和油管位置设计不合理。因为掘锚一体机左、右钻臂和油管的间距分别为0.2 m、0.3 m，导致油管经常被左钻臂卡绊以致破裂；

2）工作人员操作不合理，因为掘锚一体机动作部位较多，工作人员在操作时无法保证所有部位同时动作，导致油管经常被卡绊以致破裂；

3）液压系统稳定性差，因为载荷冲击原因导致密封接头处漏油。

2.2 液压油缸损坏

1）左、右两侧钻臂液压缸共发生4次漏油故障，其主要原因是排气孔设计不合理，导致钻臂液压底板以及推进器外形发生形变，从而导致液压缸发生漏油；

2）截割臂伸缩液压油缸共有1次漏油故障发生。

2.3 油泵高压过滤器共有1次故障发生。

主要原因：未及时进行维修保养。

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2.4 电气故障

电气系统出现5次故障，因为液压缸收缩以及人为操作不当，导致电线线路被破坏。

2.5 临时支架出现1次故障

主要原因：当永久支护搭建完成后，临时支护因为螺栓脱落而无法收拢。

3 掘锚一体机存在的问题与优势

3.1 存在的问题

1）结构设计有问题，导致液压油管以及线缆经常被卡绊断裂。液压油管和左、右两侧钻臂的间距分别为0.2 m、0.3 m，导致正常运行时液压油管以及线缆被左、右两侧钻臂损坏。

2）钻臂在较小空间内无法灵活转动，以致对掘进效率产生不利影响；

3）掘锚一体机缺少配套转载架，因为没有采用配套转载架，很容易导致煤炭运输效率低下；

4）液压张拉泵未按照设计要求配置，因为未按照设计要求配置液压张拉泵，从而导致锚索无法进行快速张拉，现已采用机载张拉泵；

5）掘锚一体机钻臂数量未按照设计要求配置，在现场施工时未安装2个后钻臂，导致滞后锚索安装进度受到影响，现已按照设计要求安装后钻臂[3]。

3.2 具有的优势

1）掘锚一体机的应用使煤矿掘进效率得到极大提升。目前有很多煤矿依然采用的是掘进机进行割煤、煤矿用液压钻车进行支护的机械化掘进方式的掘进设备线，此设备线在生产过程中需要进行4次循环进退机组操作，而掘锚一体机则不需要进行进退机重复操作，因此可以节省很多操作时间；

2）遥控截煤技术不仅让截煤效率得到有效提高，同时还可以让安全性能得到显著提高，通过机组远程遥控器机组司机可以远程控制设备，这样可以让煤矿各种安全生产指标得到明显提高；

3）将机身和升降平台设计成一个有机整体，这样可以给工作人员的安全施工提供保障；

4）采用后钻臂方式进行锚索、锚杆安装，效率更高。

4 改进措施

1）针对因维修人员对掘锚一体机不熟悉而导致检测不到位情况发生，计划定期组织技术人员对维修人员进行专业知识培训，提高维修人员专业知识水平，以避免设备发生损坏；

2）及时组织技术人员编制掘锚一体机维修清单，并严格要求维修人员遵循规定认真执行操作手册内容，同时还需要对设备运行数据进行及时监测和分析，以便预防故障发生；

3）对掘锚一体机设计不合理之处进行及时改进和完善，例如设计与之相配的转载机等。