EBZ160 型综掘机掘锚护一体化改造与应用

尹金元

（山西焦煤霍州煤电干河煤矿，山西 临汾 041600）

0 引言

传统煤矿采掘施工过程包括深孔钻车探测、掘进机截割成巷、锚杆钻车支护、设备物料运输等环节，工艺复杂，设备数量多，错机辅助耗时，设备故障率高，掘进效率低。近几年，随着煤矿锚杆支护技术的发展，掘进技术和锚杆技术有机结合后掘锚护一体机便应运而生。当前，煤矿掘锚护一体化技术主要有两类，一是使用掘锚护功能与一体的原装掘进机，二是在原综掘机基础上加装加载锚杆钻机和支护装置，改造后具有掘锚护功能。原装掘锚机整机价格高，而改装处理能降低机械费用，实现掘锚护机械化和自动化。

1 EBZ160 型综掘机性能

EBZ160 型综掘机结构复杂，主要由本体及截割部、行走及铲板部等系统组成。综掘机工作系统包括电气系统和液压系统两部分，电气系统由电控箱和电气回路构成，对机械部件实施控制；液压系统则由油泵、电机、液压阀等组成，为机械部件运行提供动力源。EBZ160 型综掘机截割能力强，进尺速度块，掘进及装运工效高，该综掘机可以与皮带机联合使用，连续进行截割和装矸；各油缸的行走及运行速度均可无极调速。与炮掘方式相比，该型号综掘机无需打孔爆破，运行期间故障率低，单产及掘进效率高[1]。EBZ160型综掘机可直接进行煤岩截割，不会破坏煤岩结构，能缩小煤岩松动范围，控制煤巷变形，避免冒顶和收缩变形的发生。该型号综掘机安装拆卸方便，设备质量大，底盘和履带接地面积也较大，稳定性好；对于大坡度煤巷和软岩底板较为适用，设备故障率低。

2 改造设计

对EBZ160 型综掘机进行改造时，遵循安全性、适应性、可靠性和工效性原则，通过机械部分和液压系统改造，使其具备掘锚护一体功能，结构详见图1。

图1 掘锚护探一体机结构

2.1 机械部分改造

此部分改造主要增设前锚钻部和后锚钻部。前锚钻部对称布置于综掘机机架左右两侧平台前部，待机组截割结束开始支护时滑移机构以大行程滚轮形式传动，在油缸的推动作用下将钻臂推动至机组前方相应孔位。运行行程最大可达4500 mm，可实现零空顶，前锚钻部结构见图2。

图2 前锚钻部

后锚钻部对称布置在综掘机机架左右两侧平台后部，钻臂可上下升降、左右回转，钻臂和推进器配合运行，实现帮锚杆孔补打，后锚钻部结构见图3。

图3 后锚钻部

将前部支撑增设在截割部，主要起到固定钢梁和锚网，保证采掘过程安全的作用。支护期间，通过油缸的升降推动前部支撑和伸缩套筒升起，内套筒在伸缩油缸的推动下向外伸出，并将支护顶梁调整至合理的支护位置，结构详见图4。

图4 前部支撑

2.2 液压系统改造

将闭锁阀加装在EBZ160 型综掘机泵站高压供油管上，输出的两路高压液中，一路连通掘进机原管路，另一路通过三通后分别进入超前支护阀组和锚杆钻机模块。通过液压系统改造，将各执行元件管路连接固定，调整安全阀及溢流阀整定值。

掘锚护一体化改造后的EBZ160 型综掘机掘进高度和宽度最大可达4.8 m 和5.5 m，油泵电机功率及额定总功率分别达75 kW 和245 kW；机载支护装置支撑力75～98 kN，最大支护宽度缩回量2.0～3.5 m；机载液压锚杆钻机可适应高2.5～5.0 m、宽4.0～5.5 m的巷道；额定工作压力16 MPa，额定转速300 r/min，额定扭矩200 N·m；锚杆机高度在1800～2400 mm 之间，锚杆间距可调，并可旋转180°。

3 掘锚护一体机应用

3.1 工作流程

该综掘机工作时必须调整好位置，将托梁和顶网置于超前支护顶梁，通过顶梁升降油缸调整顶梁至合理高度，并将超前支护顶梁加载至预定支撑力水平。随后打设锚杆，安装顶网和梯梁，结束支护后将支护顶梁收回。

在操作阀组控制下，通过机载钻机导轨伸缩运行打开钻机，并旋转至安装位置，操作推进阀并待钻杆接近孔位时，调整机载钻机角度与方向，完成锚杆和锚索的安装。

通过以上分析，EBZ160 型综掘机锚护一体化改造后的液压系统包括管路、阀组、泵站机执行元件等部分。综掘机掘进施工开始后打开闭锁阀并旋扭至“掘进”位置，闭锁锚护部分，切断元件液压动力供应；支护开始后，将闭锁阀旋扭至“支护”位置，切断掘进机升降、回转、铲板等执行机构液压动力供应，通过闭锁阀向锚杆钻机、支护模块供液，完成超前支护。

3.2 应用效果

EBZ160 型综掘机掘锚护一体化改造后在某煤矿2-3031 巷道展开试验，该巷道直接顶为1.5 m 厚、普式硬度系数4.52 的砂质泥岩；直接底为2.3 m 厚、普式硬度系数4.57 的砂质泥岩；掘进厚度3.0 m，断面上部为深灰色层状泥岩，下部为2 号煤。支护巷道宽4.7 m、高3.0 m，通过高强锚杆、锚索及锚梁和金属网联合支护。巷道顶板每排布置6 根Φ22 mm×2500 mm螺纹钢树脂锚杆，与巷道顶板垂直；锚杆间距和排距分别为900 mm、900 mm；巷道两帮每排每帮设置4 根Φ20 mm×2000 mm 螺纹钢树脂锚杆，采用锚梁支护；帮锚杆全部与巷帮垂直布置，间距和排距分别为800 mm、900 mm。

2021 年12 月—2022 年5 月，该煤矿对改造后的EBZ160 型综掘机进行了性能试验，按照巷道探放水、截割、装运岩、支护等工序组织施工，最高日进尺和月进尺分别达到9.0 m、230 m，与改造前相比，掘进速度提升了55%以上。

4 结语

对原EBZ160 型综掘机进行机械部分和液压系统改造后形成掘锚护一体机，比传统的帮顶锚杆钻机支护施工节省了时间，掘进自动化及机械化程度明显提升，综掘工作面支护环境显著改善，安全隐患减少，掘进效率提升；传统作业方式下机械数量多、设备故障率高、工效低的状况彻底改观，也为煤矿岩巷快速、安全、高效掘进施工提供了改进思路。