论文部分内容阅读
[摘要]：本文主要阐述了薄煤层巷道掘进机技术的发展趋向与综合作业等问题。
[关键词]：薄煤层 巷道 综掘技术
中图分类号：TD421.6+3 文献标识码：TD 文章编号：1009-914X(2012)26- 0588-01
悬臂式掘进机一般由截割、装载、运输等机构、机架及回转台、行走机构、掖压系统、电气系统、冷却降尘系统及机器的操作控制与保护等部分组成。国内主要的纵轴式掘进机有EBJ-120TP型、EBZ160TY 型、S135）型、5135 型、EBZ160型等，其中以EBJ 120TP 型掘进机最为典型。它采用纵轴式截割方式，截割头由截割头体、截齿座和截齿等组成，有两种截割头，小截割头破岩过断层能力强，用于半煤岩巷的掘进，大截割头适合煤巷掘进。
横轴悬臂式掘进机的截割头轴线与悬臂轴线相垂直，作业时先进行掏槽截割，掏槽深度为截割头直径可达60%~70%。掏槽时截割头需做短幅摆动，以截割处在两个截割头中间部分的煤岩，操作非常复杂。掏槽应在工作面上部或下部进行，截割硬岩时要尽量在工作面上部掏槽。
1、掘进机技术的发展趋向
悬臂式掘进机掘进法是中等硬度以下煤层使用比较普遍的一种综合机械化掘进技术，它的发展经历了从小到大、从单一到多样化、从不足到完善的过程，已经形成了轻型、中型、重型等系列。悬臂式掘进机将向着大型化、辅助功能多样化及机、电、液一体化的方向发展。
1.1、截割技术
目前，掘进机上一般使用的是带合金头的镐形截齿，此截齿不能解决截割硬岩的问题。美国开发的新型刀具，即圆盘截割刀，在硬岩掘进中试验成功。它采用滚压破岩原理，不但提高了掘进机截割硬岩的能力，还增加了截割头的寿命。小盘径圆盘截割刀具的切痕较小，达到相同切割深度所需的力比普通盘形截割刀具要小得多，小盘径圆盘截割刀具还具有体积小、重量轻、操作容易等特点。为提高悬臂式掘进机的截割效率，出现了两种辅助截割技术：一是高压水辅助截割合成岩石破碎技术，即在机械截割中利用高压水射流辅助截割，有其冷却截齿、减少截齿磨损量（约30%）、减少截割力（约25%）、粉尘生成量少等优点；二是冲击振动辅助截割技术，它通过在普通悬臂式掘进截割机构部分增加一激振部件，运用一定频率和振幅的冲击改善截割效果，提高掘进机截割能力。
大功率掘进机，在切割煤层，由于截割阻力小，需要提高截割速度来提高生产率；切割岩石，由于截割阻力大，为防止截割电动机过载和减少截齿损耗，应降低截割速度和增大截割单刀力。我国研制的恒功率双速截割电动机，采用电动机调速，在高、低速时电动机功率恒定不变，低速时单刀力增大一倍，提高机器的破岩能力，克服恒扭矩双速电动机调速方式难以在切割岩石时提供更大截割力的缺点，也克服了机械变速方式变速困难、劳动强度大可能造成污染减速箱等缺点。
1.2、履带内藏式行星减速器技术
悬臂式掘进机的行走机构是主机的重要部件，承担主机在作业中的行走、调动任务。煤矿掘进巷道能利用的有效空间有限，限制了整机高度。履带内藏式行星减速器占用空间小、效率高、机器通过性好，性能有其传动比大、传动效率高、输出转矩大等优点，体积小、重量轻等特点。
1.3、配套技术
（1）配套转载技术。国内掘进机通过采用桥式转载机与带式输送机的配套使用，掘进机进行连续工作。（2）配套锚杆支护技术。锚杆支护技术，具有工艺简单、工效高、巷道断面利用率大、材料消耗低、支护速度快、支护成本低等优势，要解决掘进、支护的同步问题。从根本上解决掘进、支护不同步问题，提高掘进生产率。（3）配套机械除尘技术。我国已研制开发了适合我国国情的掘进工作面高效降尘系统，降尘效率很好，已接近国际先进水平。
2、掘进机综合作业
综合机械化掘进作业线主要用悬臂式掘进机、桥式转载机和可伸缩带式输送机组成的作业线，即综掘。同炮掘比较，综掘的优点是连续掘进，掘进工序较少、效率较高、速度较快、施工安全、劳动强度低，在掘进中对巷道围岩不发生震动破坏，易维护。它的缺点是初期投资高，技术复杂。综掘设备配套，要形成效率高、配合好、生产连续均衡的掘进系统，实现掘进过程全部机械化。
2.1、煤及半煤巖巷道施工特点
（1）掘进时破煤容易，能采用多种方法掘进，但空顶距要小，应及时采取合理支护，避免冒顶。（2）有煤与瓦斯爆炸危险的矿井，施工中应严守《煤矿安全规程》中对防止煤与瓦斯突出和瓦斯爆炸的规定。（3）煤及半煤岩巷道一般是采区巷道，服务年限较短，并容易受回采动压影响，应选用合理的支护形式。在选择巷道施工设备和组织施工时，要结合回采的情况统筹考虑。
2.2、综掘工作面设备配套及主要特点
完整的综合机械化掘进作业线配置的主要设备一般包括掘进机、转载机、运输设备、支架机（锚杆机）、激光指向仪、瓦斯断电仪、降尘器、辅助运输设备和电气系统等。其中，运输设备是按具体工程条件配置的，按运输设备的不同，分为如下四种基本的综合机械化掘进作业线。
（1）掘进机加桥式转载机加可伸缩带式输送机的作业线。此类型作业线，在我国煤矿巷道掘进中的应用较为广泛。掘进机破下的煤岩块装在转载机，卸在带式输送机上运出。掘进产生的粉尘，靠掘进机内外喷雾灭尘和湿式除尘器抽尘净化处理。在工作面采用双向带式输送机运煤时，带式输送机底的输送带同时向工作面运送材料，形成运输系统。
此配套方案的能实现煤、矸连续运输，减少煤、矸转运停歇时间，切割、装运生产能力较大，掘进速度较快；上输送带出煤、下输送带运料，可一机多用，减少辅助运料系统；输送带延长速度快，每延长12m输送带仅需30min。目前，这种配套方案适用于连续掘进的独头巷道。
（2）掘进机加桥式转载机加刮板输送机的作业线。此作业线是我国煤矿尤其是中小煤矿使用范围较广的配套方案。掘进机切割下的煤岩块经转载机和刮板输送机再卸入其他运输设备运出。此配套方案需要设置专门的运料系统，适用在巷道坡度变化大，掘进巷道长度较短的条件。
（3）掘进机加梭车的作业线。该作业线由掘进机、梭式矿车和牵引电机车等部分组成。掘进机切割下的煤岩块经装运机构、桥式转载机卸载于梭车内，再用防爆电动机车拉至卸载地点卸载。梭式矿车的车底安有刮板输送机，梭车前端接收掘进机和转载机装入的煤或矸石，并通过车厢底板上的刮板输送机逐渐运向后部，均匀装满全车，再由电动机车牵引至卸载点，开动刮板输送机卸载。因此这种配套方案不能连续装载，它适合装卸地点运输距离较短的条件；另外井下要具有卸载仓。
（4）掘进机加吊挂式转载机加矿车的作业线。为适应小型煤矿综合机械化掘进施工的需要，在断面较小、地压较大需用金属材料作永久支护时，应采用此配套方案。为提高掘进机的工时利用率，减少调车次数和调车停机时间，要选用长度较大的吊挂式转载机。它的一端与掘进机连接，另一端通过行走车轮吊挂在巷道顶板的单轨上，在掘进机向前掘进时，吊挂式转载机随掘进机一并向前移动。此配套方案不可连续装载，工时利用率低，掘进速度也受到影响。永久支架的安装质量要求严格，辅助工程量大，适合在输送机运煤系统未建成前采用。
2.3、综掘作业线的选择。掘进采准巷道除复杂的矿区地质条件是影响掘进机掘进速度的因素外，掘进机后配套能否合理是影响掘进机掘进速度的直接原因。因其工作面进行巷道支护的时间约占总工时的70 % ，支护作业与截割不能平行作业；后配套不合理，若不能连续运输，可能使掘进机频繁地停机；如果辅助运输解决不好，会严重影响掘进机效率的发挥。在确定巷道配套运输方式时，不能仅考虑一种配套运输形式，要按各煤矿的不同地质、运输系统等条件选择。采用带式输送机与掘进机配套运输是较好的方式。选择刮板输送机与掘进机配套时，要考虑满足采煤运输能力的需要。
[关键词]：薄煤层 巷道 综掘技术
中图分类号：TD421.6+3 文献标识码：TD 文章编号：1009-914X(2012)26- 0588-01
悬臂式掘进机一般由截割、装载、运输等机构、机架及回转台、行走机构、掖压系统、电气系统、冷却降尘系统及机器的操作控制与保护等部分组成。国内主要的纵轴式掘进机有EBJ-120TP型、EBZ160TY 型、S135）型、5135 型、EBZ160型等，其中以EBJ 120TP 型掘进机最为典型。它采用纵轴式截割方式，截割头由截割头体、截齿座和截齿等组成，有两种截割头，小截割头破岩过断层能力强，用于半煤岩巷的掘进，大截割头适合煤巷掘进。
横轴悬臂式掘进机的截割头轴线与悬臂轴线相垂直，作业时先进行掏槽截割，掏槽深度为截割头直径可达60%~70%。掏槽时截割头需做短幅摆动，以截割处在两个截割头中间部分的煤岩，操作非常复杂。掏槽应在工作面上部或下部进行，截割硬岩时要尽量在工作面上部掏槽。
1、掘进机技术的发展趋向
悬臂式掘进机掘进法是中等硬度以下煤层使用比较普遍的一种综合机械化掘进技术，它的发展经历了从小到大、从单一到多样化、从不足到完善的过程，已经形成了轻型、中型、重型等系列。悬臂式掘进机将向着大型化、辅助功能多样化及机、电、液一体化的方向发展。
1.1、截割技术
目前，掘进机上一般使用的是带合金头的镐形截齿，此截齿不能解决截割硬岩的问题。美国开发的新型刀具，即圆盘截割刀，在硬岩掘进中试验成功。它采用滚压破岩原理，不但提高了掘进机截割硬岩的能力，还增加了截割头的寿命。小盘径圆盘截割刀具的切痕较小，达到相同切割深度所需的力比普通盘形截割刀具要小得多，小盘径圆盘截割刀具还具有体积小、重量轻、操作容易等特点。为提高悬臂式掘进机的截割效率，出现了两种辅助截割技术：一是高压水辅助截割合成岩石破碎技术，即在机械截割中利用高压水射流辅助截割，有其冷却截齿、减少截齿磨损量（约30%）、减少截割力（约25%）、粉尘生成量少等优点；二是冲击振动辅助截割技术，它通过在普通悬臂式掘进截割机构部分增加一激振部件，运用一定频率和振幅的冲击改善截割效果，提高掘进机截割能力。
大功率掘进机，在切割煤层，由于截割阻力小，需要提高截割速度来提高生产率；切割岩石，由于截割阻力大，为防止截割电动机过载和减少截齿损耗，应降低截割速度和增大截割单刀力。我国研制的恒功率双速截割电动机，采用电动机调速，在高、低速时电动机功率恒定不变，低速时单刀力增大一倍，提高机器的破岩能力，克服恒扭矩双速电动机调速方式难以在切割岩石时提供更大截割力的缺点，也克服了机械变速方式变速困难、劳动强度大可能造成污染减速箱等缺点。
1.2、履带内藏式行星减速器技术
悬臂式掘进机的行走机构是主机的重要部件，承担主机在作业中的行走、调动任务。煤矿掘进巷道能利用的有效空间有限，限制了整机高度。履带内藏式行星减速器占用空间小、效率高、机器通过性好，性能有其传动比大、传动效率高、输出转矩大等优点，体积小、重量轻等特点。
1.3、配套技术
（1）配套转载技术。国内掘进机通过采用桥式转载机与带式输送机的配套使用，掘进机进行连续工作。（2）配套锚杆支护技术。锚杆支护技术，具有工艺简单、工效高、巷道断面利用率大、材料消耗低、支护速度快、支护成本低等优势，要解决掘进、支护的同步问题。从根本上解决掘进、支护不同步问题，提高掘进生产率。（3）配套机械除尘技术。我国已研制开发了适合我国国情的掘进工作面高效降尘系统，降尘效率很好，已接近国际先进水平。
2、掘进机综合作业
综合机械化掘进作业线主要用悬臂式掘进机、桥式转载机和可伸缩带式输送机组成的作业线，即综掘。同炮掘比较，综掘的优点是连续掘进，掘进工序较少、效率较高、速度较快、施工安全、劳动强度低，在掘进中对巷道围岩不发生震动破坏，易维护。它的缺点是初期投资高，技术复杂。综掘设备配套，要形成效率高、配合好、生产连续均衡的掘进系统，实现掘进过程全部机械化。
2.1、煤及半煤巖巷道施工特点
（1）掘进时破煤容易，能采用多种方法掘进，但空顶距要小，应及时采取合理支护，避免冒顶。（2）有煤与瓦斯爆炸危险的矿井，施工中应严守《煤矿安全规程》中对防止煤与瓦斯突出和瓦斯爆炸的规定。（3）煤及半煤岩巷道一般是采区巷道，服务年限较短，并容易受回采动压影响，应选用合理的支护形式。在选择巷道施工设备和组织施工时，要结合回采的情况统筹考虑。
2.2、综掘工作面设备配套及主要特点
完整的综合机械化掘进作业线配置的主要设备一般包括掘进机、转载机、运输设备、支架机（锚杆机）、激光指向仪、瓦斯断电仪、降尘器、辅助运输设备和电气系统等。其中，运输设备是按具体工程条件配置的，按运输设备的不同，分为如下四种基本的综合机械化掘进作业线。
（1）掘进机加桥式转载机加可伸缩带式输送机的作业线。此类型作业线，在我国煤矿巷道掘进中的应用较为广泛。掘进机破下的煤岩块装在转载机，卸在带式输送机上运出。掘进产生的粉尘，靠掘进机内外喷雾灭尘和湿式除尘器抽尘净化处理。在工作面采用双向带式输送机运煤时，带式输送机底的输送带同时向工作面运送材料，形成运输系统。
此配套方案的能实现煤、矸连续运输，减少煤、矸转运停歇时间，切割、装运生产能力较大，掘进速度较快；上输送带出煤、下输送带运料，可一机多用，减少辅助运料系统；输送带延长速度快，每延长12m输送带仅需30min。目前，这种配套方案适用于连续掘进的独头巷道。
（2）掘进机加桥式转载机加刮板输送机的作业线。此作业线是我国煤矿尤其是中小煤矿使用范围较广的配套方案。掘进机切割下的煤岩块经转载机和刮板输送机再卸入其他运输设备运出。此配套方案需要设置专门的运料系统，适用在巷道坡度变化大，掘进巷道长度较短的条件。
（3）掘进机加梭车的作业线。该作业线由掘进机、梭式矿车和牵引电机车等部分组成。掘进机切割下的煤岩块经装运机构、桥式转载机卸载于梭车内，再用防爆电动机车拉至卸载地点卸载。梭式矿车的车底安有刮板输送机，梭车前端接收掘进机和转载机装入的煤或矸石，并通过车厢底板上的刮板输送机逐渐运向后部，均匀装满全车，再由电动机车牵引至卸载点，开动刮板输送机卸载。因此这种配套方案不能连续装载，它适合装卸地点运输距离较短的条件；另外井下要具有卸载仓。
（4）掘进机加吊挂式转载机加矿车的作业线。为适应小型煤矿综合机械化掘进施工的需要，在断面较小、地压较大需用金属材料作永久支护时，应采用此配套方案。为提高掘进机的工时利用率，减少调车次数和调车停机时间，要选用长度较大的吊挂式转载机。它的一端与掘进机连接，另一端通过行走车轮吊挂在巷道顶板的单轨上，在掘进机向前掘进时，吊挂式转载机随掘进机一并向前移动。此配套方案不可连续装载，工时利用率低，掘进速度也受到影响。永久支架的安装质量要求严格，辅助工程量大，适合在输送机运煤系统未建成前采用。
2.3、综掘作业线的选择。掘进采准巷道除复杂的矿区地质条件是影响掘进机掘进速度的因素外，掘进机后配套能否合理是影响掘进机掘进速度的直接原因。因其工作面进行巷道支护的时间约占总工时的70 % ，支护作业与截割不能平行作业；后配套不合理，若不能连续运输，可能使掘进机频繁地停机；如果辅助运输解决不好，会严重影响掘进机效率的发挥。在确定巷道配套运输方式时，不能仅考虑一种配套运输形式，要按各煤矿的不同地质、运输系统等条件选择。采用带式输送机与掘进机配套运输是较好的方式。选择刮板输送机与掘进机配套时，要考虑满足采煤运输能力的需要。