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[摘 要] 掘进机械率是实现矿井高产高效的先决条件，实践证明综掘机机载式临时支护和锚杆机均可以提高掘进效率。通过对液压系统进行研究和改造，将机载锚杆机固定在综掘机截割部两侧，利用综掘机自身的液压系统作为机载锚杆机的源动力，实现了巷道掘进与锚索锚杆支护的连续作业。
[关键词] 综掘机 机载 锚杆机 锚杆机 研究
中图分类号？：TD42115 文献标识码：B
红柳煤矿是一个设计年产500万t的特大型现代化矿井，但作为宁东矿区复杂的地质条件，断层发育，掘进巷道断层密度大，大多走向与顺槽方向夹角很小，影响距离较长，掘进方式转换频繁。特别是近年来随着综采设备自动化程度不断提高，采煤工作面推进速度增快，采掘接续较为紧张，对综掘单进要求提到了一个前所未有的高度。为解决上述问题，使用综掘机载锚杆机施工锚索锚杆及机载式液压临时支护技术，大大改善了工作面安全环境、提高了综掘单进水平。
一、机载临时支护组成及工作原理：
1、本设备由顶梁架、连接器、主架、油缸、伸缩油缸、高压油管路、高压油路过滤器、插装双向锁、分流集流阀、溢流阀、控制操作阀等组成。
2、工作原理：工作时使用原掘进机的原站供油，经溢流阀到操作阀，供经分流集流阀分流，进入双向锁，双向锁打开进入油缸，从而主架打开升起，顶架打开升起，主架升高直至到达所需要的高度停止。
3、安装时，卸下原掘进机升降油缸与回转台连接销子两个，以及回转台与炮头本体连接销子两个，安装机载支护装置前两边的油缸及主架，使用机载配套的加长销轴替换原连接销子进行连接固定，再安装顶梁架，最后使用配套的高压油管路进行连接，保证油路的顺通。
4、操作步骤： 掘进机截割完毕后，截割头落地，打开操作阀，将机载式临时支护顶梁升到截割头上方；将支护用的钢棚或钢网放在顶梁架上，用磁铁吸好，向前推动支护主架和顶梁操作控制阀，使顶梁放平并支撑住顶板，掘进机停电闭锁，临时支护完成； 用锚杆钻机完成锚杆安设，顶、帮可同时作业。
二、机载液压锚杆机
1、 技术要求
采用与掘进机叠加的配套方式，掘锚交叉作业，当掘进作业时将其退至掘进机截割部的两侧，不影响掘进机切割、装载作业，不干扰司机的操作视线；结构件必须有足够的强度、刚度；机模块化设计，结构独立，拆装方便，维修性好；锚杆机借用掘进机液压泵站，不用新增动力源液压锚杆钻机转矩—转速为软特性，其转矩、推力、转速能随工作负载的变化，实现较合理的匹配，使液压锚杆钻机始终保持良好的钻削性能；左右两台锚杆机操作控制具有独立性，使得锚杆锚装灵活高效。
2、 主要结构与工作原理
在掘进机的截割部左右两侧安装两个锚杆机，利用掘进机的泵站，可以独立完成不同方位、不同角度的锚杆锚装作业，使掘进、锚杆支护实现机械一体化。锚杆机具有垂直水平折叠变换、主臂前后伸缩、钻机马达上下升降、自身左右旋转等功能。锚杆机与掘进机截割部之间通过轴销及螺栓联接，掘进机工作时，锚杆机处于水平收缩折叠状态，最大程度地降低锚杆机构的空间尺寸；锚杆机工作时，掘进机处于控制系统闭锁状态，最大程度保证操作的安全性。锚杆机操作简便、动作灵活准确，适合于不同巷道条件的掘锚作业。锚杆机的液压系统依附于掘进机的液压系统，在原有系统的基础上增加了一套控制系统。油泵采用掘进机油泵，由电机驱动，是负载敏感变量泵。锚杆液压马达采用摆线马达，驱动锚杆钻头。水系统在掘进机的基础上增加了一条水路，作用是给锚杆机钻头润滑、冷却和灭尘。水系统通过液控水阀控制，水系统的压力由掘进机水系统的减压阀调节，流量由开关阀控制。水系统的流量是25l/min，压力是25bar。
3、锚杆机的构造与作用
锚杆机分左锚杆机和右锚杆机，通过液压油缸控制其伸缩、旋转等动作，左右锚杆机的动作控制相互独立，由两个人分别控制。锚杆机的六联阀分别控制锚杆机的前后移动、主臂的垂直与水平转换、主臂的左右旋转、主臂带动马达的上下移动、链条带动马达的上下移动、马达的正反向旋转。锚杆机主要由主机架、滑动架、链条机构、马达组件、六联液压操作阀以及油缸和其它附属部件组成。
钻孔工作是由马达带动钻杆钻头的旋转运动和进给运动完成的。钻头的进给运动分两段：一段由滑动架外部平行的油缸推动滑动架整体移动；另一段由滑动架内部的链条机构推动马达组件来完成（链条机构的运动来自于油缸）。
4、锚杆机的安装
锚杆机是一套独立机构，现场作业安装时与掘进机组装工作相独立。在掘进机截割部两侧靠近回转台处上方顶板施工起吊锚杆四根。将掘进机截割部的两个销轴更换为加长销轴，加长销轴直径根据所需安装掘进机销轴确定，并在原销轴基础上加长100mm。使用手拉葫芦将机载锚杆机前后头吊起，将机载锚杆机后部基座穿入截割部上的加长销轴，前端通过螺栓紧固联结，后面通过压板限位。然后继续起吊机载锚杆机前部，对齐截割部中段的螺孔后，使用螺栓紧固。锚杆机安装简便、拆卸容易、操控灵活、工作可靠。
锚杆机的安装调整主要是针对液压管线而言，安装后要确保整机操作过程中，管线配置合理，拖动可靠，不会造成管线损坏，安装后要全程循环操作几次。
三、效果分析
（1）机载。钻机安装在综掘机上，利用综掘机本身的液压系统。与钻机液压系统形成一个整体，充分发挥了综掘机的生产效能。该机载支护系统装配在掘进机的中前部，选位合理，配套简便，对掘进机的结构改造量很小，不干扰掘进机的运动和截割作业功能，使用成本低，利用率高。该装置主动支撑顶板，有效地给顶板施加支撑力，让顶板处于安全支护状态，安全可靠系数高，大大改善了掘进工作面迎头的支护状况。
（2）节省了人力，大大减少了劳动强度，减少现场操作人员数量，提高了劳动工效。
（3）安全可靠。液压钻机钻孔时人员不需要靠近钻孔孔口，减少了人身安全隐患。
（4）通用性强。只需更换原掘进机的部分液压线路， 即可实现液压锚杆钻机的机载。
（5）操作简单，便于维护。
四、总结
通过井下实践证明，在我国煤矿现行综掘巷道布置形式和工况条件下，采用该装置完成临时支护，对实现一掘多锚，加快掘锚速度，增强临时支护的可靠性是十分有效的。综掘巷道采用机载临时支护可有效地解决掘进工作面锚杆支护时控制顶板的问题，杜绝空顶作业造成的伤亡事故，减轻工人劳动强度，为掘进进尺创造一个良好的作业环境。在提高掘进速度的同时，还能保证锚杆支护时的安全性，推广应用前景广阔。综掘机载锚杆机及临时支护有效解决了综掘工作面影响安全和生产的一大问题，创新实现了综掘机液压系统在锚杆机上的应用，对综掘工作面条件的改善起到较大的推动作用。
作者信息：马东文 毕业于中国矿业大学 专业：机械工程及其自动化专业 现任宁煤红柳煤矿机电动力科主办
参考文献：
[1]齐庆新，窦林名.冲击地压理论与技术[m].徐州：中国矿业大学出版社，2008.
[2]吕有厂.突出煤层掘进巷道冲击地压防治技术[j].煤炭科学技术，2008，（4）：3-6.
[3]石长生.卸压钻孔在防治冲击地压区的实践[j].能源技术与管理，2007，（1）：20-21.
[4]杨福禹.综掘机载全液压钻机的研制与应用[j].煤炭工程，2009，（8）：117-118.
[关键词] 综掘机 机载 锚杆机 锚杆机 研究
中图分类号？：TD42115 文献标识码：B
红柳煤矿是一个设计年产500万t的特大型现代化矿井，但作为宁东矿区复杂的地质条件，断层发育，掘进巷道断层密度大，大多走向与顺槽方向夹角很小，影响距离较长，掘进方式转换频繁。特别是近年来随着综采设备自动化程度不断提高，采煤工作面推进速度增快，采掘接续较为紧张，对综掘单进要求提到了一个前所未有的高度。为解决上述问题，使用综掘机载锚杆机施工锚索锚杆及机载式液压临时支护技术，大大改善了工作面安全环境、提高了综掘单进水平。
一、机载临时支护组成及工作原理：
1、本设备由顶梁架、连接器、主架、油缸、伸缩油缸、高压油管路、高压油路过滤器、插装双向锁、分流集流阀、溢流阀、控制操作阀等组成。
2、工作原理：工作时使用原掘进机的原站供油，经溢流阀到操作阀，供经分流集流阀分流，进入双向锁，双向锁打开进入油缸，从而主架打开升起，顶架打开升起，主架升高直至到达所需要的高度停止。
3、安装时，卸下原掘进机升降油缸与回转台连接销子两个，以及回转台与炮头本体连接销子两个，安装机载支护装置前两边的油缸及主架，使用机载配套的加长销轴替换原连接销子进行连接固定，再安装顶梁架，最后使用配套的高压油管路进行连接，保证油路的顺通。
4、操作步骤： 掘进机截割完毕后，截割头落地，打开操作阀，将机载式临时支护顶梁升到截割头上方；将支护用的钢棚或钢网放在顶梁架上，用磁铁吸好，向前推动支护主架和顶梁操作控制阀，使顶梁放平并支撑住顶板，掘进机停电闭锁，临时支护完成； 用锚杆钻机完成锚杆安设，顶、帮可同时作业。
二、机载液压锚杆机
1、 技术要求
采用与掘进机叠加的配套方式，掘锚交叉作业，当掘进作业时将其退至掘进机截割部的两侧，不影响掘进机切割、装载作业，不干扰司机的操作视线；结构件必须有足够的强度、刚度；机模块化设计，结构独立，拆装方便，维修性好；锚杆机借用掘进机液压泵站，不用新增动力源液压锚杆钻机转矩—转速为软特性，其转矩、推力、转速能随工作负载的变化，实现较合理的匹配，使液压锚杆钻机始终保持良好的钻削性能；左右两台锚杆机操作控制具有独立性，使得锚杆锚装灵活高效。
2、 主要结构与工作原理
在掘进机的截割部左右两侧安装两个锚杆机，利用掘进机的泵站，可以独立完成不同方位、不同角度的锚杆锚装作业，使掘进、锚杆支护实现机械一体化。锚杆机具有垂直水平折叠变换、主臂前后伸缩、钻机马达上下升降、自身左右旋转等功能。锚杆机与掘进机截割部之间通过轴销及螺栓联接，掘进机工作时，锚杆机处于水平收缩折叠状态，最大程度地降低锚杆机构的空间尺寸；锚杆机工作时，掘进机处于控制系统闭锁状态，最大程度保证操作的安全性。锚杆机操作简便、动作灵活准确，适合于不同巷道条件的掘锚作业。锚杆机的液压系统依附于掘进机的液压系统，在原有系统的基础上增加了一套控制系统。油泵采用掘进机油泵，由电机驱动，是负载敏感变量泵。锚杆液压马达采用摆线马达，驱动锚杆钻头。水系统在掘进机的基础上增加了一条水路，作用是给锚杆机钻头润滑、冷却和灭尘。水系统通过液控水阀控制，水系统的压力由掘进机水系统的减压阀调节，流量由开关阀控制。水系统的流量是25l/min，压力是25bar。
3、锚杆机的构造与作用
锚杆机分左锚杆机和右锚杆机，通过液压油缸控制其伸缩、旋转等动作，左右锚杆机的动作控制相互独立，由两个人分别控制。锚杆机的六联阀分别控制锚杆机的前后移动、主臂的垂直与水平转换、主臂的左右旋转、主臂带动马达的上下移动、链条带动马达的上下移动、马达的正反向旋转。锚杆机主要由主机架、滑动架、链条机构、马达组件、六联液压操作阀以及油缸和其它附属部件组成。
钻孔工作是由马达带动钻杆钻头的旋转运动和进给运动完成的。钻头的进给运动分两段：一段由滑动架外部平行的油缸推动滑动架整体移动；另一段由滑动架内部的链条机构推动马达组件来完成（链条机构的运动来自于油缸）。
4、锚杆机的安装
锚杆机是一套独立机构，现场作业安装时与掘进机组装工作相独立。在掘进机截割部两侧靠近回转台处上方顶板施工起吊锚杆四根。将掘进机截割部的两个销轴更换为加长销轴，加长销轴直径根据所需安装掘进机销轴确定，并在原销轴基础上加长100mm。使用手拉葫芦将机载锚杆机前后头吊起，将机载锚杆机后部基座穿入截割部上的加长销轴，前端通过螺栓紧固联结，后面通过压板限位。然后继续起吊机载锚杆机前部，对齐截割部中段的螺孔后，使用螺栓紧固。锚杆机安装简便、拆卸容易、操控灵活、工作可靠。
锚杆机的安装调整主要是针对液压管线而言，安装后要确保整机操作过程中，管线配置合理，拖动可靠，不会造成管线损坏，安装后要全程循环操作几次。
三、效果分析
（1）机载。钻机安装在综掘机上，利用综掘机本身的液压系统。与钻机液压系统形成一个整体，充分发挥了综掘机的生产效能。该机载支护系统装配在掘进机的中前部，选位合理，配套简便，对掘进机的结构改造量很小，不干扰掘进机的运动和截割作业功能，使用成本低，利用率高。该装置主动支撑顶板，有效地给顶板施加支撑力，让顶板处于安全支护状态，安全可靠系数高，大大改善了掘进工作面迎头的支护状况。
（2）节省了人力，大大减少了劳动强度，减少现场操作人员数量，提高了劳动工效。
（3）安全可靠。液压钻机钻孔时人员不需要靠近钻孔孔口，减少了人身安全隐患。
（4）通用性强。只需更换原掘进机的部分液压线路， 即可实现液压锚杆钻机的机载。
（5）操作简单，便于维护。
四、总结
通过井下实践证明，在我国煤矿现行综掘巷道布置形式和工况条件下，采用该装置完成临时支护，对实现一掘多锚，加快掘锚速度，增强临时支护的可靠性是十分有效的。综掘巷道采用机载临时支护可有效地解决掘进工作面锚杆支护时控制顶板的问题，杜绝空顶作业造成的伤亡事故，减轻工人劳动强度，为掘进进尺创造一个良好的作业环境。在提高掘进速度的同时，还能保证锚杆支护时的安全性，推广应用前景广阔。综掘机载锚杆机及临时支护有效解决了综掘工作面影响安全和生产的一大问题，创新实现了综掘机液压系统在锚杆机上的应用，对综掘工作面条件的改善起到较大的推动作用。
作者信息：马东文 毕业于中国矿业大学 专业：机械工程及其自动化专业 现任宁煤红柳煤矿机电动力科主办
参考文献：
[1]齐庆新，窦林名.冲击地压理论与技术[m].徐州：中国矿业大学出版社，2008.
[2]吕有厂.突出煤层掘进巷道冲击地压防治技术[j].煤炭科学技术，2008，（4）：3-6.
[3]石长生.卸压钻孔在防治冲击地压区的实践[j].能源技术与管理，2007，（1）：20-21.
[4]杨福禹.综掘机载全液压钻机的研制与应用[j].煤炭工程，2009，（8）：117-118.