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      半煤巖掘進(jìn)機(jī)在硬巖環(huán)境下施工的研究

      2016-04-22 04:41:04劉剛王克明
      關(guān)鍵詞:硬巖掘進(jìn)機(jī)

      劉剛 王克明

      摘 要:目前,我們使用的掘進(jìn)設(shè)備為佳木斯機(jī)械制造有限公司生產(chǎn)的EBZ-200A和EBZ-150A型半煤巖掘進(jìn)機(jī),在掘進(jìn)巖石巷道時效果較差。尤其是該礦地質(zhì)條件復(fù)雜,斷層多,巖石巷道隨時可見。所以,半煤巖掘進(jìn)機(jī)施工巖巷時,整機(jī)性能不能滿足要求,必須對其進(jìn)行技術(shù)改造。通過對半煤巖掘進(jìn)機(jī)截割部進(jìn)行技術(shù)改造,大大的提高了掘進(jìn)巖石巷道時的效果,減少了設(shè)備損傷和截齒的投入,在我國煤礦井下同類施工環(huán)境中可廣泛推廣使用。

      關(guān)鍵詞:半煤巖;掘進(jìn)機(jī);硬巖

      1 施工巖巷時具體存在的問題

      截割頭破巖能力差,掘進(jìn)速度慢,每月最多進(jìn)尺70 m左右。

      機(jī)身振動大,掘進(jìn)機(jī)損壞嚴(yán)重,維修費用高。

      ①掘進(jìn)硬巖30-50米,伸縮部與截割頭幾乎都要更換,升井大修;②由于巖石的硬度不同,每天截齒的使用量在50-120把左右,費用為9000-21600元;③截割頭大端葉片、齒座和頭體磨損嚴(yán)重。

      維護(hù)困難。

      ①掘進(jìn)機(jī)持續(xù)工作狀態(tài)下,液壓系統(tǒng)因高溫老化嚴(yán)重,時常漏油;②掘進(jìn)機(jī)震動大,設(shè)備焊接部位開焊、固定螺栓斷裂、電氣元件松動、銷軸處銅套更換頻繁等均造成維修工作量的增加。

      截割時粉塵較大,作業(yè)場所能見度低,存在安全隱患。

      2 研究過程

      針對掘進(jìn)設(shè)備施工巖石巷道時存在的問題,為提高掘進(jìn)機(jī)的割巖性能和掘進(jìn)效率,減少設(shè)備的損傷,延長設(shè)備的使用壽命,

      該礦成立了課題研究小組,對掘進(jìn)機(jī)破巖能力進(jìn)行了調(diào)查與研

      究。

      2.1 掘進(jìn)機(jī)主要參數(shù)。

      ①掘進(jìn)機(jī)型號:EBZ-200A (懸臂式與伸縮式各1部)

      廠家:佳木斯煤礦機(jī)械有限公司

      爬坡能力:±18° 經(jīng)濟(jì)切割巖石的單向抗壓強(qiáng)度:≤80 MPa

      截割高度:4.46m 截割寬度:5.67m

      截割面積:25m2 伸縮時截割面積:33m2

      截割頭形狀:球錐臺形

      機(jī)器供電電壓:660/1140V

      ②掘進(jìn)機(jī)型號:EBZ-150A(1部)

      廠家:佳木斯煤礦機(jī)械有限公司

      爬坡能力:±16° 經(jīng)濟(jì)切割巖石的單向抗壓強(qiáng)度:≤65MPa

      臥底深度:0.216m 截割高度:4.8m

      截割寬度:5.5m 截割面積:24m2

      截割頭形狀:球錐臺形

      機(jī)器供電電壓:660/1140V

      2.2 原因分析。①球錐臺形截割頭切割巖石巷道時,掘進(jìn)機(jī)整機(jī)受力大,掘進(jìn)機(jī)的伸縮部與懸臂段承載受力能力小,容易損壞。②現(xiàn)使用的截割頭錐角小、截齒密度小、齒座角度按半煤巖巷設(shè)計,截割硬巖巷道時單刀抵抗力大、整機(jī)震動大、設(shè)備損傷嚴(yán)重、破巖能力差、影響切割效率。③截割頭螺旋葉片的頭數(shù)、升角大小、葉片厚度、強(qiáng)度、剛度、耐磨等不滿足切割硬巖巷道需要達(dá)到的要求。④該礦使用的截齒為半煤巖巷普通截齒,由于截齒的強(qiáng)度滿足不了截割硬巖的要求,造成掘進(jìn)硬巖巷道時截齒損耗嚴(yán)重。

      2.3 改造方案。通過掘進(jìn)機(jī)改造項目研究小組對掘進(jìn)機(jī)破巖能力的調(diào)查研究,將伸縮式掘進(jìn)機(jī)的截割部分換成懸臂式、改進(jìn)截割頭直徑和錐角,可使截割頭在掘進(jìn)工作中,具有更強(qiáng)的切入性,減小整機(jī)震動,提高巖石巷道工作環(huán)境下的采掘作業(yè)能力。

      3 實施方案

      為確保項目的穩(wěn)步實施,資金的有效投入,決定先對1臺EBZ-200A型懸臂式掘進(jìn)機(jī)進(jìn)行技術(shù)改造。改造完成后,將其掘進(jìn)巖巷、半煤巖巷、煤巷的所有參數(shù)進(jìn)行階段性匯總,與改造前的參數(shù)進(jìn)行比對,若取得良好效果,下一步將對1部EBZ-150A型和1部EBZ-200A型伸縮式掘進(jìn)機(jī)的伸縮部(伸縮部更換為懸臂段)與截割頭進(jìn)行改造,為礦井掘進(jìn)作業(yè)的安全、高效、降低成本打下基礎(chǔ)。

      3.1 截割頭的改造。將EBZ200A型懸臂式掘進(jìn)機(jī)的截割頭更換為巖石巷道適應(yīng)力強(qiáng)、錐角細(xì)長、截割受力面積小的截割頭;截割頭可采用專業(yè)生產(chǎn)采礦、建筑用切割刀具及耐磨產(chǎn)品的肯納金屬(徐州)有限公司(原:凱南麥特(徐州)有限公司)生產(chǎn)的配套組件。

      3.2 巖石巷道截齒的選用。掘進(jìn)巖石巷道時,截齒可采用德國山特維克或凱南麥特生產(chǎn)的單刀抵抗力大的硬巖截齒;截齒可根據(jù)巖石硬度(f<6、f7-f8、f>10)進(jìn)行選用。

      4 技術(shù)改造后綜合性的提升

      EBZ-200A型懸臂式掘進(jìn)機(jī)改造完成后,對硬巖截割頭使用期間的綜合性能做了詳細(xì)記錄。改造后的截割頭在巖石巷道掘進(jìn)工作中,具有更強(qiáng)的切入性,整機(jī)震動明顯減小,作業(yè)人員的安全保障顯著提高。同時,提高了巖石巷道工作環(huán)境下的采掘作業(yè)能力,為該礦掘進(jìn)工作帶來了方便。實現(xiàn)了科技降本,為該礦帶來了較大的效益。

      4.1 全巖施工的掘進(jìn)速度明顯提高。①巖巷施工:4月10日夜班至4月16日夜班,共計19個小班。其中,2個小班沒有進(jìn)尺,實際施工為17個小班。13°上山共計施工全巖巷道38米,平均進(jìn)尺為2.3米/小班。②煤巷施工:4月17日中班,41102回風(fēng)巷施工全煤巷道后,早、中、夜單班進(jìn)尺分別為6排(5.4米)、7排(6.3米)、7排(6.3米),掘進(jìn)進(jìn)尺為18米/天。硬巖截割頭使用至今,曾連續(xù)創(chuàng)下早班單進(jìn)7排、中夜班單進(jìn)8排,20.7米/天的紀(jì)錄。

      4.2 掘進(jìn)機(jī)整機(jī)振動明顯降低,節(jié)省了人工費和維修費。①掘進(jìn)機(jī)整機(jī)振動明顯降低,提高了司機(jī)對掘進(jìn)機(jī)的操控性。②使用硬巖截割頭施工38米巖巷至今,目前還未發(fā)現(xiàn)截割頭齒座斷裂、掘進(jìn)機(jī)主要部位開焊、懸臂段前端軸承損壞、掘進(jìn)機(jī)主要連接部位螺栓斷裂、升降及回轉(zhuǎn)油缸損壞現(xiàn)象的發(fā)生。

      4.3 降低了施工巖巷時的截齒費用。此次使用硬巖截割頭在41102回風(fēng)巷施工38米巖巷,共計使用截齒207把。其中,硬巖截割頭廠家配備截齒42把,200元/把;河南某機(jī)械有限公司生產(chǎn)的截齒93把,180元/把;凱南麥特生產(chǎn)的截齒72把,240元/把,累計發(fā)生費用為4.242萬元。

      4.4 提高了掘進(jìn)機(jī)司機(jī)與兩幫清浮矸人員的安全系數(shù)。使用改造后的硬巖截割頭,煤矸很少外崩、下滑,而是直接掉落在迎頭,大大提高了掘進(jìn)機(jī)司機(jī)與兩幫清浮矸人員的安全系數(shù)。

      4.5 降低了掘進(jìn)機(jī)事故率,縮短了檢修時間,提高了掘進(jìn)效率。改進(jìn)后的掘進(jìn)機(jī),在施工作業(yè)中,事故率明顯降低,因而縮短了每天的檢修時間,最大限度避免了事故對設(shè)備的損傷,延長了掘進(jìn)機(jī)的使用壽命,提高了掘進(jìn)效率,綜合提高了全礦的經(jīng)濟(jì)效益。

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