EBZ132CZ型窄機(jī)身半煤巖綜掘機(jī)的應(yīng)用實(shí)踐

趙亞男

（山西西山煤電股份有限公司西曲礦綜采一隊(duì)， 山西 古交 030200）

引言

挖掘機(jī)主要用于挖掘煤、泥、砂石土料等，是煤礦采集機(jī)械化的重要組成部分。主要用于巷道掘進(jìn)，為煤炭運(yùn)輸、通風(fēng)排水等提供條件。傳統(tǒng)挖掘機(jī)（炮掘機(jī)）進(jìn)尺小，出煤時(shí)間長(zhǎng)，勞動(dòng)強(qiáng)度大，對(duì)薄煤層及窄斷面的適應(yīng)能力較弱，性價(jià)比低。目前，已有煤礦采用EBZ132CZ型窄機(jī)身半煤巖綜掘機(jī)進(jìn)行巷道掘進(jìn)，效果良好。為了對(duì)EBZ132CZ型綜掘機(jī)的性能進(jìn)行綜合分析，選用EBH120掘機(jī)進(jìn)行對(duì)比。

1 半煤巖巷道簡(jiǎn)介

在進(jìn)行巷道挖掘時(shí)，會(huì)遭遇不同構(gòu)造斷面，包括煤層、巖層以及半煤巖層。當(dāng)巖層的總量達(dá)到掘進(jìn)工作面的20%～80%之間時(shí)，就可稱之為半煤巖巷道[1]。一般可采用煤巖一次性斷面掘進(jìn)或者煤巖分掘分運(yùn)。當(dāng)巷道在薄煤層中進(jìn)行掘進(jìn)時(shí)，為了保證巷道的高度、坡度，必定有部分?jǐn)嗝嫖挥趲r層之中，稱之為挑頂或臥底。根據(jù)煤層的厚度及其性質(zhì)進(jìn)行具體施工組織。

2 礦區(qū)及巷道詳情

選擇研究煤礦位于陽(yáng)泉市礦區(qū)。該礦在進(jìn)行半煤巖巷道掘進(jìn)時(shí)使用傳統(tǒng)炮掘機(jī)搭配側(cè)卸式裝煤、礦車來(lái)進(jìn)行，月巷道掘進(jìn)量?jī)H為160 m。比同期的煤巷掘進(jìn)速度低100 m/月，大大降低了礦區(qū)作業(yè)速度。因此考慮投入EBZ132CZ型窄機(jī)身半煤巖綜掘機(jī)來(lái)進(jìn)行試驗(yàn)作業(yè)。選定工作面80112為試驗(yàn)對(duì)象，并以同一礦區(qū)的80113工作面做對(duì)照。該工作面位于15號(hào)煤一區(qū)北翼，設(shè)置高抽巷用于該工作面瓦斯抽放，降低井下瓦斯含量，達(dá)到穩(wěn)定施工安全作業(yè)要求。根據(jù)該工作面的工作預(yù)設(shè)要求，需要該巷道持續(xù)服役2年。巷道沿9號(hào)煤進(jìn)行頂板掘進(jìn)，巷道荒高、寬分別為2.7 m、3.8 m，荒斷面總面積為10.26 m2，總長(zhǎng)度為970 m。為滿足采空區(qū)支護(hù)需求，使用錨桿支護(hù)，并設(shè)計(jì)排距為800 mm，達(dá)到穩(wěn)定支護(hù)，防止頂板變形或塌落。該巷道工作面屬?gòu)?fù)雜地質(zhì)構(gòu)造結(jié)構(gòu)，多斷層、陷落柱，存在尖滅區(qū)，使用炮掘機(jī)鉆孔難度大。9號(hào)煤層大面積為薄煤層，最大厚度為2.1 m，最小厚度為0.45m。中厚煤層范圍小，均厚為0.6m。煤層傾角為6.5°±3.5°呈現(xiàn)層理發(fā)育。直接頂/底厚4.5 m/2.8 m，為灰黑色砂質(zhì)泥巖，透水性差，易松散。老頂為灰白色中粒砂巖，厚度達(dá)1.5 m，屬堅(jiān)固巖層。

3 EBZ132CZ型窄機(jī)身半煤巖綜掘機(jī)具體應(yīng)用及效果分析

采用EBZ132CZ型窄機(jī)身半煤巖綜掘機(jī)在80112高抽巷進(jìn)行作業(yè)試驗(yàn)，同時(shí)使用EBH120型掘進(jìn)機(jī)在同等地質(zhì)條件的80113高抽巷進(jìn)行對(duì)比作業(yè)。設(shè)置同等施工組，降低人因失誤影響。試驗(yàn)組煤層的地質(zhì)構(gòu)造要復(fù)雜于對(duì)照組工況，施工距離更長(zhǎng)，且半煤巖層的厚度要明顯低于對(duì)照組，屬于掘進(jìn)難度較大的巷道基礎(chǔ)。

3.1 掘進(jìn)機(jī)的選型

兩工作面均實(shí)行綜掘機(jī)機(jī)械化巷道掘進(jìn)。其中試驗(yàn)高抽巷使用EBZ132CZ型窄機(jī)身半煤巖綜掘機(jī)，其參數(shù)如表1所示。

表1 EBZ132CZ型窄機(jī)身半煤巖綜掘機(jī)主要技術(shù)參數(shù)

3.2 工作情況及效益對(duì)比

根據(jù)兩種型號(hào)的掘機(jī)參數(shù)進(jìn)行對(duì)比分析可以發(fā)現(xiàn)，EBZ132CZ型綜掘機(jī)的單向抗壓強(qiáng)度要大于EBH120型掘進(jìn)機(jī)10 MPa。也就是說(shuō)其更適應(yīng)堅(jiān)硬煤巖層的掘進(jìn)需求，尤其是煤巖層堅(jiān)固系數(shù)差異大的工作面。同時(shí)對(duì)比兩種型號(hào)的掘進(jìn)效率。同等截割深度需求下，EBH120型掘進(jìn)機(jī)是EBZ132CZ型綜掘機(jī)單排掘進(jìn)用時(shí)的1.5倍，效率低，總體用時(shí)長(zhǎng)，不利于掘進(jìn)速度的提升。在進(jìn)行對(duì)照試驗(yàn)的過(guò)程中，兩掘機(jī)均不同程度的出現(xiàn)了故障。按照兩掘機(jī)發(fā)生故障的部位和頻率來(lái)看，截割部是掘機(jī)的核心部件，也是最常出現(xiàn)故障的位置。截止到對(duì)照試驗(yàn)結(jié)束，具體情況如表2所示。

表2 兩種掘進(jìn)機(jī)故障情況對(duì)比

EBH120型掘進(jìn)機(jī)截割部共發(fā)生電機(jī)損壞3次，截齒失效1次。EBZ132CZ型綜掘機(jī)發(fā)生電機(jī)損壞1次。故障發(fā)生頻次遠(yuǎn)低于EBH120型掘進(jìn)機(jī)。EBH120型掘進(jìn)機(jī)同時(shí)發(fā)生多次第一運(yùn)輸部故障，包括刮板掉落3次，驅(qū)動(dòng)裝置損壞4次，驅(qū)動(dòng)鏈輪鋼材磨損快，進(jìn)行更換。電系統(tǒng)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，電控箱燒毀2次，行走電機(jī)損壞1次。試驗(yàn)過(guò)程中EBZ132CZ型綜掘機(jī)第一運(yùn)輸部、電系統(tǒng)未見(jiàn)明顯故障，運(yùn)行良好。整體的電系統(tǒng)構(gòu)造單一，且液壓裝置維護(hù)方便，能夠有效避免人因操作失誤帶來(lái)的故障率增加的問(wèn)題。并且驅(qū)動(dòng)鏈輪鋼材耐磨損，不易發(fā)生損壞。在80112高抽巷地質(zhì)結(jié)構(gòu)遠(yuǎn)遠(yuǎn)復(fù)雜于80113高抽巷的情況下，EBZ132CZ型綜掘機(jī)仍表現(xiàn)出優(yōu)于EBH120型掘進(jìn)機(jī)的工作狀態(tài)，證明其性能及復(fù)雜地質(zhì)結(jié)構(gòu)的適應(yīng)能力要更強(qiáng)。

與傳統(tǒng)炮掘機(jī)進(jìn)行具體效益對(duì)比時(shí)，具體情況如表3所示，可以發(fā)現(xiàn)，以EBZ132CZ型綜掘機(jī)為代表的機(jī)械化掘進(jìn)通過(guò)綜掘機(jī)截割、皮帶傳送及煤溜來(lái)實(shí)現(xiàn)出煤，出煤周期為10～20 min。運(yùn)輸效率要遠(yuǎn)大于裝巖機(jī)和礦車的運(yùn)輸體系，月均進(jìn)尺可達(dá)220 m±20 m。最高時(shí)可達(dá)到518 m，是炮掘機(jī)的1.375～1.5倍。正規(guī)循環(huán)提升到5～6個(gè)，解決采掘生產(chǎn)銜接失當(dāng)，循環(huán)效率低下的問(wèn)題。每次掘進(jìn)用工數(shù)降低至8個(gè)，屬于低人工密度作業(yè)，對(duì)實(shí)現(xiàn)半煤巖掘進(jìn)高機(jī)械化作業(yè)有重要意義。按照用工人數(shù)，故障損失及構(gòu)件耗損量進(jìn)行整體計(jì)算可以發(fā)現(xiàn)，使用EBZ132CZ型綜掘機(jī)后，經(jīng)濟(jì)成本投入減少約15萬(wàn)元。掘進(jìn)效率提升一倍以上，并增加煤炭產(chǎn)值37億元，實(shí)現(xiàn)降本增效的發(fā)展需求[3]。

表3 EBZ132CZ與炮掘機(jī)工況對(duì)比

4 結(jié)語(yǔ)

EBZ132CZ型窄機(jī)身半煤巖綜掘機(jī)能夠適應(yīng)薄煤層的巷道作業(yè)，且行進(jìn)速度快，掘進(jìn)量高，利于提升復(fù)雜地質(zhì)結(jié)構(gòu)條件下的巷道掘進(jìn)質(zhì)量，同時(shí)，其故障發(fā)生率低，對(duì)人工勞動(dòng)需求量小，提升了整體作業(yè)的機(jī)械化、自動(dòng)化程度，符合我國(guó)煤礦產(chǎn)業(yè)的綜合發(fā)展要求，具有推廣的意義和價(jià)值。