悬臂式巷道掘进机的选型研究.pdf

I S S N 1 67 1一 2 驯X C N4 3一1 3 4 7 / T D 采犷技术 第8 卷第2 期 M i n i n g T ech n ol o gy， V OI . 8 ， N o . 2 2 08年 3月 Mar. 2 加 8 悬臂式巷道掘进机的选型研究 徐明生， 姚金蕊， 罗曼， 杨俊华 贵州开磷集团矿业总公司，贵州开阳市 5 5 0 3 0 2 摘要 针对日 益推广的巷道掘进机进行了 选型 研究， 根据掘进机的主要性能、 技术参数、 适用条件、 以及选择使用掘进机的相关影响因素等选用了2台 掘进机。介绍了 掘进机工 效计算方法， 并对巷道切割法与钻爆法的成本进行了分析比较。实践表明， 在适宜条件 下， 非煤矿山选择和使用巷道掘进机可以降低作业成本10. 53。 关键词 悬臂式掘进机; 设备选型; 巷道掘进 悬臂式巷道掘进机 T B MorA T M 是一种集切 割、 装载、 转运石渣、 降尘等于一体的高效掘进设备， 广泛用于交通、 隧道、 采矿等领域， 与常规钻爆法相 比， 具有破岩、 出碴、 支护一条龙连续化作业， 开挖速 度快， 效率高， 施工质量好， 超挖量少， 可减少支护工 程量， 降低工程费用， 且不破坏周边岩层的稳定性， 有利于工人施工安全等优点。 但悬臂式掘进机也存 在着适用能力较差等问题， 若选择不当， 不仅导致其 成巷速度与生产效率显著下降， 而且影响矿山生产 和企业经济效益的提高。因此， 有必要针对矿山的 实际情况， 选择确定合理的掘进机型号与类型。 1 掘进机使用条件与工效 1 . 1 适应条件 巷道掘进机的适用条件受多方面因素影响， 其 中 最重要的 是矿岩的硬度与可钻性， 其次是岩石节 理裂隙发育程度、 岩石的碎胀性、 地压力大小与方 向、 水文地质、 岩石含水率、 地下水腐蚀性等。掘进 机作业岩层的理想条件 见表1 。 表1 掘进机岩层适应条件 适应范围理想条件}1 参数名称 适应范围 理想条件 小解低无 参数名称 抗压强度 硬 度 节理裂隙 碎胀性 01 5 0M入 F01 0 不限 低 5 0MP a 3一5 地应力不限 水文地质 简单一 复杂 微 无 含水率 腐蚀性 中低 微 充分体现; 当岩石强度太低， 节理裂隙发育， 会导致 巷道成型困难， 施工安全性受到影响， 巷道支护工作 量太大。岩石的碎胀性会导致施工后岩层膨胀， 支 护困难。地应力大会引起岩爆， 作业不安全。矿岩 水文地质复杂、 岩石中含水率高， 会导致工作面施工 条件恶化， 掘进难以进行。另外， 岩石的腐蚀性会影 响切割刀具寿命， 提高掘进成本。目 前国内外有多 个厂家正在研制耐用的金刚石截齿， 以提高掘进机 切割速度、 减少截齿更换时间及在硬岩巷道中掘进。 1 . 2 掘进机工作效率 掘进机工效受多因素影响， 大量的 试验表明， 掘 进机瞬时掘进速度为 V 2 7 . 5 1 1 。 0 ‘3 册 式 中 汗 几 一 一 掘 进 机 钻 进 速 率， m ， /h; [ ， 〕 岩 石 抗 压 强度， M p a ; W ‘ - - 一 机器自 重， t ; 尸 掘进机刀头轴功率， k w。 掘进机实际工效为 R 2 7 . 5 1 1 筑 。 0. 002 ，，各 式 中 R 掘 进 机 实 际 工 效， m 3 /h; K ; 与掘进机工效影响因 素相关的系 数。 凡是掘进机实际工效的重要影响因子， 大量试 验表明， K l 与表2 所列因素有关。 从表1 可知， 巷道掘进机最大可凿岩石抗压强 度为1 50 M Pa， 经济可掘岩体抗压强度为60 一 1 00 M Pa。当 岩石强度太硬， 则破岩所消耗的切割工具 磨损费用直线增加， 高效、 连续作业的 优越性得不到 2 掘进机作业成本 悬臂式掘进机用于抗压强度50 M Pa 的半煤巷 掘 进， 断面尺寸为16m Z ， 设备折旧 按10a 计算， 在 管理、 材料消耗、 劳动组织等一致的情况下， 得到掘 进法 掘进机、 坑内卡车等 与钻爆法 凿岩台车、 铲 万方数据 徐明生， 等 愚臂式巷道掘进机的选型研究6 3 运机、 坑内卡车等 单位长度的直接生产成本 见表3 。 衰2 掘进机实际工效影响因子 掘进机技术参数 设备整机性能、 工况 新、 1 日 、 型号、 自重、 刀 盘轴功率与直 径、 截齿数与类 型、 辅助设备。 劳动组织 工作制度、 周 作 业 时 间、 劳动分 工与组织、 作 业 循 环 方式等。 岩性宏观特征作业施工条件组织管理岩石物理力学性质 岩石硬度、 可钻性、 单轴抗压与抗拉强 度、 弹性模量、 矿石 的微观结构 空隙 度、 硅化物含量、 晶 粒大小与微断裂 、 磨蚀性等。 地质成因、 地质构掘进断面形状、 尺寸、 深度、 上下设备备品备件供应、 维 造、 岩石类型、 R Q D 坡度; 工人技术熟练程度、 培训、 修力量与技术水平、 质 值、 岩层稳固性、 层工作经验; 机械化程度、 切割顺量管理制度、 截齿与钻 理特性、 节理特性序、 除渣方式、 排渣距离、 排渣工臂质量与单耗、 应急处 倾向、 间距、 粗糙度具与数量; 岩层支护方法、 施工理水平、 误工分析 设 与充填物 、 水文地手段; 通风方法、 除尘机效率与备自 身故障、 后备系统 质条件等。数量、 井下空气质量、 个体防护故障与岩层支护停工 设施等。等。 表3 掘进机单位长度直接成本 成 本 项 “ 黝 黔 一 成 椰 黝禁 人工费5 37. 743 3 7 . 74 截齿洋 耗费几 其 它 材 月 月 ， ， 月 藏 清 耗 92. ， 92.44 辅助费用275 . 91275 . 91 运拾费380 . 74380 . 74 合计抖， 1 . 693 030 . 1 袭 落 龚 23 7 75 古 梢 材 藕 治 耗’ 27 5 7 31 27573 势 呼 平 243 ” ，” ， ‘， ， 伊 装 费阴 19- 现场经费238 . 04238 . 04 从表3 得知， 掘进机成巷成本构成， 与钻爆法比 较， 减少了 作业人员和设备台数， 其机械费与人工费 等下降。当 巷道岩石稳固性较好时， 还可能取消支 护材料消耗， 其单位成本可望大幅度下降。 3 结论 依据上述研究结果及开磷马路坪矿相关条件， 选用了2 种计2 台悬臂式掘进机， 其主要技术参数 与指标见表4 。 表4 开磷集团所选悬臂式掘进机墓本性能参数 设备厂家型 号 外型尺寸 长宽高 m 机 重 总功率 t 煤科院太原公司 E B z l 印TYg . 8 x 2 . 5 5 x l 7 佳木斯煤机公司E B Z23 0 10 44x 2 . 52x l . 72 5 1 . 5 65 . 0 k w 2 5 0 2 3 0 行速经济硬度 轴功率 适应断面 适应坡度 最大高度 耐面n M Pa k w m Z 。 m 01 5 06 ‘so 落8 02 3 0 9一2 1 25 土1 仅 士1 8 0 4. 5 4. 礴 6 掘进机现场试验指标测算表明， 其掘进断面为 16. 14m Z 时， 掘进机效率约为3 一 10而班， 月掘进 速度约为1 21 2 巧 耐月， 平均 186叮月。掘进机 单位成本约31 06元/ m ， 比 钻爆法降低10. 53。 矿山井巷施工是一项繁重和艰巨任务， 随着资 源需求量的 不断增长， 巷道掘进工作量越大， 完全依 赖钻爆法施工不仅成本高、 效率低， 已经不能适应经 济、 社会的 发展需要。悬臂式掘进机以自 动化程度 高、 机型多样化、 多功能化、 多种可选部件自 由 选配 等发展趋势呈现出强大的生命力， 且通过不断改进 设备性能与提高截齿耐磨能力， 越来越广泛地应用 于非煤矿山的巷道掘进， 将为矿山的资源开发发挥 越来越重要的作用。 参考文献 【 1] 蒋仲安， 等. 掘进巷道粉尘控制技术的研究〔 J 〕 . 中国安全科 学学报， 1 卯9 ， 1 0 5 1 1 一 1 5 . 【 2] 亲昌才， 王英敏. 循环通风在掘进通风中应用可行性的研究 [ J l . 有色 矿 冶， 1 992 ， 2 1 . 〔 3 〕谢振 华. 矿 井 循环通风的应用【 J]. 工业安全与防尘， 1 99 5 ， 2 1 . 【 4 ]赵国彦， 姚金蕊， 简万国， 等. 掘进机可控循环通风方法的研究 〔 习 . 矿 业 研 究 与 开 发， 2 以 巧 ， 增 ， 1 00一 l ro . 收稿日 期二 2 X7 一 n一 1 6 上接第46 页 参考文献 〔 1] 黄德发， 王宗敏， 杨 彬. 地层注浆堵水与加固 施工技术【 M ] . 徐州 中国矿业大学出版社， 2 X3 . 〔 2] 邝健政， 月 稳， 王 杰， 等. 岩土注 浆理论与工程实例〔 M ] . 北京 科学出版社， 2 印1 . 〔 3 〕程晓， 张凤祥. 土建注浆施工与效果检测【 M 〕 . 上海 同济大 学出 版社， 1 99 〔 4 〕程良 奎. 岩土加固实用技术【 M〕 . 北京 地震出版社， 1 994 . 收稿日 期二 2 以 y7一 的一 1 6 作者简 介 李自 明l9 66一 男 汉族 ， 湖南长沙人， 工程 师， 主要从事土 木工 程的建设与管理工作。 万方数据