掘锚机组高效快速掘进系统的实践应用研究.pdf

1工程概况 同煤集团大斗沟煤业公司位于大同市西南 21km 处， 始建于 1957 年， 经多次技术改造， 当前煤矿生产 能力为 180 万 t/ 年。 当前为了解决煤巷掘支矛盾， 必 须提高煤矿掘进效率。对大斗沟煤业公司的地质情 况分析可知， 该矿的掘进区域属中厚煤层， 煤层结构 相对简单， 整体为平缓单斜构造； 上覆基岩较厚， 无 断层， 顶板完整离层、 破碎， 顶底板总体属于半坚硬 岩石； 巷道断面为矩形， 宽度不小于 5.4 m， 高度不小 于 3.5 m。 基于该地质条件较为适合掘锚机组的施工 作业条件， 决定开展 “掘锚机组高效快速掘进系统” 的实践应用研究[1]。 2掘锚机组高效快速掘进系统的设备配制 掘锚机组高效快速掘进系统由掘锚机组、履带 式转载破碎机、 10 臂锚杆钻车、可弯曲带式转载机 和迈步式自移机尾等构成， 并集成通风除尘， 供电、 控制通信等设备组成。 在适宜的巷道围岩条件下， 掘 锚机只负责掘进， 支护任务由 10 臂锚杆钻车一次集 中完成， 可大幅提高作业效率。 下面对掘锚机组高效 快速掘进系统的设备配制、 技术参数、 技术特点进行 分析。 系统采用 JM340 型掘锚机组，主要由截割部， 转载部、 运输部、 行走部， 锚钻系统， 电气系统、 液压 系统和集尘系统等几部分组成。该设备是快速掘进 巷道的龙头设备， 集落煤、 运煤、 履带行走和锚杆支 护于一体， 采用全宽的可伸缩截割滚筒， 保障成巷速 度与工程质量， 机载 6 台锚杆钻机， 可同步完成掘进 和支护作业。该设备具有技术特征 1） 截割、 锚护同时作业。掘锚机截割时底盘静 止， 采用滑移式机架指进截制系统进行掏槽， 有效 增大截割推进力和减小履带对地面的碾压破环。截 割的同时临时支护装置支撑顶板， 为锚护等作业提 供了稳固、 安全的工作平台， 实现了截割、 锚护平行 作业。 2） 巷道断面一次成型， 效率高。 截割系统用可伸 缩的横轴截割滚筒和采掘高度自动识别系统、通过 滚筒的伸缩和截割高度识别实现断面的一次成型， 巷道断面成型精度高、 误差小， 大幅度降低人工截割 操作难度， 据高巷道成型质量标准化。 3） 工况检测和故降诊断技术。开发了工况检测 和故障诊断系统， 具有监控电流、 电压、 电机功率、 油 温油位油压等的自动监测、 存储、 显示、 报警及故障 示等功能[2]。 系统采用 ZPL1200/207 履带式转载破碎机， 由 转载部、 破碎部、 输送机、 底盘、 电气系统和液压系统 等几部分组成。主要具有缓冲、 转载、 破碎和牵引等 功能； 跟随掘锚机组前进并接受来自掘锚机的落煤， 经缓冲破碎后转运到其后的可弯曲带式转载机上， 同时推动可弯曲带式转载机移动；可伸缩铲板式转 载部可对底板浮煤进行清理； 采用滚筒式破碎机构， 破碎粒度可调。该设备具有技术特征 1） 集破碎、 转载、 牵引可弯曲胶带机移动等功能 于一体。 将自掘锚机截割下来的煤炭进行初级破碎， 并均匀地转运至自适应带式转载机上，以满足自适 应带式转载机对煤的块度要求。通过牵引装置可弯 曲带式转载机行走。采用齿式破碎， 破碎能力大， 采 用双驱动输送系统， 运输能力大。 2） 装载部具有伸缩功能。 装载部可伸缩， 在提高 巷道适应性的同时最太限度地提高装载能力，铲板 可前、 后滑移装煤， 减少破碎转载机和自适应带式转 载机的工作循环次数， 高效清理底板浮煤。 掘锚机组高效快速掘进系统的实践应用研究 史峤 （大同煤矿集团大斗沟煤业有限公司机掘二队， 山西大同037026） 摘要 为了解决煤巷掘支矛盾， 实现安全高效掘进， 以 JM340 型掘锚机组为核心， 配套其他设备， 组建了高效 快速掘进系统。对该系统的设备选型进行了分析确定， 系统于 2017 年 7 月在大斗沟煤矿投入使用， 应用效果 良好， 实现了平均月进尺 2 400 m， 极大地提高了煤巷单进水平。 关键词 掘锚机组高效快速掘进转载机 中图分类号 TD4文献标识码 A文章编号 1003-773X （2020） 06-0129-02 收稿日期 2020-03-23 作者简介 史峤 （1987） ， 男， 毕业于辽宁工程技术大学采矿工 程专业， 助理工程师。 DOI10.16525/14-1134/th.2020.06.056 总第 206 期 2020 年第6 期 机械管理开发 MECHANICALMANAGEMENTANDDEVELOPMENT Total 206 No.6， 2020 实践与应用 第 35 卷 机械管理开发 jxglkfbjb 系统采用 CMM10-30 型 10 臂锚杆钻车，由顶 锚钻臂、 侧帮钻臂、 除尘器、 履带底盘、 电气系统、 液 压系统组成。设备机载 6 个顶板钻臂、 4 个侧帮钻 臂， 10 台钻臂同时对顶板、 侧帮进行锚杆支护， 其履 带式底盘骑跨在可弯曲带式转载机上移动， 实现掘、 锚、 运平行作业。并且是整个系统的集控中心， 掘锚 机组和履带式转载破碎机的操作均位于 10 臂锚杆 钻车之上。该设备具有技术特征 1） 全断面一次支护， 支护效率高、 质量优。整机 集成 6 套顶锚钻臂和 4 套侧锚钻臂，能够同时完成 整个巷道中的锚杆支护。 一人多机操作的布置方式， 操作人员互不干扰实现有序操作，提高巷道支护效 率和支护质量。 2） 锚钻采用干式除尘技术， 保证巷道良好的工 作环境。 采用干式机械除尘机构， 在设备上搭载有多 级串联的不同形式的除尘器， 通过多级分离、 落尘、 过滤形式使钻孔所产生的粉尘落在固定的容器中， 从而达到除尘目的。 3） 跨骑式底盘机构跨骑于可弯曲胶带机之上， 可弯曲胶带机可以在锚杆机底盘下自由通过，锚杆 机的锚护作业与掘进、 运输工序互不影响， 实现掘、 锚、 运平行作业。 系统采用 DZY100/160/135 型可弯曲带式转载 机， 主要由装载部、 卸料部、 柔性段、 胶带、 动力站几 部分组成。能够实现移动过程中的弯曲运输， 满足 系统变向掘进联巷、 切眼的功能需求； 架体下方安 装有行走胶轮及油气悬挂装置，对底板适应能力 强； 胶带采用变频调速多点驱动， 最大运力达 1 600 t/h， 并对启动、 张紧过程进行自动控制。该设备具有 技术特征 1） 可实现定点弯曲， 跟随掘锚机的转弯， 对底板 适应能力强。 相邻弯曲胶带架间采用关节轴承连接， 每节弯曲胶带架之间可水平、 垂直摆动一定幅度， 使 整机可跟随掘锚机转弯， 实现系统开掘联巷、 硐室。 2） 多点驱动， 自动张紧。 该自动张紧功能采用电 气控制， 通过压力传感器监测自动油缸压力， 根据启 动、 运转和停机等胶带机不同工况， 对胶带进行自动 张紧[3]。 系统采用 DWZY100/2000 型步式自移机尾， 主 要由稳定支撑部、 机尾部、 转载机导向部、 刚性架、 轨 道、 电气系统、 液压系统等部分组成。采用马蒂尔式 运动机构， 能够实现可伸缩胶带机的快速延伸； 自带 刚性架， 与可弯曲带式转载机长距离重叠搭接， 并兼 作设备列车； 采用自铺轨道技术， 降低了刚性架移动 过中的移动阻力， 移动效率高； 具有左右调偏功能， 采用遥控操作，能够极大地减小延伸胶带过程中的 设备调动， 降低人员劳动强度。迈步式自移机尾。该 设备具有的技术特征 1） 与可弯曲胶带机快选搭接。采用迈步式自移 机构， 移动效率高； 与可弯曲式转载机长距离重叠搭 接， 最大接行程可达 150 m。 2） 刚性架可兼作设备列车。除尘系统、 材料列 车、 移动变电站等设备均可跨骑在刚性架之上， 随着 刚性架同步前移。 3） 具有左右调偏功能。在迈步机尾架上设计了 两组调偏机构，通过调偏举升油缸先将迈步端头抬 起，然后在调偏推移油缸的作用下实现迈步自移机 尾的左右摆动调偏。 掘锚机组高效快速掘进系统的主要技术参数 适应巷道宽度为 5.46.0m； 适应巷道高度为 3.34.5m； 胶带搭接行程为 100 m； 系统总长 155 m； 系统总重 420 t； 总装机功率为 1 416 kW。 1） 掘锚分离、 平行作业， 多排多臂同时锚护作 业， 实现掘锚匹配同步。 2） 采用可弯曲带式输送机技术， 巷道适应性， 满 足系统开掘联巷、 切眼的需求。 3） 带式转载机的上下重叠搭接行程可达 100 m 以上， 实现连续运输， 增大辅运空间。 4） 自移机尾采用迈步式自移机构， 实现胶带机、 设备列车的快速推进， 减少掘进辅助工时， 降低工人 劳动强度。 5） 信息无线传输， 远程操控， 作业安全性高， 作 业环境好。 6） 采用统一的控制平台， 依托设备高度自动化 及系统集中协调控制功能， 实现掘、 锚、 运多个作业 单元联动， 减少操作人员。 3应用效果 掘锚机组高效掘进系统经配制、 安装， 于 2017 年 7 月在大斗沟煤矿投入适用，截至 2019 年 4 月 底， 已掘进巷道近 3 万 m， 平均月进尺 2 400 m。 其中 小班最高进尺 85 m， 最高日进尺 158 m， 最高月进尺 3 088m，该快速掘进系统单月进尺记录达国内最高 水平， 应用效果理想。 参考文献 [1]李发泉.新型迈步式胶带输送机自移机尾的研制及应用[J].煤 矿开采， 2018， 23 （2） 38-40. [2]王连生.煤巷快掘技术及装备开发应用研究[J].神华科技， （下转第 156 页） 130 第 35 卷 机械管理开发 jxglkfbjb 网的铺设等因素， 确保作业面的设备回撤、 顶板控制 等各项技术的保障措施之间的协调适应性，以确保 作业面设备的安全回撤，从而增强矿井生产的安全 性及高效性。 参考文献 [1]李魏远， 王坤.不规则工作面悬移支架快速安装拆除技术研究 [J].能源技术与管理， 2018 （4） 66-68. [2]黄海雄， 王宗明， 王三勇， 等.综采工作面过断层快速拆除安装 技术[J].中州煤炭， 2012 （12） 33-35. [3]赵开虎.综采工作面中部抽架、 整体转架、 循环安装一体化技术 [J].煤炭工程， 2019 （6） 77-79. （编辑 贾娟） Study on Safe and Fast Moving Technology of Fully Mechanized Mining Face under Roof Crushing Cheng Dongshan （Yongdingzhuang Coal Company, Datong Shanxi 037004） Abstract In order to ensure the safe and efficient moving of fully mechanized coal face under the condition of broken roof, the safe and fast moving process of fully mechanized coal face was studied with 5202 working face of a coal mine in Tong Coal Group. This paper introduces the geological survey of the working face, the main equipment used, puts forward the preparation work before moving, the concrete support scheme and the withdrawal scheme, and summarizes some precautions for the safe and fast moving of the working face. Key words working face; moving; supporting scheme; withdrawal scheme; attention 2016， 14 （3） 28-32. [3]雷煌.履带行走式锚杆钻车的研制[J].煤炭科学技术， 2008 （8） 73-75； 79. （编辑 贾娟） Study on the Practice and Application of High Efficiency and Fast Excavation System for Anchor Unit Shi Qiao （Dadougou Coal Industry Co., Ltd. of Datong Coal Mine Group, Datong Shanxi 037026） Abstract In order to solve the contradiction of coal roadway excavation and realize safe and efficient excavation, an efficient and rapid excavation system is set up with JM340 type anchor unit as the core supporting equipment. The equipment selection of the system is analyzed and determined. The system was put into use, and the application effect is good, and the average monthly advance is achieved 22 400 m, greatly improved the single entry level of coal lanes. Key words anchor unit; high efficiency; rapid excavation; transfer machine （上接第 130 页） [4]毛亚郎， 孙毅， 计时鸣， 等.介质球间非限制料层夹持形态研究 [J].中国机械工程， 2014， 36 （23） 3 212-3 215.（编辑 赵婧） Optimization Study on Cutting Angle of Cutting Gear of Roadheader Based on LS-DYNA Jia Xiaofeng （Shanxi Coal Construction Supervision Co., Ltd., Taiyuan Shanxi 030012） Abstract The simulation model of the simulated cutting arm is established by using the discrete element analysis scheme. The LS-DYNA simulation analysis software is used to study the cutting characteristics of the roadheader at different rotation angles. The results show that the roadheader cutting teeth have the best cutting characteristics when the rotation angle is 44, which lays a theoretical foundation for optimizing the cutting perance and improving the cutting efficiency. Key words LS-DYNA; roadheader; cutting teeth; rotation angle （上接第 54 页） 156