綜掘機直角轉(zhuǎn)彎施工工藝研究與應(yīng)用

摘要：綜掘機在井下巷道掘進過程中，為了減少綜掘機搬遷、安裝工作量，常遇轉(zhuǎn)彎、掉向問題，因此如何縮短綜掘機轉(zhuǎn)彎時間，達到安全高效的目的，根據(jù)我礦實際情況，設(shè)計并實施了綜掘機轉(zhuǎn)彎方案，本文將著重介紹。

關(guān)鍵詞：綜掘機 夾角 轉(zhuǎn)彎 拐角支護 現(xiàn)場操作

引言

我礦自投入使用綜掘機以來，EBZ132CZ為主要選用機型，由于綜掘機自身尺寸大，掘進出的巷道斷面較大，因此，綜掘機多用于布置綜采工作面，為了綜采工作面在后期回采過程中避免增、減架，要求巷道布置為標準矩形，這樣在掘進巷道時就需直角轉(zhuǎn)彎，所以在現(xiàn)有條件下，綜掘機如何快速轉(zhuǎn)到下一條施工巷道，成為綜掘機施工過程中的一大難題。

一、綜掘機外形尺寸及選定理由

根據(jù)EBZ132CZ掘進機相關(guān)資料得知，其外形尺寸為9530mm×2600mm×1550mm，如果采用這個參數(shù)在設(shè)計彎道處支護時，由于機身長度過長，所需轉(zhuǎn)彎半徑就越大，造成支護斷面大、支護困難等，因此，必須縮短機身長度，減小轉(zhuǎn)彎半徑，根據(jù)實測，鏟板收縮至最短長度距一運溜子機頭處的最小尺寸為7000mm;寬度2600mm為鏟板實際寬度(綜掘機最寬部分);高1550mm為掘進機機身高度，寬、高對轉(zhuǎn)向均無影響。

二、轉(zhuǎn)彎方法確定

巷道掘進初期，均布置為機軌合一，為了滿足運輸設(shè)備的鋪設(shè)，要求在轉(zhuǎn)彎過程中，彎道一側(cè)必須為直角搭接，這樣大大增加了支護難度，為此，經(jīng)過現(xiàn)場不斷摸索及結(jié)合以往實際操作經(jīng)驗，綜掘機轉(zhuǎn)彎分別采用設(shè)計轉(zhuǎn)彎半徑一次性推進轉(zhuǎn)向(圖1)和模型模擬法轉(zhuǎn)彎(圖2)。

(一)設(shè)計轉(zhuǎn)彎半徑

根據(jù)EBZ132CZ掘進機相關(guān)資料得知，最小轉(zhuǎn)彎半徑不得低于12000mm，但如果該轉(zhuǎn)彎半徑用于垂直巷道轉(zhuǎn)彎時，彎道最大支護尺寸達9316mm，這樣現(xiàn)場根本無法施工，在選擇轉(zhuǎn)彎半徑時，充分考慮最小轉(zhuǎn)彎半徑，但由于機身長度(7000mm)的局限性，轉(zhuǎn)彎半徑最小不得低于9000mm，轉(zhuǎn)彎半徑過小易造成綜掘機轉(zhuǎn)彎時活動空間狹小，前進、后退困難;轉(zhuǎn)彎半徑過大易造成掘進時懸頂面積過大，導(dǎo)致作業(yè)點的不安全因素，同時后期的支護困難。

圖1 轉(zhuǎn)彎半徑設(shè)計比較

由圖1可以看出，當選擇9000mm轉(zhuǎn)彎半徑時，綜掘機活動空間能滿足操作需求，但支護斷面過大，最大尺寸為8074mm(最大支護尺寸選定：掘進巷道時的內(nèi)彎中心至巷道輪廓最突出部分);當選擇7000mm轉(zhuǎn)彎半徑時，轉(zhuǎn)彎長度短，施工量相對較小，但綜掘機活動空間狹小(至巷幫僅為1800mm)，進、退機困難，且支護尺寸也較大，最大尺寸為7245mm。當然，這并不是說相關(guān)資料及選定轉(zhuǎn)彎半徑直接推進轉(zhuǎn)彎不可行，而是兩巷夾角不適于有關(guān)轉(zhuǎn)彎和掉向設(shè)計，根據(jù)理論論證及現(xiàn)場施工經(jīng)驗得出：設(shè)計轉(zhuǎn)彎半徑，只適用于過渡彎道，且兩巷夾角大于100°(如下圖所示)。兩巷夾角越大，所需轉(zhuǎn)彎長度越短，支護斷面越小，更便于施工。

(二)模型模擬法轉(zhuǎn)彎

如上所舉，由于兩巷夾角過小，設(shè)計轉(zhuǎn)彎半徑一次推進轉(zhuǎn)彎滿足不了施工需求，為此，設(shè)計實施了模型模擬轉(zhuǎn)彎法(如圖2所示)，即：在CAD上根據(jù)巷道和綜掘機參數(shù)制作模型模擬轉(zhuǎn)彎，通過演示來確定巷道轉(zhuǎn)彎的相關(guān)數(shù)據(jù)，在模擬演示中，距離巷幫預(yù)留300mm富裕系數(shù)，以保證綜掘機后尾不刮蹭巷幫。在綜掘機行走截割時，支護必須緊跟迎頭，按綜掘機每前行3000mm時綜掘機的擺幅來決定下一循環(huán)截割范圍，截割至彎道變急段時，可適當縮短行走步距，減少綜掘機退、擺機次數(shù)，具體選擇截割行走步距可根據(jù)現(xiàn)場實際條件而定，以此類推，直至轉(zhuǎn)至下一條設(shè)計巷道為止。

圖2 模型模擬轉(zhuǎn)彎圖

三、彎道支護

我礦近年來采掘活動多布置于下水平，下水平地質(zhì)構(gòu)造復(fù)雜，工作面經(jīng)常遇斷層，巷道頂、底板破碎且較軟，因此，錨索、錨桿支護幾乎不可能，均使用鋼材支護。在彎道施工過程中，采用架設(shè)雙工字鋼支護，支護方式及要求如下：

(一)根據(jù)模型模擬法得出相關(guān)數(shù)據(jù)后，加工所需不同尺寸的工字鋼。

(二)施工時，嚴格按施工圖進行，控制好中、腰線，掘進夠一架位置及時支護，臨時支護采用2.8米π型鋼配1.5米半圓木進行。

(三)彎道處支架架設(shè)為“扇形”，支架邁步(如圖3所示)。

圖3 轉(zhuǎn)彎彎道支護圖

四、現(xiàn)場操作要領(lǐng)

(一)根據(jù)巷道布置方式的不同，彎道施工存在左轉(zhuǎn)彎、右轉(zhuǎn)彎之分，在施工左轉(zhuǎn)彎時，由于綜掘機操作臺在本機左邊，司機對施工迎頭一目了然，但右轉(zhuǎn)彎時視線受阻，只能依靠輔助人員指揮，因此要求操作司機在截割前對截割點做到心中有數(shù)，避免超割、少割或割到支架。

(二)在擺機時，依靠綜掘機的前進、后退和截割臂與履帶的配合來進行方向調(diào)整，要求操作人員由經(jīng)驗豐富的司機擔任，操作不熟練易造成擺機不連貫。

(三)彎道掘進時，要求巷道底板平整，由于空間及綜掘機的局限性，需拆除綜掘機二運設(shè)備，出渣采用耙礦配導(dǎo)向滑輪進行。

(四)綜掘機在右轉(zhuǎn)彎擺機時，輔助指揮人員要指揮得當，在距離機尾3米兩幫處各安排1人觀察，觀察人員及時向指揮人員報告，再由指揮人員指揮司機完成擺機操作。

五、結(jié)語

經(jīng)實踐經(jīng)驗得出，綜掘機直角轉(zhuǎn)彎模型模擬法雖實用卻不夠精確，在現(xiàn)場操作過程中仍存在不足，仍需我們不斷探索改革，以充分發(fā)揮綜掘機的掘進效率，為達到煤礦安全、高效的目標做出貢獻。

參考文獻：

[1]王虹•綜合機械化掘進工藝•2009.5

[2]張榮立、何國緯等•采礦工程設(shè)計手冊•2004.5