綜掘機(jī)直角轉(zhuǎn)彎施工工藝研究與應(yīng)用

摘要：綜掘機(jī)在井下巷道掘進(jìn)過(guò)程中，為了減少綜掘機(jī)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(jī)轉(zhuǎn)彎時(shí)間，達(dá)到安全高效的目的，根據(jù)我礦實(shí)際情況，設(shè)計(jì)并實(shí)施了綜掘機(jī)轉(zhuǎn)彎方案，本文將著重介紹。

關(guān)鍵詞：綜掘機(jī) 夾角 轉(zhuǎn)彎 拐角支護(hù) 現(xiàn)場(chǎng)操作

引言

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

一、綜掘機(jī)外形尺寸及選定理由

根據(jù)EBZ132CZ掘進(jìn)機(jī)相關(guān)資料得知，其外形尺寸為9530mm×2600mm×1550mm，如果采用這個(gè)參數(shù)在設(shè)計(jì)彎道處支護(hù)時(shí)，由于機(jī)身長(zhǎng)度過(guò)長(zhǎng)，所需轉(zhuǎn)彎半徑就越大，造成支護(hù)斷面大、支護(hù)困難等，因此，必須縮短機(jī)身長(zhǎng)度，減小轉(zhuǎn)彎半徑，根據(jù)實(shí)測(cè)，鏟板收縮至最短長(zhǎng)度距一運(yùn)溜子機(jī)頭處的最小尺寸為7000mm;寬度2600mm為鏟板實(shí)際寬度(綜掘機(jī)最寬部分);高1550mm為掘進(jìn)機(jī)機(jī)身高度，寬、高對(duì)轉(zhuǎn)向均無(wú)影響。

二、轉(zhuǎn)彎方法確定

巷道掘進(jìn)初期，均布置為機(jī)軌合一，為了滿足運(yùn)輸設(shè)備的鋪設(shè)，要求在轉(zhuǎn)彎過(guò)程中，彎道一側(cè)必須為直角搭接，這樣大大增加了支護(hù)難度，為此，經(jīng)過(guò)現(xiàn)場(chǎng)不斷摸索及結(jié)合以往實(shí)際操作經(jīng)驗(yàn)，綜掘機(jī)轉(zhuǎn)彎分別采用設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)彎半徑一次性推進(jìn)轉(zhuǎn)向(圖1)和模型模擬法轉(zhuǎn)彎(圖2)。

(一)設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)彎半徑

根據(jù)EBZ132CZ掘進(jìn)機(jī)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(shí)，彎道最大支護(hù)尺寸達(dá)9316mm，這樣現(xiàn)場(chǎng)根本無(wú)法施工，在選擇轉(zhuǎn)彎半徑時(shí)，充分考慮最小轉(zhuǎn)彎半徑，但由于機(jī)身長(zhǎng)度(7000mm)的局限性，轉(zhuǎn)彎半徑最小不得低于9000mm，轉(zhuǎn)彎半徑過(guò)小易造成綜掘機(jī)轉(zhuǎn)彎時(shí)活動(dòng)空間狹小，前進(jìn)、后退困難;轉(zhuǎn)彎半徑過(guò)大易造成掘進(jìn)時(shí)懸頂面積過(guò)大，導(dǎo)致作業(yè)點(diǎn)的不安全因素，同時(shí)后期的支護(hù)困難。

圖1 轉(zhuǎn)彎半徑設(shè)計(jì)比較

由圖1可以看出，當(dāng)選擇9000mm轉(zhuǎn)彎半徑時(shí)，綜掘機(jī)活動(dòng)空間能滿足操作需求，但支護(hù)斷面過(guò)大，最大尺寸為8074mm(最大支護(hù)尺寸選定：掘進(jìn)巷道時(shí)的內(nèi)彎中心至巷道輪廓最突出部分);當(dāng)選擇7000mm轉(zhuǎn)彎半徑時(shí)，轉(zhuǎn)彎長(zhǎng)度短，施工量相對(duì)較小，但綜掘機(jī)活動(dòng)空間狹小(至巷幫僅為1800mm)，進(jìn)、退機(jī)困難，且支護(hù)尺寸也較大，最大尺寸為7245mm。當(dāng)然，這并不是說(shuō)相關(guān)資料及選定轉(zhuǎn)彎半徑直接推進(jìn)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(jì)，根據(jù)理論論證及現(xiàn)場(chǎng)施工經(jīng)驗(yàn)得出：設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)彎半徑，只適用于過(guò)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(zhǎng)度越短，支護(hù)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(guò)小，設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)彎半徑一次推進(jìn)轉(zhuǎn)彎滿足不了施工需求，為此，設(shè)計(jì)實(shí)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(jī)參數(shù)制作模型模擬轉(zhuǎn)彎，通過(guò)演示來(lái)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(jī)后尾不刮蹭巷幫。在綜掘機(jī)行走截割時(shí)，支護(hù)必須緊跟迎頭，按綜掘機(jī)每前行3000mm時(shí)綜掘機(jī)的擺幅來(lái)決定下一循環(huán)截割范圍，截割至彎道變急段時(shí)，可適當(dāng)縮短行走步距，減少綜掘機(jī)退、擺機(jī)次數(shù)，具體選擇截割行走步距可根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際條件而定，以此類推，直至轉(zhuǎn)至下一條設(shè)計(jì)巷道為止。

圖2 模型模擬轉(zhuǎn)彎圖

三、彎道支護(hù)

我礦近年來(lái)采掘活動(dòng)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(hù)幾乎不可能，均使用鋼材支護(hù)。在彎道施工過(guò)程中，采用架設(shè)雙工字鋼支護(hù)，支護(hù)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(shí)，嚴(yán)格按施工圖進(jìn)行，控制好中、腰線，掘進(jìn)夠一架位置及時(shí)支護(hù)，臨時(shí)支護(hù)采用2.8米π型鋼配1.5米半圓木進(jìn)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(hù)圖

四、現(xiàn)場(chǎng)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(shí)，由于綜掘機(jī)操作臺(tái)在本機(jī)左邊，司機(jī)對(duì)施工迎頭一目了然，但右轉(zhuǎn)彎時(shí)視線受阻，只能依靠輔助人員指揮，因此要求操作司機(jī)在截割前對(duì)截割點(diǎn)做到心中有數(shù)，避免超割、少割或割到支架。

(二)在擺機(jī)時(shí)，依靠綜掘機(jī)的前進(jìn)、后退和截割臂與履帶的配合來(lái)進(jìn)行方向調(diào)整，要求操作人員由經(jīng)驗(yàn)豐富的司機(jī)擔(dān)任，操作不熟練易造成擺機(jī)不連貫。

(三)彎道掘進(jìn)時(shí)，要求巷道底板平整，由于空間及綜掘機(jī)的局限性，需拆除綜掘機(jī)二運(yùn)設(shè)備，出渣采用耙礦配導(dǎo)向滑輪進(jìn)行。

(四)綜掘機(jī)在右轉(zhuǎn)彎擺機(jī)時(shí)，輔助指揮人員要指揮得當(dāng)，在距離機(jī)尾3米兩幫處各安排1人觀察，觀察人員及時(shí)向指揮人員報(bào)告，再由指揮人員指揮司機(jī)完成擺機(jī)操作。

五、結(jié)語(yǔ)

經(jīng)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)得出，綜掘機(jī)直角轉(zhuǎn)彎模型模擬法雖實(shí)用卻不夠精確，在現(xiàn)場(chǎng)操作過(guò)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(jī)的掘進(jìn)效率，為達(dá)到煤礦安全、高效的目標(biāo)做出貢獻(xiàn)。

參考文獻(xiàn)：

[1]王虹•綜合機(jī)械化掘進(jìn)工藝•2009.5

[2]張榮立、何國(guó)緯等•采礦工程設(shè)計(jì)手冊(cè)•2004.5