綜掘機直角轉彎施工工藝研究與應用

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，常遇轉彎、掉向問題，因此如何縮短綜掘機轉彎時間，達到安全高效的目的，根據我礦實際情況，設計並實施了綜掘機轉彎方案，本文將著重介紹。

關鍵詞：綜掘機 夾角 轉彎 拐角支護 現場操作

引言

我礦自投入使用綜掘機以來，EBZ132CZ為主要選用機型，由於綜掘機自身尺寸大，掘進出的巷道斷麵較大，因此，綜掘機多用於布置綜采工作麵，為了綜采工作麵在後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彎，所以在現有條件下，綜掘機如何快速轉到下一條施工巷道，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EBZ132CZ掘進機相關資料得知，其外形尺寸為9530mm×2600mm×1550mm，如果采用這個參數在設計彎道處支護時，由於機身長度過長，所需轉彎半徑就越大，造成支護斷麵大、支護困難等，因此，必須縮短機身長度，減小轉彎半徑，根據實測，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、高對轉向均無影響。

二、轉彎方法確定

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

(一)設計轉彎半徑

根據EBZ132CZ掘進機相關資料得知，最小轉彎半徑不得低於12000mm，但如果該轉彎半徑用於垂直巷道轉彎時，彎道最大支護尺寸達9316mm，這樣現場根本無法施工，在選擇轉彎半徑時，充分考慮最小轉彎半徑，但由於機身長度(7000mm)的局限性，轉彎半徑最小不得低於9000mm，轉彎半徑過小易造成綜掘機轉彎時活動空間狹小，前進、後退困難;轉彎半徑過大易造成掘進時懸頂麵積過大，導致作業點的不安全因素，同時後期的支護困難。

圖1 轉彎半徑設計比較

由圖1可以看出，當選擇9000mm轉彎半徑時，綜掘機活動空間能滿足操作需求，但支護斷麵過大，最大尺寸為8074mm(最大支護尺寸選定：掘進巷道時的內彎中心至巷道輪廓最突出部分);當選擇7000mm轉彎半徑時，轉彎長度短，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，這並不是說相關資料及選定轉彎半徑直接推進轉彎不可行，而是兩巷夾角不適於有關轉彎和掉向設計，根據理論論證及現場施工經驗得出：設計轉彎半徑，隻適用於過渡彎道，且兩巷夾角大於100°(如下圖所示)。兩巷夾角越大，所需轉彎長度越短，支護斷麵越小，更便於施工。

(二)模型模擬法轉彎

如上所舉，由於兩巷夾角過小，設計轉彎半徑一次推進轉彎滿足不了施工需求，為此，設計實施了模型模擬轉彎法(如圖2所示)，即：在CAD上根據巷道和綜掘機參數製作模型模擬轉彎，通過演示來確定巷道轉彎的相關數據，在模擬演示中，距離巷幫預留300mm富裕係數，以保證綜掘機後尾不刮蹭巷幫。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截割範圍，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，具體選擇截割行走步距可根據現場實際條件而定，以此類推，直至轉至下一條設計巷道為止。

圖2 模型模擬轉彎圖

三、彎道支護

我礦近年來采掘活動多布置於下水平，下水平地質構造複雜，工作麵經常遇斷層，巷道頂、底板破碎且較軟，因此，錨索、錨杆支護幾乎不可能，均使用鋼材支護。在彎道施工過程中，采用架設雙工字鋼支護，支護方式及要求如下：

(一)根據模型模擬法得出相關數據後，加工所需不同尺寸的工字鋼。

(二)施工時，嚴格按施工圖進行，控製好中、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)彎道處支架架設為“扇形”，支架邁步(如圖3所示)。

圖3 轉彎彎道支護圖

四、現場操作要領

(一)根據巷道布置方式的不同，彎道施工存在左轉彎、右轉彎之分，在施工左轉彎時，由於綜掘機操作台在本機左邊，司機對施工迎頭一目了然，但右轉彎時視線受阻，隻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，避免超割、少割或割到支架。

(二)在擺機時，依靠綜掘機的前進、後退和截割臂與履帶的配合來進行方向調整，要求操作人員由經驗豐富的司機擔任，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，由於空間及綜掘機的局限性，需拆除綜掘機二運設備，出渣采用耙礦配導向滑輪進行。

(四)綜掘機在右轉彎擺機時，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、結語

經實踐經驗得出，綜掘機直角轉彎模型模擬法雖實用卻不夠精確，在現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•采礦工程設計手冊•2004.5