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EBH /J-132型掘进机用于短壁开采的试验研究
发布时间：2013-04-21 13:18 来源：未知
煤炭科学研究总院太原分院与某公司共同合作，研制出了可用于短壁开采的EBH/J-132型掘进机。该机采用了本机、离机和遥控三种操作方式。这是我国首次研发的具有独立知识产权、实现了离机与遥控操作的掘进机。EBH/J-132型掘进机的售价仅是进口的连续采煤机的五分之一左右，它无疑是我国现阶段替代连续采煤机较经济的一种短壁开采设备，它的研制成功标志着我国掘进机的研究与制造水平又迈上了一个新台阶。
EBH/J-132型掘进机用于“三下”采煤的第一个工作面确定在公司五阳矿51采区甘村保安煤柱附近，2003年7月21日开始使用这种新型掘进机进行短壁开采试验。
1、短壁开采工艺及主要设备
为了使短壁开采达到安全、高效、技术先进、工艺合理的目标，需进行采区工艺优化设计及总体设备合理配套的研究工作。
1.1开采巷道系统
在开采区域中部沿天仓向斜轴部掘进一条主巷，主巷两侧布置支巷，支巷两侧布置采硐。支巷沿主巷前进式布置，支巷内采用后退式开采。主巷掘进至采区边界，采完所有支巷后，再进行后退式回收主巷两边的煤柱。支巷间留设支撑煤柱，保护地面建筑。
考虑到便于连采设备拐弯施工，支巷与主巷呈45。夹角布置。在村庄煤柱内进行短壁开采时，为有效控制地面村庄建筑物变形破坏，实行每条支巷开采24.3 m，其间留设36 m永久条带煤柱，即相邻两支巷距60.3 m;在非保安煤柱内进行短壁开采时，实行每条支巷开采24.3 m，其间留设3.0 m的永久条带隔离煤柱，即相邻两支巷相距27.3 m。
第一个试验工作面确定在距主巷开口位置68 m处，与主巷成45。角。支巷采用前进式布置，后退式开采，支巷回采至主巷20 m处停采，然后打临时密闭对支巷进行管理。主巷两边20 m煤柱采用后退式开采进行回采。支巷两侧布置与支巷成45。角、宽4.0 m、高4.0—4.4 m、长12 m的采硐，采硐间留设2.0 m宽隔离煤柱。EBH/J-132型掘进机在采硐内进行采煤，采硐不进行支护。
1.2生产系统主要设备及布置
该生产系统主要由EBH/J-132型掘进机、GS350/75型给料输送机、DZP-160型转载输送机、SJJ800/2×40型胶带输送机、移动变电站、矿用压风机及局部通风机等设备组成。
(1) EBH/J-132型掘进机的主要技术参数。
机长11.7 m/9.4 m（横/纵）；机宽2. 35 m;机高1. 55 m；地隙250 mm;卧底深度280 mm/200mm(横/纵)；接地比压0.14MPa；机重40.5 t；总功率222 kW；经济截割煤岩硬度小于等于60 MPa;最大可掘巷道断面9～21rn2；最大可掘高度4.4 m/4.3 m(横/纵)；最大可掘宽度5.8 m/5.1 m（横／纵）；适应巷道坡度±16。；供电电压1140 V。
(2)GS350/75型给料输送机的主要技术参数。
外形尺寸（长×宽×高）7 730 mm×2 270mm×1550 mm；机重17 t；总功率75 kW；输送能力350 t/h；链速0.82 m/s;刮板链形式：套筒滚子链；链条极限拉伸载荷500 kN；行走速度8 m/min;履带接地比压0.137 MPa。
2、短壁开采试验情况分析
EBH/J-132型掘进机作业线于2003年7月21日在五阳矿51矿采区开始试采，截止8月5日，共计15 d，开采24个采硐，平均每天1.6个采硐。以每个采硐采煤300 t计，共采煤7 200 t，平均每天采煤480 t。若按此日产量计算，该条作业线年可产煤15万t左右，距原设计的年产20～30万t还有一定的差距。分析15 d的试验情况，认为掘进机效率未能得到充分发挥的原因有三个：一是短壁开采的工艺不够完善；二是主机及配套设备存在一些问题；三是操作人员对设备的使用还需有一个熟练的过程。
因此，必须进一步完善短壁开采工艺，使之适合掘进机作业。
原设计的支巷宽度为4.5 m，而掘进机长11.7 m，要实现两翼45。开采采硐，只能将采硐宽度增加到4m，才能实现掘进机转弯45。，但由于掘进机装载宽度（铲板）只有3m，需调动机器3次以上才能装载及清除底板上的落煤，从而造成机器调动过于频繁，这是机器生产效率低的一个重要原因。建议对这种短壁开采工艺进一步改进和完善。比如支巷宽度可否增加到5m左右，采硐宽度接近掘进机的装载宽度为3—3.5 m，使掘进机能一次装运完落煤，避免频繁调动掘进机。
3、掘进机、给料输送机存在问题及改进方案
(1) 履带行走速度慢。EBH/J-132型掘进机原设计履带行走机构为磁阻电机驱动，但由于种种原因，一直未能调试完毕，现在井下的行走机构是临时改的液压马达驱动，其行走速度仅能达到3.2 m/min，远达不到采用磁阻电机驱动的14 m/min的调动速度。由于短壁开采时，掘进机调动频繁，行走速度慢，也影响了掘进机效能的发挥。建议尽快研制磁阻电机，并使用在履带行走机构上：以提高掘进机的调动速度。
(2)掘进机牵引力较小，逃逸功能不足。掘进机用于短壁开采时，掘进机进入采硐开采时，由于采硐不支护，司机只能用遥控操作，司机前方视线不好，切割的底板质量及清浮煤效果远不如掘进工作面。当机器频繁调动时，在浮煤较多凹凸不平的底板上行走及转弯，必须要求掘进机有足够大的牵引力，否则易发生卧机。该试验用的掘进机牵引力在井下试验中显得不足，造成调动不灵活，影响机器的生产效率。
在本次试验期间曾发生一次冒顶事故，埋住掘进机一次，机器不能自行逃逸。建议下次改进时增加机器的牵引力，使其具备一定的逃逸功能。
(3)液压系统油液温度高。掘进机用于短壁开采与掘进时的工况远不相同。掘进时，一个切割循环，约四分之一的时间用于机器切割及装运，其余四分之三时间用于支护工作。而短壁开采时，掘进机几乎没有停歇，井下试验的这台掘进机，除切割机构外均为液压驱动。由于机器连续工作，造成机器油温高达60℃左右，容易造成油液泄漏及降低液压元件的使用寿命。
建议尽快采用磁阻电机驱动履带行走机构，以减轻液压系统的负担，提高整机的可靠性。
(4) 掘进机遥控器不能同时控制两个动作。掘进机在行走装载时，应当能同时进行切割臂摆动及上下切割，或同时进行铲板升降以适应巷道底板起伏的需要。试验中，也暴露了掘进机遥控器的不足，它不能同时触发两个动作信号，造成掘进机清理浮煤效果不好。
(5) 掘进机操纵台防护薄弱。由于采硐不进行支护，顶板上随时都可能掉下煤块，所以掘进机的防护尤为重要。在试验中曾出现过煤块落人操纵手柄下面，使操纵手柄卡住，掘进机的遥控操作失灵。建议在操纵台处增设司机防护棚。
(6) 给料输送机受料斗高度过高。GS350/75型给料输送机受料斗最低高度为1.3 m，在运行过程中如稍有不慎，易与掘进机刮板输送机尾部相碰，试验中曾损坏过一个掘进机刮板输送机驱动装置，应对其进行改进，使受料高度最低为700 mm为宜。
4、结语
EBH/J-132型掘进机及配套设备用于短壁开采，这在国内尚属首次。开采设备及工艺仍需进一步改进和完善。现在井下试验仍在进行。通过努力，该掘进机用于短壁开采，实现年产20～30万t的目标是完全可能的。它的试验成功，将无疑为我国煤矿尤其是老矿区“三下”采煤及回收边角煤提供了一种较为经济的新工艺和新设备，必将带来较大的经济效益和社会效益。
