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快速掘进成套装备上海创力集团股份有限公司1一、项目背景目前，大多煤巷采用掘进机掘进，1）人工架设前探梁，用风动锚杆机进行锚杆支护（附图）；2）在掘进机上加装机载式临时支护装置和锚杆机进行作业；如三一龙门掘锚护以及南高齿的掘锚护（附图）。这几种作业模式，常常存在以下问题：1）支护面积小、强度低，安全性差；2）劳动强度大，作业环境差；3）掘进和锚杆支护不能平行作业，进尺效率低。因此，有必要研制一种快速掘进成套装备，以实现掘进和锚杆支护平行作业，提高生产效率，改善作业安全环境，降低劳动强度，满足煤矿对于安全高效生产的需要。快速掘进成套装备23快速掘进系统：从广义角度讲，是一个很大的范畴，只要能提高进尺又能提高机械化水平，我们都可以叫快速掘进系统或设备。如掘锚机、连锚机、QMJ4260全断面矩形煤巷掘进机等。实现途径：1）掘进和辅助工作相互单独进行，也就是说掘进设备只负责掘进，其它辅助工作比如打锚杆机等由后面其它设备来完成。2）提高掘进设备的工作效率。举例：QMJ4260全断面矩形煤巷掘进机（大柳塔煤矿）生存环境：工况比较好。1）空顶距大（3米以上）；2）帮、顶、底板比较平整，也不会出现炸帮等现象。快速掘进成套装备4连锚机QMJ4260全断面掘进机5快速掘进成套装备掘进机自移式临时支架锚运机桥式转载机伸缩皮带机(矿方自备)二、快速掘进成套装备组成快速掘进成套装备6快速掘进成套装备快速掘进成套装备整体布局7实现目标掘进与锚杆支护平行作业实现临时支护、锚杆支护机械化作业空顶距小（3米）自移式临时支架可自行交替前进锚运机可锚装全断面锚杆及实现转载功能三、快速掘进成套装备实现目标快速掘进成套装备8四、快速掘进工艺（以0.9米排距为例）1.作业制式：四六制，三个生产班，一个检修班；2.掘进、临时支护工艺：掘进机割煤0.9米——临时支护向前移动0.9米——铺锚网、铺钢带，依次循环进行；3.锚杆支护工艺：顶锚杆：打锚杆（锚索）孔——装药卷——上锚杆（锚索）——紧固锚杆（锚索）——前进0.9米，依次循环进行；帮锚杆：铺帮网——打锚杆（锚索）孔——装药卷——上锚杆（锚索）——紧固锚杆（锚索）——前进0.9米，依次循环进行；4.掘进、临时支护与锚杆支护平行作业；顶锚杆、帮锚杆平行作业；5.人数需求：掘进机2人、迈步支架2人、锚护机6人，总共需10人。快速掘进成套装备95、理论计算循环时间（以巷道宽度4.5米，高度3.5米为例）工序掘进、临时支护工时锚杆支护工时循环工时掘进0.9m掘进机割煤、收料：20~30分钟移动临时支护：15~18分钟（共计35~48分钟）铺帮网：6~10分钟打锚杆：15~25分钟锚运机调动：2分钟辅助：5~8分钟（共计28~45分钟）35~48分钟辅助接风筒、架皮带机架、其他3小时/天快速掘进成套装备每循环35~48分钟，平均进尺1米，每小时可进尺1.35~1.71米，每天实际工作15小时：月进尺=30（天/月）×15（小时/天）×（1.34~1.71）（米/小时）=603~629（米）注：以上限于配套比较顺利，没有预锚等其它工序的理论计算。10五、掘进机、锚运机、自移式临时支架1、掘进机2：锚运机3：自移式临时支架快速掘进成套装备111、掘进机掘进机以EBZ220为基础，进行七处主要升级改造：铲板升级为扇形铲板，展开后无需来回移动机位便可完成收料；截割部加装机载式探水钻机，探水深度约70米；操作台增加探水钻机及自移式临时支架的控制，且掘进机、探水钻机、自移式临时支架互锁；中间运输机尾部加长，增加导料斗，以实现与锚运机的协同出料；后支承加装缓冲轮胎，避免掘进机与锚运机的硬碰撞；增加快速电缆连接器，便于锚运机后退拉伸缩皮带；12掘进机整机三维示意图13掘进机整机三维示意图14掘进机整机二维示意图15掘进机铲板铲板采用扇形结构；展开后宽4.6米；收回后宽3.4米。16掘进机截割部探水钻机工作状态探水钻机收回状态截割部上方加装机载式探水钻机；探水深度约70米；水平钻探范围高：1.5－2.4米；宽：距巷道中心左右各1米，共2米。17探水钻在断面垂直打孔位置尺寸：掘进机18掘进机操作台增加七联换向阀，为探水钻机、铲板伸缩油缸、自移式支架供油；增加梭阀及切换阀，保证掘进机动作与探水钻机及支架动作互锁；操纵方式为全液控手柄。截割部控制四向先导手柄19掘进机机身支承腿改为侧向支撑去掉桥式转载机回转台加装防撞缓冲尾部加装导料装置20掘进机除尘方案：超声波雾化外喷雾原理1、空气动力学原理：当含尘粒的气流绕过雾滴时，雾滴捕捉住气流中尘粒的几率与雾滴的直径有关。雾滴大时，尘粒仅仅是随绕流绕过雾滴而未被捕捉。雾滴与尘粒径相近时，更易与尘粒相撞而捕捉住尘。超声雾化正是应用这一原理产生100μm以下，与微细的粉尘粒径相近的雾滴来捕获粉尘。2、云物理学原理：由于雾滴微细，部分雾滴会在空气中迅速蒸发，使局部密闭空间中的相对湿度迅速饱和。过饱和后的水汽会以尘粒为核凝聚，使尘粒不断增大，直至落下，形成从“云”变成“雨”的过程。实验场景：水压1.0MPa气压0.4MPa21掘进机优点：1、可在不改变掘进机现有结构的基础上安装此装置；2、可利用井下现有条件、设备就能使此套系统工作；3、减少使用成本，可简化除尘管理工作，可节省50%能耗，可有效改善工作面积水问题；4、从喷雾效果看，大大提高了降尘效率，特别对呼吸性粉尘的降尘效果明显；主要组成：1、智能控制箱（外形尺寸：350*275*150）2、主座超声雾化捕尘器3、悬臂超声雾化除尘器4、机侧超声雾化捕尘器工作条件：1、空气压力：0.4-0.8MPa2、水压力：1-6MPa消耗水气（1个喷嘴）：1、耗气量：5-8L/min2、耗水量:0.4-0.6L/min22掘进机电缆连接方案：快速电缆连接器矿用防爆型插拔式电缆连接器锚护机后退时，可在此处快速断开，工作时再快速连接。断开时保护盖板可便捷安装在连接器两端，防止水汽、灰尘进入。断开、连接电缆和安装保护盖板时间都是约6-8分钟。快速电缆连接器23锚运机三维示意图装运部顶锚杆机侧帮锚杆机液压系统行走部后支撑锚运机电气系统2、锚运机24锚运机性能特点：布局结构紧凑，适用大多数巷道功能多样化，可实现锚杆支护与装运一体化锚运机排距可根据工况调整可实现机械化施工顶部及帮部锚杆四部锚杆机可同时工作，效率高锚运机25锚运机工作状态1、图示为自移式临时支架支撑到巷道顶板后，掘进机与锚运机同时工作时状态示意图：2、掘进机在前面进行掘进的同时，锚运机在掘进机与自移临式支架后面进行全断面锚杆支护，掘进与锚杆支护实现平行作业。锚运机26踏板工作状态顶锚杆操作空间位置示意图锚运机操作台锚运机主操作台操作台踏板收回状态操作站立平台操作站立平台27帮锚杆操作空间位置示意图锚运机操作台操作台操作站立平台操作站立平台28锚运机顶锚杆机—打角锚杆时向外摆动15°29锚运机顶锚杆机—垂直打正中间孔30锚运机帮锚杆机—垂直打最上部帮锚杆高度3米31锚运机帮锚杆机—打最下方帮锚杆高度0.8m下旋20°32行走部行走部配备8万N·m减速机。33液压部操纵台泵站油缸、马达油箱组件电机、泵组件液压系统液压元件均采用国际知名品牌采用负载敏感反馈系统锚运机343、自移式临时支架自移式临时支架35自移式临时支架动画演示36自移式临时支架是快速掘进成套装备中的重要组成部分，是实现掘进与锚杆支护平行作业的必要前提，主要结构如下：前主支护架体后主支护架体前托网翻板侧帮支护架体移架油缸翻转油缸侧支撑油缸立柱油缸后托钢带翻板多路阀结构自移式临时支架37防倒支撑装置支撑状态自移式临时支架侧支撑油缸支撑梁底座38防倒支撑装置收回状态自移式临时支架侧支撑油缸支撑梁底座39瓦斯报警器自移式临时支架瓦斯报警器线缆卷筒卷筒可卷50米瓦斯报警器线缆瓦斯报警器随线缆卷筒一起旋转40滚轮自移式临时支架滚轮在前、后主架体间增加多组滚轮滚轮可大大减小移动架体时的阻力，进一步提高了安全性41特点自移式临时支架横跨掘进机，对其上方的空顶区提供临时支护，其主要特点如下：功能多更安全省资源自移式临时支架42顶板支护侧帮支护机械铺钢带机械纠偏防倾倒定距自移自移式临时支架借助侧帮支护纠正支架在巷道的位置可根据需要调整移架油缸行程，实现900-1000的定距自移功能多43更安全工作阻力大空顶距小、全顶板支护可对侧帮支护掘进机与临时支护闭锁控制防倾倒设计自移式临时支架移架阻力小44省资源铺钢带机械化定距自移无需测量机械纠偏与掘进机共用泵站自移式临时支架45主要技术参数支护面积（m）：支护高度（m）：顶板初撑力（kN）：2×1600顶板工作阻力（kN）：2×2400支护强度（MPa）：立柱油缸对地压强（接地比压）（MPa）：≤自移式临时支架侧帮初撑力（kN）：≤侧帮工作阻力（kN）：≤注：以上数据仅作参考，具体设计参数由矿方提供。移架距离（mm）：900～100046巷道技术参数：巷道尺寸(m)长×宽×高顶锚杆长度(m)巷道允许最大空顶距帮锚杆长度(m)顶板初撑力（kN）锚索动力口流量顶部工作阻力（kN）锚索动力口压力锚杆排距(m)探水孔布置图锚杆间距(m)探水孔孔径(mm)锚杆锚索布置图探水孔深度(m)钻孔钻孔对距：巷道进风量锚杆螺母锁紧力矩岩石性质岩石硬度47谢谢快速掘进成套装备