EBZ132CZ型窄机身半煤岩综掘机的应用实践

赵亚男

（山西西山煤电股份有限公司西曲矿综采一队， 山西 古交 030200）

引言

挖掘机主要用于挖掘煤、泥、砂石土料等，是煤矿采集机械化的重要组成部分。主要用于巷道掘进，为煤炭运输、通风排水等提供条件。传统挖掘机（炮掘机）进尺小，出煤时间长，劳动强度大，对薄煤层及窄断面的适应能力较弱，性价比低。目前，已有煤矿采用EBZ132CZ型窄机身半煤岩综掘机进行巷道掘进，效果良好。为了对EBZ132CZ型综掘机的性能进行综合分析，选用EBH120掘机进行对比。

1 半煤岩巷道简介

在进行巷道挖掘时，会遭遇不同构造断面，包括煤层、岩层以及半煤岩层。当岩层的总量达到掘进工作面的20%～80%之间时，就可称之为半煤岩巷道[1]。一般可采用煤岩一次性断面掘进或者煤岩分掘分运。当巷道在薄煤层中进行掘进时，为了保证巷道的高度、坡度，必定有部分断面位于岩层之中，称之为挑顶或卧底。根据煤层的厚度及其性质进行具体施工组织。

2 矿区及巷道详情

选择研究煤矿位于阳泉市矿区。该矿在进行半煤岩巷道掘进时使用传统炮掘机搭配侧卸式装煤、矿车来进行，月巷道掘进量仅为160 m。比同期的煤巷掘进速度低100 m/月，大大降低了矿区作业速度。因此考虑投入EBZ132CZ型窄机身半煤岩综掘机来进行试验作业。选定工作面80112为试验对象，并以同一矿区的80113工作面做对照。该工作面位于15号煤一区北翼，设置高抽巷用于该工作面瓦斯抽放，降低井下瓦斯含量，达到稳定施工安全作业要求。根据该工作面的工作预设要求，需要该巷道持续服役2年。巷道沿9号煤进行顶板掘进，巷道荒高、宽分别为2.7 m、3.8 m，荒断面总面积为10.26 m2，总长度为970 m。为满足采空区支护需求，使用锚杆支护，并设计排距为800 mm，达到稳定支护，防止顶板变形或塌落。该巷道工作面属复杂地质构造结构，多断层、陷落柱，存在尖灭区，使用炮掘机钻孔难度大。9号煤层大面积为薄煤层，最大厚度为2.1 m，最小厚度为0.45m。中厚煤层范围小，均厚为0.6m。煤层倾角为6.5°±3.5°呈现层理发育。直接顶/底厚4.5 m/2.8 m，为灰黑色砂质泥岩，透水性差，易松散。老顶为灰白色中粒砂岩，厚度达1.5 m，属坚固岩层。

3 EBZ132CZ型窄机身半煤岩综掘机具体应用及效果分析

采用EBZ132CZ型窄机身半煤岩综掘机在80112高抽巷进行作业试验，同时使用EBH120型掘进机在同等地质条件的80113高抽巷进行对比作业。设置同等施工组，降低人因失误影响。试验组煤层的地质构造要复杂于对照组工况，施工距离更长，且半煤岩层的厚度要明显低于对照组，属于掘进难度较大的巷道基础。

3.1 掘进机的选型

两工作面均实行综掘机机械化巷道掘进。其中试验高抽巷使用EBZ132CZ型窄机身半煤岩综掘机，其参数如表1所示。

表1 EBZ132CZ型窄机身半煤岩综掘机主要技术参数

3.2 工作情况及效益对比

根据两种型号的掘机参数进行对比分析可以发现，EBZ132CZ型综掘机的单向抗压强度要大于EBH120型掘进机10 MPa。也就是说其更适应坚硬煤岩层的掘进需求，尤其是煤岩层坚固系数差异大的工作面。同时对比两种型号的掘进效率。同等截割深度需求下，EBH120型掘进机是EBZ132CZ型综掘机单排掘进用时的1.5倍，效率低，总体用时长，不利于掘进速度的提升。在进行对照试验的过程中，两掘机均不同程度的出现了故障。按照两掘机发生故障的部位和频率来看，截割部是掘机的核心部件，也是最常出现故障的位置。截止到对照试验结束，具体情况如表2所示。

表2 两种掘进机故障情况对比

EBH120型掘进机截割部共发生电机损坏3次，截齿失效1次。EBZ132CZ型综掘机发生电机损坏1次。故障发生频次远低于EBH120型掘进机。EBH120型掘进机同时发生多次第一运输部故障，包括刮板掉落3次，驱动装置损坏4次，驱动链轮钢材磨损快，进行更换。电系统结构复杂，电控箱烧毁2次，行走电机损坏1次。试验过程中EBZ132CZ型综掘机第一运输部、电系统未见明显故障，运行良好。整体的电系统构造单一，且液压装置维护方便，能够有效避免人因操作失误带来的故障率增加的问题。并且驱动链轮钢材耐磨损，不易发生损坏。在80112高抽巷地质结构远远复杂于80113高抽巷的情况下，EBZ132CZ型综掘机仍表现出优于EBH120型掘进机的工作状态，证明其性能及复杂地质结构的适应能力要更强。

与传统炮掘机进行具体效益对比时，具体情况如表3所示，可以发现，以EBZ132CZ型综掘机为代表的机械化掘进通过综掘机截割、皮带传送及煤溜来实现出煤，出煤周期为10～20 min。运输效率要远大于装岩机和矿车的运输体系，月均进尺可达220 m±20 m。最高时可达到518 m，是炮掘机的1.375～1.5倍。正规循环提升到5～6个，解决采掘生产衔接失当，循环效率低下的问题。每次掘进用工数降低至8个，属于低人工密度作业，对实现半煤岩掘进高机械化作业有重要意义。按照用工人数，故障损失及构件耗损量进行整体计算可以发现，使用EBZ132CZ型综掘机后，经济成本投入减少约15万元。掘进效率提升一倍以上，并增加煤炭产值37亿元，实现降本增效的发展需求[3]。

表3 EBZ132CZ与炮掘机工况对比

4 结语

EBZ132CZ型窄机身半煤岩综掘机能够适应薄煤层的巷道作业，且行进速度快，掘进量高，利于提升复杂地质结构条件下的巷道掘进质量，同时，其故障发生率低，对人工劳动需求量小，提升了整体作业的机械化、自动化程度，符合我国煤矿产业的综合发展要求，具有推广的意义和价值。