1、2023年第2期西部探矿工程*收稿日期：2022-01-04作者简介：耿志明（1988-），男（汉族），山西中阳人，工程师，现从事煤矿安全监管工作。煤矿快速掘进机械设备配套优化研究耿志明*（中阳县应急管理局，山西 吕梁 033400）摘要：掘进工作面的顺利交接与否跟掘进施工煤矿的效率有着直接的关系，同时还很大程度影响着开采工作的稳定性。而掘进配套设备则是影响施工效率的一个关键因素。在快速掘进施工中，配套设备应用主要有采煤机、液压支架还有转载运输等设备。针对煤矿采煤工作面的差异性，存在大部分掘进设备不符合煤矿快速掘进工作面的实际施工要求。基于此，将对掘进机械设备配套的优化加以分析，从而提出有效的
2、策略来改进设备存在的问题。关键词：煤矿生产；掘进工作面施工；机械设备；优化改进策略中图分类号：TD421 文献标识码：A 文章编号：1004-5716(2023)02-0149-03开采煤矿过程中，井巷掘进施工对整个工程具有决定性的作用。掘进工作面施工主要与掘进工艺技术、支护成效还有相关的机械配套设备等因素相关。煤矿所在区域不同，其地质、水文还有岩层等条件也具有差异性。因此实现快速掘进，所选取的技术工艺、支护手段以及相关配套机械设备也有所不同。通过实质分析，从而说明工作面快速掘进过程中相关配套机械设备，如采煤机等存在的问题，并依据问题提出针对性的优化和改进措施，从而实现岩巷掘进效率提升的目标。
3、1煤矿快速掘进中配套机械设备及存在问题分析1.1工作面快速掘进设备简述在岩巷掘进施工中需要应用到掘进设备一般有悬臂式掘进机、支架设备还有挖斗装载机等。悬臂式掘进机械设备在工作面掘进过程中用于连续切割、装载运输以及其他施工操作。掘进机的主要构件有调高泵、溢流阀、调高阀还有调高油缸等。悬臂式掘进机进入到正常运行模式，液压油最开始会从机器设备本身的液压调高系统当中的主油泵部件当中流出来，沿着转向阀门装置，被传送到调高阀，之后运输到调高油缸部件当中。悬臂式掘进机的液压调高系统如果没有进入到正常运行状态，可以通过手动来卸载换向阀，这个时候调高系统具有的压力值就能够利用溢流阀来加以调节。在煤矿掘进工作面施
4、工中还会应用到液压支架设备，液压支架设备机身长度相对较长，其所在的后部区域处，能够沿着底板来对运输设备进行设置，确保碎石顺利排出，并且掘进工作面施工中所应用支架设备，其抗扭性能、抗载性能也相对比较优越1。在煤矿掘进工作面施工中，装载设备必不可缺，主要为挖斗装载机。在排矸施工作业中还应用到胶带式输送机钻机和锚杆钻机。挖斗装载机搭载电动全液压控制系统，形成一部具有集成性、多功能的装载设备。其通过将机械手和输送机两者的功能相结合，集合了四种功能，具体可划分为液压行走、挖掘采集、运输传送和装车功能，应用领域主要为采集石土料和进行输送装车施工。挖斗装载机械设备的机械大臂能够进行360移动操作，达成回转的
5、目标。还可以同时实现挖掘、伸臂、装料以及卸料这四个工作环节。挖斗装载机沿着前方移动到迎头，之后再利用其机械手臂将迎头危矸加以排除，并采取临时支护措施，利用调向操作能够从全方位实现扒渣出矸，达成水准较高的一次成巷目标。挖斗装载机自身携带的皮带能够直接传送矸石到运输皮带上方，进行连续出矸，节省中间环节的工作量，并且迎头出矸的速度也获得较大的提升，确保下一个施工环节能够顺利完成。但是因为挖斗装载机配备的机械臂相对于侧卸式装岩机而言，其施工作业涉及的范围较大，因而在施工作业环节中，有利于缩短机架的移动距离，实现快速出矸成效。1.2配套机械设备存在问题分析第一，采煤机截割头的装置问题分析。当煤矿巷149
6、2023年第2期西部探矿工程道的岩石硬度系数达到一定级别的时候，因其硬度比较大，因而开展巷道掘进施工过程会极易导致截割头装置发生严重磨损，其前端位置上的齿座出现的脱落现象也比较频繁，增大了停机维修的次数。在截割施工操作时，其所形成的碎石块径也比较大，从而带来了刮板机设备和转载点发生卡阻现象，也会因此导致铲板驱动装置遭受到应力作用的影响，使得焊口位置出现断裂问题的概率大幅增加，机械事故产生频率也相应增大，很大程度上影响了巷道掘进的效率。第二，采煤机设备应用于液压调高系统时，因为其较高的震动频率，容易造成调高阀门出现故障和密封件失效问题，而且单向阀座也容易发生相同情况的脱出问题，进而对采煤机运行的
7、安全性和稳定性带来较大的负面影响2。第三，液压支架中千斤顶设备应用问题。在应用液压支架机械设备时，伸缩梁结构进行伸缩操作的过程中，主要利用千斤顶达成控制目标，但是因为岩层掘 进时，岩体本身具有较大的硬度，并且出现带走棱角的微小颗粒物，千斤顶因为部分颗粒物的进入而带来摩擦增加，降低了伸缩操作的灵敏性，还会发生卡死现象，活塞杆也会因此发生变形。在下压过程中，支护设备当中的尾梁结构，有些时候遭受到外力的影响，使得尾插板部件没有办法及时缩回，这也意味着插板千斤顶将会负载来自于尾梁部位的千斤顶全部的外力作用，因承受力度过大和较高的压力影响，插板千斤顶结构当中的鼓形密封圈零部件也会因此发生损坏和失效。第四
8、，出矸运输机械设备的问题分析。出矸运输具体说来就是将耙斗设备相对应地配备上矿车从而开展出矸作业，并且针对耙斗设备还有明确要求，即每装载大约35m的距离便需要朝前移动一次。但事实上来说，耙斗设备只有全部运输完前方矸石才能进行移动，这就影响到了矿车施工作业的效率。与此同时，在开展运岩施工作业的环节中，如果仅依赖于1台耙斗设备来完成运岩作业，那么就难以保证出矸作业、倒矸作业还有运岩时间的有效性。2煤矿快速掘进机械设备配套优化措施第一，优化和改进采煤机部件。在进行煤矿掘进施工作业的过程中，倘若发生施工作业停的情况，一般是由两个原因造成的：其一是因为掘进机设备出现部件缺失的情况。其二则是设备在运用过程中
9、出现部件损坏问题。那么可从下面几个要点来对煤矿掘进过程中出现设备损坏、部件丢失问题进行优化和改进。第二，优化和改进截割头部件齿座的焊接技术。适当延长原截割头装置部分，并且完全包裹住盘根座，进一步向后延长截齿排布，以此就能够从实质上提升截割齿部件的耐磨损性能。不过，从应用过程中发现，该方法的实际应用成效并未达到理想的状态，因此还需要再采取针对性的措施，对截割头装置的齿座焊机技术加以完善。通过增加焊接角，截齿就能够往前移，保证任意一个截齿所受到的力都能够整体下降，从而避免发生截齿、齿座掉落的情况。第三，优化和改进铲板表面覆盖件。在进行出矸作业时，铲板部件的后部区域容易发生掉渣问题。基于此需要加大铲
10、板自身的挡煤板高度数值，有效解决和改善此情况，使得出渣作业时间得到充分保障。第四，增设龙门破碎装置到煤矿掘进机械设备本体的下部位置，这样不仅能有效防止较大粒径石块出现卡留现象，还能从实质上减少设备出现故障的概率，确保出渣效率的提升。第五，通常情况下而言，岩巷和煤巷二者存在一定的差异性，并且相对来说，其底板结构的平整度并不理想，加大了操作施工人员在进行掘进施工时对于掘进水平的精确掌握。因而需要依据掘进设备来考量和选择了截割头部件大小并放 置好腰线，同时还要增设帮部激光，促使岩巷能够更好成型。第六，针对煤矿掘进过程中出现的较大设备震动对应频率，致使安全阀门失去作用的情况。可通过调整高压安全阀压力，
11、从 20MPa 数值提高到 25MPa 数值。这样就能够很好地保护调高系统，并且也能杜绝因为较大的设备震动频率导致失效问题发生。同时还要更换缸筒结构中鼓形密封圈设备，以整体式密封圈来代替，并且还要增设配套制作的放松螺套到活塞体结构的螺栓上方3。第七，针对支护设备的优化改进分析。支护设备所设计的伸缩结构主要利用两个不同规格的千斤顶构成并联模式来加以控制，为确保千斤顶不会产生卡死现象，防止活塞杆出现变形情况，必须要相对应地升级千斤顶的规格，即如果千斤顶的规格在80mm/45mm，那么就必须将其升级到100mm/70mm。这样能够有效增强千斤顶自身的抗弯曲性能，避免因为高压而对密封圈造成损坏。同时为
12、了防止密封圈装置失去效力，导致低头情况，还要设置相符合的浮动机械限位套部件到支护设备当中，即前梁结构活塞所在的位置上方，保证该机械设备活动领域能够缩小到1510之间。也只有这样才能确保支护设备的整体性能，同时也可以在千斤顶部件失去效力时，支护设备的支护高度维1502023年第2期西部探矿工程持为安全稳定的范围当中。第八，凿岩钻头机械设备的配套分析。钻孔的水平和效率与凿岩钻头本身所具备的性能是相关联的，其对于煤矿工作面的掘进效率具有直接的影响作用。现阶段在掘进工作面当中普遍应用的钻头类型主要两种，即十字型钻头和球齿型钻头。见图1和图2。图1十字型钻头工具通过实践经验分析，实质上，钻孔过程中选取十
13、字型钻头，其平均钻孔速度在0.15m/min，并且通常来讲，如果已经钻了三个钻孔，那么就需要对钻头进行更换；如果选用的是球齿钻头时，其相对应的平均钻孔速度为0.25m/min，与十字型钻头有所不同的是，四个孔钻完毕之后，就需要更换钻头，但是钻头还能够反复进行使用。从以上所说，针对不同的煤层工作面的快速掘进施工，其配置钻头类型也有差别，需要依据实际情况，例如工作面锚杆锚索的直径等要素来合理配置钻头。第九，做好金属网的铺设工作。铺设的金属网到煤矿工作面上，能够从很大程度上增大岩巷的支护强度，进而实现锚杆锚索的支护目标。例如在某一煤矿工作面当中，其以往施工中进行铺设的金属网的规格为2.3m1.5m，
14、但是实际应用的效果有点低下，并且施工作业环节中，其铺设效率也比较低。因此在看确保工作面支护的成效，进而有效提升施工效率，需要适当加大金属网的规格，例如增大到 3m1.5m，同时确保每个网孔的规格都能达到100mm100mm。见图3。3结束语综上所述，在开展煤矿工作面掘进施工作业过程中，利用有效的配套机械设备优化处理，能够明显减少岩巷快速掘进过程中所投入的经济成本。通过对液压支架设备、挖斗装载机等配套设备的有效应用，促使岩巷机械化在施工作业中更具备科学性和合理性，同时，在优化和改进过后，相关结果更富有紧凑性和便捷性，很大程度上避免掘进施工中可能发生的各种负面问题。促使配套设备安装拆除和行业生产变得更具便利性，保证了煤矿开采施工作业的安全性。参考文献：1杨坤.煤矿巷道机械化掘进工艺的优化思考J.当代化工研究,2020(22):53-55.2张江勇.岩巷快速掘进制约因素分析及优化J.现代矿业,2020,54(6):94-99.3彭峰.煤矿综合机械化快速掘进技术J.矿业装备,2020(43):124-125.图2球齿钻头工具图3金属网铺设151
