EBZ-160型（精选七篇）
EBZ-160型 篇1
关键词：掘进机使用,产能分析,效益分析
一、乌兰矿概况
乌兰煤矿于1983年建成投产, 年设计产能为90万t/a, 设计使用年限70年, 2009年生产能力确定为130万t/a, 当年产量137.5万t, 矿井开采方式为斜井、平均坡度10-12度, 需要穿多个石门。主要采煤方法采用房柱采煤法并结合长壁式采煤法采掘, 施工工艺为普采, 房柱支撑法处理采空地区。
乌兰矿煤田含煤丰富, 共分十二层, 可供开采的煤层有五层, 即二、四、六、八、十一层, 合计厚度为13.5m, 大部分煤层都含有煤矸石, 煤矸石厚度为0.12—0.33m。
第四层煤平均厚度1.5m, 顶板为花岗岩, 均厚0.3-0.4m.f=6;底板为页岩, 均厚4.2m, f=2—5。
第八层煤平均厚度1.7m, 顶板为粗砂岩, 厚2.3-12.5m, 平均6.2m, f=2—5, 底板为页岩, 均厚0.5—2.2m, f=2—5。
现在乌兰煤矿的南四、北二、北三及北四采区的四层、六层、十一层煤都没有回采, 其中四层煤还有储量552.1万t, 可供采量421.9万t;六层煤还有储量752.4万t, 可供采量612.3万;十一层煤还有储量852.4万t, 可供采量775.3万t。
二、对乌兰矿的现有条件分析
1目前巷道施工工艺存在的弊端
乌兰煤矿目前巷道施工都是钻孔爆破方法, 六层和八层煤巷道都是由煤和岩石组成的, 第六层岩石硬度系数f=2~5, 采用钻孔爆破方法施工, 锚杆与锚索交替支护, 作业面应用YT-24~28式凿岩机和P-17型扒装机, 运输采用6-7辆绞车, 人工打锚杆、人工支护和人工推车, 成本高、效率低、安全性不好。
2统计分析
打眼放炮的缺陷:
(1) 每班工作掘进3.3m, 效率不符合工程进度要求。
(2) 放炮对岩石破坏性大, 巷道支护安全欠佳, 支护质量得不到保证;
(3) 放炮对巷道形状控制力差;
3分析结果
目前炮掘施工工艺繁杂、使用人多、强度大、效率低、运输不变、安全性不好;进尺和巷道成型质量得不到保证。
三、应用的对策及解决方案
1掘进机的选型
在充分调研的基础上引进了佳煤机EBZ160型综合掘进机, 这种掘进机结构紧凑, 适应性好, 重心低, 机身矮, 维修方便, 操作简单。该机可经济切割单向抗压强度≤70MPa的岩煤, 可掘最大宽度 (定位时) 5m、最大高度3.8m任意断面形状的巷道;适用于断面7~18m2、坡度±160度的煤巷、半煤岩巷的掘进。该机随机配备第二运输设备采用桥式皮带转载机和皮带运输机, 可进行连续运输, 有利于提高掘进机使用效率。
2巷道布局
乌兰煤矿内各个采区划分若干区段, 巷道施工均和采区运输上下山相连接, 顶板沿煤层顺槽走向。掘进机施工巷道内敷设轨道并安装皮带输送机, 切割物料由皮带输送机运至主井煤仓, 整个过程构成主运输系统, 物料和设备可由轨道运送。
3支护方案
顶板采用钢筋网、金属锚杆和“W”型钢带网作长期支护, 布置锚杆采用一排5根, 锚杆间距为0.9m, 前后排距0.9m, 顶板靠边的两排锚杆距离上帮0.25m, 而且和顶板形成76度夹角, 顶板内侧的三根锚杆等分布置, 顶板和岩石层面与锚杆要垂直, 用标准螺母外加铁制托盘和顶板固定, 当锚杆的排距小于0.7m, 前排锚杆和迎头的距离应不大于0.8m。巷道用钢网带做支护, 总宽3.45m, 高2.2m (巷道下帮) 。
巷道掘进施工中, 在断层面、相交位置、压力聚集和巷道拓宽的地方, 宜应用锚索加固支护, 锚索布置在巷道中间位置, 一侧断面三根, 锚索间隔为1.8m、长为5m。
四、效益分析
(一) 经济效益
1巷道支护成本
当应用炮掘方法施工时, 锚网带和锚杆支护顶板和侧帮, 巷道平均宽3m, 材料消耗量为:冷扎钢丝网1.3m2, 12.6根锚杆, W形状的钢带2.1条, 雷管19枚, TNT 7.2kg。经对比分析, 掘进机施工巷道进尺一万米支护节省成本7.12×10000=7.12 (万元) 。
2工资成本和人工效率
(1) 工资成本。员工月平均工资3200元、按22天工作日计算, 日工资为3200÷22=145.5 (元) , 则爆破法掘进与掘进机施工相对比, 巷道施工一万米可以节约工人开资 (10000÷0.3-10000÷0.5) ×145.5=197.5万元。
(2) 人工效率。应用爆破法施工, 每班进尺3m, 单班需用工12-14人, 平均13人, 效率定额0.3m/工;应用机械掘进, 单班进尺4m, 单班需用工7-9人, 平均8人, 效率定额0.5m/工。
3用电成本
(1) 应用爆破法施工, 需要功率16k W的扒装机一台和总功率12×3=36k W的小绞车三台, 电费按0.5元/k W·h计算, 施工一米巷道设备平均开机为2小时, 则施工一万米巷道需用电 (16+36) ×2×0.5×10000=52万元。
(2) 应用机械掘进, EBZ160掘进机 (截割功率160k W+油泵电机功率90 k W) 和三台皮带运输机 (总功率30×2×3=180k W) , 施工一米巷道设备平均开机为40分钟, 电费按0.5元/k W·h计算, 则施工一万米巷道需用电 (250+180) ×40÷60×0.5×10000=140.33万元。
(二) 社会效益
1由于取消了放炮施工, 对巷道围岩的破坏减小, 提高了巷道支护的安全度;
2工作面施工速度加快, 工序得以简化, 劳动生产率提高。
五、应用结论
采用佳煤机EBZ160型掘进机施工, 不仅加快了巷道施工速度, 提高了劳动生产率, 有效解决了采场接续紧张的问题, 确保矿井的高产、稳产, 同时还回避了因爆破导致巷道围岩的损坏, 煤层顶板完好, 巷道无变形, 极大地降低了顶板发生事故的概率, 为煤矿安全生产提供了有利保障。
参考文献
[1]丛文琦.浅析大型掘进机结构对于其开采效率的影响[J].煤炭科学技术, 2010 (10) .
EBZ-160型 篇2
【关键字】铝青铜；堆焊；铸造工艺；离心浇注
一、掘进机的发展概况
我国从开始接触用于煤巷的掘进机到今天也有三十几年的历史了，经过这么多年的发展，奋斗在煤炭行业的众多设计者从引进先进技术到后来的自主研发，也使我国的煤炭采掘设备发展到今天的十几种机型。其中包括EBZ-160型、EBH-132型、ELMB-75型、AM-50型、S-100型、S-200型等。
二、铝青铜套在截割部中的结构特点及工艺性分析
EBZ160型掘进机的截割机构由截割头、截割臂、截割减速机、截割电机、升降臂及中心导水管组成。截割部又分为截割主轴、花键套、伸缩内筒、伸缩外筒、伸缩保护筒等主要部件。铝青铜套处于伸缩内筒、伸缩外筒与伸缩保护筒之间，在外筒与内筒滑动摩擦时起到支撑作用。
由于车间能力所限，目前均为手动操作。EBZ160型掘进机中，每台份含3种铝青铜套，每种1件，若按年产120台计算，车间必须完成360件套的铝青铜堆焊工作。铝青铜的堆焊对焊工的专业技能要求比较高，以车间工人整体技术水平只有主级工能胜任此工作。
三、现行的工艺方法及存在问题
1、现行工艺方法
目前车间对铝青铜套实施的工艺是先在套筒毛坯件内壁进行铝青铜的堆焊，然后转到机加工序，按設计要求尺寸加工成型。
对于铝青铜的堆焊实施了如下的对策，选用了A1规格的铝青铜焊丝（铝含量A17.5%，A29%，A310.5%），并采取了相应的焊接工艺方法。
2、存在问题
（1）在实际操作过程中遇到了堆焊层在切削加工时硬度过大，打表检测HB在250-280之间，并且有表皮比内部硬度更高的现象。
（2）由于现有条件的限制，铝青铜的堆焊完全靠人工手动完成。又由于手工堆焊的焊肉质量较低，因此工艺要求圆周焊过一遍后保温、缓冷至室温后再次实施堆焊，每种套至少堆焊两层，工作量非常之大。
四、新方法的提出及可行性论证
1、新方法的提出
经过多方面调研与考察，离心浇注是生产双层合金轴套的一种工艺方法。
为实现上述工艺过程，必须采用离心铸造机创造使铸型旋转的条件。根据铸型旋转轴载空间位置的不同，常用的有立式离心铸造机和卧式离心铸造机两种类型。
2、可行性论证
EBZ160掘进机中的三种铝青铜套规格分别为
轴套Ⅰ：外径φ426、内径φ362；
轴套Ⅱ：外径φ470、内径φ362；
轴套Ⅲ：外径φ620、内径φ476。
外壁材质为Q235-A，内壁要求堆焊铝青铜。
我们从下面两个方面进行论证：
（1）零件规格
三种轴套最大外径为φ620，最小内径为φ362，最长套长为135，外壁、内壁均为连续弧形表面，无异型突起。整个零件呈圆盘状，便于装夹。普通立式离心铸造机就可完成。
（2）零件材质
考虑到轴套Ⅰ、轴套Ⅱ都要与伸缩外筒的内壁进行焊接，原来选用的材质为Q235-A，考虑到焊接的需要，经过与铸造厂家的沟通，厂家的回复是离心浇注的母材材质可以选用Q235-A。
综上所述，将原来进行铝青铜堆焊的轴套更换为离心浇注的内壁为铝青铜的轴套是完全可行的。
五、离心铸造铝青铜套的工艺规程
我们选择三种铝青铜套其中一种轴套Ⅰ作为例子来研究离心铸造的工艺规程。
轴套Ⅰ是一个钢—铝青铜的双层合金轴套零件，外壳材料为Q235-A，内衬为铝青铜。它的加工尺寸为：钢套外壳外径φ426mm，光洁度12.5；铝青铜内衬内径φ355mm，光洁度3.2，长度100mm，铝青铜层厚度3.5mm。如果双层合金粘合不牢固，青铜层可能从钢套剥落。而青铜内衬存在的小孔眼，势必会降低轴套的耐磨性。如果青铜内衬有杂质或硬点，这些杂质由于液体的高压被挤出来，会发生研轴现象。因此钢与合金要全面而良好地结合，同时青铜层的化学成分和硬度要达到规定的要求。青铜内衬精车后要达到3.2，并且在任何部位上不能出现微小的缩松、针孔、气孔、裂纹、夹渣、硬点等铸造缺陷。
双层合金轴套的铸造工艺，根据所采取的加热和浇注方式的不同而异。我们采用液体注入的离心浇注法，浇注前先将钢制外壳进行机械加工，并进行清洗处理。
清洗处理包括下列步骤：
1、将钢套上的油脂用棉纱擦净，放在80～90℃含有20%苛性钠的溶液中煮3～5分钟。
2、再放在煮沸的清水中清洗1～2分钟以减低碱性。
3、放入稀硫酸中（硫酸与水的体积比为1：5）腐蚀去锈。
4、放在70～80℃含有5%苛性钠的溶液里中和。
5、用温水清洗。
6、涂覆盖剂，将钢套放入温度为90～100℃的稀硼砂水溶液中浸3～4分钟，以防止表面重新氧化。
清洗后将钢套依次置于加热炉和熔融的硼砂溶液中预热850～900℃，将钢套从硼砂溶液中取出，然后在1分钟之内置于离心浇注机上旋转，转子衬套固定在铸铁转子内，以每分钟900转围绕输出轴旋转，将已融化好的青铜溶液浇入钢套中，继续旋转3～5分钟，停车取下进行自然冷却即可。
钢套与铝青铜层牢固的结合是双层金属轴套的基本要求，在鉴定是否结合牢固时首先听敲击响声。将浇注过的零件两端面和青铜内衬内圆加工后用一根光滑圆顶面的铁棒，在衬套内壁圆周面各处敲击，如发出的声音清脆有钢声，说明该处结合良好。如发出哑声，说明该处结合不牢。另外，鉴于我们采用的是新方法，所以结合层的牢固与否是验证此方法是否可行的重要标准。
经过敲击鉴别认为结合良好的零件上，放置一个大于铝青铜层内径，小于外径的高度为10mm厚的压具，使压具压在铝青铜层上，并通过油压机对压具均匀施加压力。我们分别施以30吨和70吨的压力后发现铝青铜层仍然牢固地粘附在钢套外壳上。最后，将试验放在气锤工作台上冲击，才将铝青铜层破坏，但是仍有个别部位铝青铜层不是从钢套外壳的结合面破裂的。由此说明，钢与铝青铜层结合面的粘附强度已超过2000公斤/厘米2，完全达到设计要求。经过整车试用后证明，铝青铜层没有发生松脱现象。
EBZ-160型 篇3
随着综采工作面现代化设备的急剧进步和回采工艺变革, 我矿在阳泉矿区推广了厚煤层大采高工艺, 试验取得了成功。面对大采高工艺的推广, 我矿在服务回采的工作面准备, 尤其大断面巷道的掘进上, 出现了滞后的被动局面。为了改善采掘衔接的失衡局面, 加快大断面巷道的掘进水平, 在81303工作面进风巷试验了EBZ-160型掘进机, 在单进水平的提升方面取得了很好的效果。
1 试验概况
1.1 巷道规格:
矩形断面, 巷道毛宽5.4m, 净宽5.2m, 毛高3.8m, 净高3.7m, 毛断面20.52m2, 净断面19.24m2。支护形式:顶板支护形式:采用锚杆+补强锚索+金属网联合支护。两帮支护形式:采用锚杆+金属网联合支护。
1.2 地质概况:
所掘巷道沿沿15#煤基本顶掘进的半煤岩巷, 顶板直接顶为黑色泥岩, 平均厚度1.03m;老顶为深灰色石灰岩, 平均厚度为2.25m;属较稳定岩层。该区域总体构造形态为单斜构造, 局部地段发育有次一级的向、背斜构造, 倾角一般4°左右。
1.3 劳动组织:
掘一队在册60人, 包括队干等职能人员6人, 正常出勤50人, 出勤率基本保持在80%。队组实行“三八”工作制, 一个检修班, 两个生产班。每个生产班各6个循环, 循环进度0.9m, 每班掘进5.4m, 日进10.8m。
2 生产配套
2.1 生产方法:
尾巷采用EBZ-160型综掘机, 沿15#煤15#煤直接顶掘进的割岩体并自行装矸石的施工方法。由工作面皮带经刮板输送机、采区皮带运输至煤仓。
2.2 工艺流程:
检查工作面隐患→综掘机割煤落煤、装煤、运煤→敲帮问顶→支设临时支护→打顶锚索、锚杆→打帮锚杆→工程质量检查→准备下一个循环。
2.3 掘进机截割顺序:
掘进机采用水平截割方法, 将截割头逆时针旋转到巷道左上角, 开始缓慢进刀 (应从煤或软岩处入刀) , 按截割顺序图进行切割, 要求顶板、底板水平切割, 两帮垂直切割。先截割左半部, 再截割右半部, 左右各摆动一次为一个行程, 五行程为一个循环。
2.4 主要用途及适用范围:
EBZ-160悬臂式掘进机能实现连续切割、装载、运输作业。该机适用于煤巷或半煤岩巷以及软岩的巷道掘进, 也可在铁路、公路、水力工程等隧道施工中使用。最大定位截割断面可达26m2, 截割硬度为80MPa。要求环境温度为0-30℃, 坡度±18°。
2.5 掘进机参数:
最大掘进高度4.7m, 最大掘进宽度5.6m, 爬坡能力±18°, 最大截割岩石单向抗压强度80MPa, 卧底深度206mm, 截割电机功率160/100k W, 截割头转速46/23rpm, 外型尺寸 (长×宽×高) 9.4×2.9×1.62m, 整机重量45t, 供电电压1140/660V, 运输机形式双边链刮板式, 行走速度0-7m/min, 履带宽度600mm, 装载能力3.5m3/min。
3 工作情况
3.1 施工进尺组织情况
EBZ160型掘进机于2013年1月开始工业性试验。截至2014年10月底, 总计掘进2845m, 由于受地质构造影响, 施工构造岩巷360m, 构造全岩进尺影响较大, 造成月平均进尺285m, 2013年4月份在巷道运输距离近、设备事故少、无地质构造的情况下, 完成进尺378m, 较原来EBZ-100型掘进机效率提高80%以上。
3.2 掘机工作情况
截割煤岩:巷道正常掘进沿15#煤上方第一层石灰岩顶板掘进, 同时为保证巷道施工要求, 挑1m左右的黑色泥岩直接顶, 在大断面截割过程过程中, 需要分左右两次成巷。正常情况截割能力强大, 截割头无论慢速、快速旋转对岩体的破碎都比较容易实现, 在截割过程中机器稳定性良好。
4 效果对比
4.1 优越性
截割能力强, 截割断面达到26m2, 装载能力达3.5m3/min, 截割一个循环进度需要20min, 较原来型号掘进机效率有明显提升, 适合大断面煤巷及半煤岩掘进;通过试验, EBZ-160型掘进机截割能力强和刀齿强度高的特点, 能够适应我矿普氏系数≤6的煤巷和半煤岩巷掘进。
施工安全;实现大断面一次成巷后, 临时支护采用机载式简易护顶器代替了以前帽柱临时支护, 人员在煤头作业工作量和作业时间相对旧的掘进方式极大减少, 避免了顶板对人员的威胁, 安全系数有利很大提高;同时杜绝了放炮环节上的各类易发事故。
保证了截割断面;利用掘机行走、卧底、爬坡、摆动、伸缩等功能, 很容易实现对巷道断面的任意截割修整, 实际断面与设计断面误差很小, 减少了半煤岩巷放炮成形不好, 断面高度不够、损坏锚杆等现象。
4.2 建议
液压系统复杂, 对维护人员提出更高的要求, 从长远考虑, 应加强对包机人员培训, 提高包机人员素质, 保证检修质量是充分发挥掘进机效能的必要保障。
司机操作台上观察死角较多, 视野受阻, 无法清晰观察机身右侧状况, 比如当右侧方截割卧底时, 其深度及曲摆范围较难准确把握, 巷道尺寸控制难度高。
掘进当中遇到地质构造或岩石强度高的地段时, 应采用放炮与掘进机配合掘进的方法, 以减少掘进机的损坏。
5 结束语
EBZ-160型掘进机在一矿井下的成功应用, 充分发挥了可靠性、先进性和实用性的特点, 大大提高了大断面巷道掘进、运输机械化程度, 显著的提高了劳动效率, 解决了原来施工时劳动强度大、顶板控制难度大、安全程度低等难题。实现了大断面巷道掘进作业的连续化运输, 配套的各项生产能力得到极大发挥, 从而实现了掘进水平明显提高。具有显著的经济效益和社会效益。
参考文献
[1]刘兆伟, 等.EBZ135型掘进机的试验应用[J].山东煤炭科技, 2007, 6;2-4.
EBZ-160型 篇4
通过和厂家技术人员的共同努力, 我们对EBZ-160悬臂式纵轴掘进机进行技术改造, 改变了该机组在生产上的不合理因素, 实现了合理优化, 节约了人力、物力、财力的成本和配件费用的投入。改造后的机组具有以下优点:
(1) 液压马达的工作原理:原泵站是由75 k W电机驱动, 将压力油分别送到截割部、铲板部、第一运输机、行走部、后支承的各液压马达和油缸。本机共有9个油缸, 均设有安全型平衡阀。液压系统还配有单独的锚杆泵站。首先, 该机组改造前, 由于原液压系统所带动的部件多, 系统繁杂, 压力不足, 液压能传动力减小。推进速度大大减缓, 液压马达由于环节多, 压力分到星轮处, 流量也不够, 只能带动一个星轮单独装煤, 另一个星轮不动作, 装煤量小, 影响掘进进度, 满足不了生产需求。发现此问题后, 跟踪落实此机组在工作过程中的生产掘进情况, 与机掘队组的工人师傅交流, 收集相关技术参数, 进行技术可行性研究, 积极与生产厂家联系, 并配合厂家技术人员对这一问题进行改造, 针对以上液压系统动力不足, 装煤量少的实际问题, 我们协同厂家人员对机组的“心脏”———液压马达进行了改造。具体改造情况:通过实际考察情况的数据分析, 与工作实际情况的了解, 把EBZ-160悬臂式纵轴掘进机原来流量为60/145 ml/r的液压泵更换为流量为90/145 ml/r的二联泵, 使工作压力增加, 增强了液压系统的动力, 各部位运转更加强劲有力, 以前带不动的另一个星轮耙爪也动了起来, 在实际工作过程中, 发现改造后的机组能够解决问题, 使两个星轮间的配合更加协调, 使掘进机的推进速度加快, 也增加了机组的耙煤量, 装煤速度得到了极大提高。
(2) 通过该机组大修时配件费用的消耗情况分析, 发现在履带更换时, 替换下的履带片有没有损坏的, 但是由于该机组在履带片设计上存在不合理现象, 更换损坏履带片时, 不能有针对性的只对损坏的履带片进行更换, 要想更换就只能对损坏的5片为一组的整体进行更换, 增加了配件费用和原煤成本的投入。针对履带有更换时存在的浪费现象, 我们对机组的履带进行了改造, 根据煤矿井下恶劣生产环境, 与我矿实际情况相结合, 查阅大量的技术书籍和技术参数, 进行合理的选型, 并与厂家技术人员反复论证, 把EBZ-160悬臂式纵轴掘进机原机所配套的整组履带重新选型, 通过观察, 改造非常成功, 原来对损坏的履带片必须整组进行更换, 改造后的履带在机组履带片遭到损坏时可以有针对性地对损坏的履带片进行更换, 不需要对整组更换, 从而减少了机组在履带配件上的费用, 节约了生产成本。
(3) 在第一运输机与履带的张紧环节上, 存在费人费时的问题。履带张紧的工作原理是张紧时用高压油脂枪向张紧油缸注油脂张紧履带, 调整完毕后, 装入垫板及锁板, 拧松注油嘴, 泄除缸内压力后拧紧油嘴, 使张紧油缸活塞杆不受张紧力。设计有不合理之处, 原因是采用人工用高压油脂枪向张紧油缸注油, 实现链条与履带的张紧, 还得设专人张紧, 张紧时得拆下外壳和护板, 工序复杂, 需耗费一个班的时间来专门进行张紧, 增加了人工和工时的投入, 也增加了生产成本。针对EBZ-160悬臂式纵轴掘进机在第一运输机与履带的张紧环节上, 存在费人、费时现象, 我们将原来用油脂枪进行张紧的方式, 改为了现在液压张紧的形式, 从而进行了机组张紧系统的改造, 具体改造过程:从EBZ-160悬臂式纵轴掘进机机组的二联泵的液压系统中, 增加了一趟液压油路, 分接到第一运输机和履带的张紧油缸上, 增加了一片操作阀, 再用操作阀单独进行控制, 从而实现油缸的张紧, 省略了不必要的步骤, 节约了时间。
创新点:
(1) 增加了EBZ-160悬臂式纵轴掘进机机组的动力, 运作起来更加强劲有力, 使原来不动作的星轮耙爪重新动作, 增加了耙煤量和掘进进度。
(2) 不用对整组履带进行更换, 可以有针对性地对损坏履带片进行更换, 减少了履带片更换时不必要的浪费现象, 节约了配件消耗成本和生产成本。
(3) 若在工作过程中第一运输机和履带出现松驰现象, 可随时进行液压张紧, 只需操纵一下操作阀控制手柄, 就能实现履带和链条的张紧, 这样就省略了原来的油枪张紧繁琐的操作步骤, 不用设专人、专时对其进行张紧。
EBZ-160悬臂式纵轴掘进机改造设计于2008年5月完成, 于2008年6月与厂家联合改造, 2008年8月在井下投入使用, 效果很好。在工作面巷道的掘进过程中, 该机截割效率高, 机器稳定性好, 操作与维护方便, 运行安全可靠。达到了安全、平稳、快速的目的。通过改造使该机组长期处在较好的运行环境中, 增加了机组的使用寿命。
该机组的改造考虑到了对现场的适应能力, 在设计过程中做到了具体问题具体分析, 在矿井的掘进过程中达到了很好的使用效果。该系统具有操作、维护方便, 成本低, 通用性强等特点, 可在同类情况下推广使用。
摘要：通过和厂家技术人员的共同努力, 对EBZ-160悬臂式纵轴掘进机进行了技术改造, 改变了该机组在生产上的不合理因素, 实现了合理优化, 节约了人力、物力、财力的成本和配件费用的投入。
EBZ-160型 篇5
关键词：圆形巷道,综掘机,掘进
小康煤矿自然地质条件为高应力、极软岩、强膨胀, 属国内外罕见。其软岩巷道的断面形状经历了梯形到圆形的演变, 因没有适应圆形巷道综掘机, 为此圆形巷道一直沿用传统的炮掘工艺进行掘进, 导致成巷速度慢, 掘进日进尺量仅为6m, 且巷道变形速度快、破坏严重。仅就小康煤矿S2S2综放工作而言, 从掘进到回采结束, 两巷翻修共计2085m, 翻修材料费用为0.98万元/m, 增加了生产成本。为改变此局面, 我们与佳木斯煤机厂联合研制了适应于圆形巷道综掘机, 该综掘机集成了国际先进技术, 在国内外应用此综掘机尚属首例, 技术先进、应用可靠;经过一年多的生产应用取得的经济效益和安全效益非常显著。
1 EBZ160C综掘机技术参数及特征
EBZ160C综掘机技术参数及特征见表1。
该综掘机集成了国际先进技术, 能够实现连续切割、装载、运输作业, 整机具有以下特点:
截割部可根据具体用户地质条件及要求选配不伸缩 (硬岩配置) 或伸缩结构 (软岩配置) 形式, 零部件选用国际上最先进的截齿、密封件及轴承等, 破岩能力强、密封性能好、机器稳定性好;优化内喷雾系统结构, 提高密封可靠性, 采用环形外喷雾;铲板底部及上面板前端采用圆弧形设计, 铲板可伸缩, 铲板行程850mm, 实现圆形巷道掘进中铲板的完全卧底, 从而提高了物料收集的效率。中间运输机平直, 龙门高、运输通畅, 采用高强度耐磨钢板, 提高溜槽及刮板使用寿命;强化的回转台与本体结构设计;方便加装临时支护、除尘风机;履带架结构强化设计, 抗弯、扭能力强;方便加装提高抓地能力的履带板;采用滑动式二运回转台, 保证物料转载运输时顺畅;在整机成熟配置上增加行走辅助机构和送料机构。
该机主要用于煤巷、半煤岩巷道以及软岩巷道的掘进。通过第二运输机, 可与自卸车、梭车、胶带运输机等配套, 实现掘进、运输连续作业。该机最大定位截割断面可达26m2, 可截割岩石的最大单向抗压强度65MPa, 纵向工作坡度±12°。
2 EBZ160C综掘机应用
为了取缔掘进打眼放炮的施工工艺, 加快掘进施工进度, 解决软岩巷道的稳定性问题, 实现掘进机械化。为此在W1S1综放面回风巷使用EBZ160C型适用圆形巷道综掘机掘进。
W1S1综放面回风巷段布置在煤层中, 沿煤层底板掘进。支护形式为螺纹钢等强锚杆+U型钢圆形可缩支架+金属网+木拌+喷浆+高预应力锚索的耦合支护形式。锚杆参数为Φ22×2400mm, 间、排800×600 mm;金属支架采用36U型钢直径为4.4m圆形棚, 棚距600 mm;金属网采用自制菱形网, 网格间距为80×120mm, 规格为900×5500mm;喷浆材料为不含速凝剂的沙浆;锚索采用由高强度低松弛的1×19钢绞线制成, 规格为Φ28.6×7300mm, 间、排1600×1200 mm;底板处理:架设支架后巷道底板回填货压实平整如图1所示。
施工工艺流程为:综掘机掘进截割→打护顶锚杆→架设金属支架→铺菱形网→刹木拌→喷射沙浆→回填巷道底板→打锚杆、锚索。
3 经济效益与社会效益分析
圆形巷道综掘机应用改变了炮掘的传统施工工艺, 保证了施工的安全性, 减轻了工人劳动强度, 提高了煤料运输速度, 使掘进单进由原来的每班2.4m增至3.6m, 月进度由180m增至270m, 大大提高了劳动效率。一个掘进工作面每年可累计缩短施工工期4个月, 每年两个掘进队进行掘进施工, 每个掘进队伍120人, 月工人平均工资6750元, 由此可节约工资支出4×2×120×6750=6480000元, 即648万元。
井下工程实践表明:圆形巷道综掘机应用实现了掘进机械化, 技术先进、应用可靠, 具有施工效率高、速度快等优点, 实现了安全高效集约化生产的目的;现已在S2S8综放面两巷掘进中推广应用, 且先后有大平煤矿、大强煤矿等软岩矿井工程技术人员来小康煤矿参观学习。
结束语
EBZ-160型 篇6
1 伸缩内筒部建模
三维图的建模采用Solidworks,在建立三维图的过程中,依照下面真实简明原则进行。
该伸缩内筒部存在许多焊接结构,建模时,将焊接在一起的部分作为一个零件整体来处理,这样的建模方式不会对分析结果产生影响[1]。其模型如图1～图5所示。
2 伸缩内筒部有限元分析
2.1 定义材料和约束
伸缩内部零件都为合金结构钢,弹性模量EX=210 GPa、泊松比μ=0.28。伸缩部分在工作时,伸缩内筒是与伸缩外筒相互作用的。根据实际情况,在这里将花键套下端面作为一个约束,伸缩内筒处于自由状态。其如图6所示。
2.2 载荷分析
根据实际情况将载荷分为3个载荷分别施加:载荷1作用到伸缩内筒的上端面上,这是一个向前推动力;载荷2是切割头工作时受到的轴向的反作用力,与向前推进力互相平衡,将之作用到切割头轴的上端面;载荷3是切割头在工作时的旋转切割力,将这个载荷转化为一个力矩,作用到切割头轴的中心上,其大小根据切割电机的功率和切割转速,经计算后得出,旋转中心为切割头轴的中心。加载荷后如图7所示。
2.3 网格划分
上面的步骤完成后,便可以进行网格划分。伸缩内部的网格划分和外部不同,因其内有两个轴承,轴承内有较小的滚珠,而且整个伸缩内部的体积较大,因而在网格控制时,轴承要采用较小的网格(长度在10～15 mm),而伸缩内筒则可以采用相对大一点的网格。完成控制后的网格划分结果如图8所示。
2.4 有限元分析
网格划分好后的有限元计算结果如图9所示。图9(b)为采用了分析工具后的截面剖开图(假想面剖开),图中最大应力约为1.57×1011 Pa,发生在滚动轴承的滚动体与滚道的接触处,为挤压和扭转的合应力,这个应力值偏高,可能与Solidworks中Toolbox库中的轴承模型与实际模型存在一定的差异有关。从图中可以看出,整个模型应力分布比较均匀,在上端轴承处存在较为严重的应力集中现象。
图10为截面应力的探测图。从图10(a)到图10(b),应力分布值从7 350 MPa到15 530 MPa不等,说明NU2338轴承(上端轴承)本身确实存在较大的应力,NNU4938轴承架(下端的轴承)上的应力值约为871 MPa。分析其原因,主要是因为截割头工作时伸向前的载荷全部要由两个轴承来传递,其中大部分的载荷主要由上端轴承来传递。图11为隐藏了伸缩内筒后应力分布图。从上下两张图可以看出,由扭矩主产生的应力约为105 MPa,而由各个合力产生的总应力(从上端轴承位置起)急速上升,在图11(a)割头轴上安装轴承处,应力达到10 000 MPa以上。可见,该处为伸缩机构工作时的薄弱点。
图12为花键套的应力分析图。从图12(a)可以看出,应力最大处发生在渐开线花键啮合处,考虑了变形因素,这个最大值在某一点处,这个位置在图12(a)中可以清楚的看出来。图12(b)为筒体上应力探测图,从图上的探测值可以看出,载荷、应力过渡均匀,无明显的突变现象,说明整体应力值分布正常,该花键套是安全的。图13为花键套的变形图。在图中可以看出,最大变形量为0.57 mm,从图11(b)可以看出,变形沿筒体均匀直至固定处,无明显大的突变情形发生,说明应力和应变是一致的。
3 结 论
通过对EBZ-160伸缩臂伸缩内部建模和有限元分析,结合掘进机实际工作情况可得出以下结论:
a.伸缩内部结构应力分布均匀,各部件变形均匀,结构安全;伸缩内筒处于最大伸长量时,在切向载荷的作用下,虽具有较大变形量,但变形沿筒体分布均匀,无明显的应力集中现象,最大应力值204 MPa,因而其强度是安全的。
b.花键套所受的最大应力值为1 231 MPa,应力沿筒体分布均匀,变形均匀,说明整体是安全的。
c.伸缩内筒达到最长位置时,上端轴瓦处变形量与图纸中设计间隙量不能一致,图纸中允许的最大间隙为0.23 mm(实际加工或安装中可能比此要小),而伸缩内、外筒协调后的变形量约为0.3 mm,建议给予重视。
EBZ-160型 篇7
青海省湟水北干渠扶贫灌溉一期工程第六标段, 位于青海省大通县桦林乡, 海拔2500 m, 该工程是青海省为解决沿线农田灌溉和人饮问题而开发的项目, 第六标段分5#出口段、6#洞进口段两条隧洞, 长度分别为2.5km、2.2km。设计为无压输水隧洞, 城门洞型, 断面尺寸为3.6 m×4.45 m, 纵坡1/1500, 设计底宽3 m, 设计水深3.05 m。此标段自开工两易施工单位, 加之岩石地质情况与地质勘测结果相差甚远, 岩石类别主要为Ⅳ、Ⅴ类围岩, 岩石结构多为红砂夹板岩, 整体较为密实, 但遇水极易软化, 工程地处地下水富积地段, 特别是5#隧洞跨越山谷, 整个隧洞开挖后出水量平均13m3/每秒。进洞段隧洞掘进主要采用气腿式风钻成孔爆破, 出碴方式采用扒碴机配合有轨电瓶车进行。掘进中由于受隧洞断面的制约, 循环平均进尺1.5 m以下, 加之岩石为红色夹板岩, 炮孔的布置或装药量无法控制, 超欠挖量过大, 造成了二次成形处理, 从而严重制约工程进度。隧洞掘进超过1km后, 隧洞排烟和出碴运输也成为突出问题, 加之施工设备老化, 经常出现故障。开挖中出现了两次大埸方, 掘进进度严重滞后, 月平均进尺不足30 m。经该方市场调查“三一”重装开发研制的EBZ型隧洞掘进机在矿山行业中有着不菲的业绩, 最高记录每月可达860 m, 通过“三一”重装研发人员到工地实地考察调研, 确定EBZ-160型掘进机矿业隧洞开挖技术可应用到水利隧洞的施工中, 鉴于此项目部决定引进“三一”重装生产的E-BZ-160加强型悬臂式隧洞掘进机。
二、EBZ-160悬臂式隧洞掘进机的特点及应用
“三一”重装悬臂式隧洞掘进机的成熟应用是在矿山, E-BZ-160悬臂式隧洞掘进机能实现连续切割、装载、运输作业。该机适用于煤巷或半煤岩以及软岩的巷道掘进, 也可在铁路、公路、水利工程等隧道中使用。最大定位截割断面可达23m2, 截头可以伸缩达到550±10mm, 截割硬度为80MPa, 坡度±18°。E-BZ-160悬臂式隧洞掘进机单机重为47t, 可整机运输, 市场成本价约为350万元。将此EBZ-160悬臂式掘进机应用于水利隧洞对“三一”重装来说也是一个新的尝试, 为了能真正实现此机械在本工程的应用, 项目部从经济效益进行了分析, 对厂家设备进行了实地考察, 沈阳工业大学对隧洞岩石标本进行了检测, 定性为砂岩, f<6符合该机械适应范围, 最终确定改变现有常规的开挖方案, 选用EBZ-160悬臂式掘进机进行隧洞开挖作业。项目部先后对设备供电系统, 隧洞行走轨道进行了改进, 以适应隧洞掘进机的运行。厂家对相关操作人员进行了专业操作的培训。隧洞掘进开始后, 一切进展顺利, 平均每小时进尺0.5m, 每天工作20h, 日进尺可达到10m, 据此计算月进尺可达300m, 本工程剩余部分计划于年底可贯通。但施工中出现未能预见的问题:EBZ掘进机有多种型号, 选型属机械EBZ-160加强型。虽然施工中隧洞装有通风设备, 但此机型只在截割头处设置了水喷雾除尘装置, 无独立的除尘设备, 加之隧洞断面小, 在具体的施工过程中, 机械连续作业, 截割头的喷雾除尘不能及时排除瞬间产生的岩石粉尘, 使得工作人员无法看清掘进机的截割头, 方向无法掌握, 无法实现连续作业;隧洞掘进机开挖过程中很少有岩石结构较完整的地段, 多为红色夹板岩, 均为粉片状, 最大粒径为20cm, 隧洞内地下水丰富, 红色夹板岩遇水极易软化, 开挖后的岩碴与水混合后形成泥浆, 由于掘进机自重达47t, 致使掘进中行走、出料难, 严重影响机械的正常工作, 大大降低了机械的工作效率;掘进机第一运输机的料槽设置在机体中间, 结构为400mm×600mm, 要求最大运料的直径不能超过600mm。运料机的动力为液压马达驱动, 但在开挖过程中如遇岩石结构较大的情况, 运输机就会出现卡链条致使掘进机自动停机, 需人工撬出块石, 破碎后方可运出, 影响正常掘进;EBZ-10悬臂式掘进机实例多为矿业隧洞, 接入工作电压1140/660v, 这是矿业隧洞常用的电压, 在我国水利隧洞施工中常用电源电压为380v, 在实际应用过程中, 经“三一”重装机电设计人员同意采用升压装置, 但在掘进机工作过程中由于电压不稳常出现由于电压过低而发生自动锁机现象, 致使操作失灵, 必须二次重新启动才能继续工作。以上几点是“三一”重装生产的EBZ-160悬臂式隧洞掘进机在实际工程应用中发现的问题和不足, “三一”重装非常重视, 设计人员到现场和施工方进行研究, 对EBZ-160悬臂式隧洞掘进机加设了专门的除尘设备, 改装了运料链条的结构, 加大了运料的出料料槽, 增加了380v工作电压接入系统, 大大增强了掘进机的工作效率, 达到了的预期的效果。
三、结语