閻立哲，劉混舉

(1.太原理工大學 機械工程學院，山西 太原 030024；2.山西西山中煤機械制造有限公司，山西 太原 030053)

0 引言

長期以來，巷道底鼓就一直是我國煤礦井下巷道圍巖控制維護的一大難點。目前，山西焦煤西山煤電集團所屬各礦控制治理巷道底鼓大都采用起底法、卸壓法、支護加固法等多種措施。但是，對于巷道底鼓，無論采用何種方法來控制起底始終是主要任務(wù)。我國當前對底鼓的清理方式一般采用人工或者用挖掘機、裝載機等非專用設(shè)備，既費時又低效，還會存在起底成型差、圍巖損傷嚴重的問題。同時，隨著我國部分生產(chǎn)礦井巷道的施工深度不斷增加，圍巖損傷嚴重、破碎巖體增加，巷道破壞程度不斷增加，煤礦每年投入大量人力物力用于巷道維護工作，造成大量的人力和物力的浪費。在煤礦現(xiàn)代化生產(chǎn)技術(shù)不斷進步的今天，西山煤電集團井下開采的主要生產(chǎn)設(shè)備已基本機械化。但采礦輔助作業(yè)如隧道和清潔開采溝、巷道維修材料及配件的吊裝運輸?shù)热圆捎萌斯んw力勞動，生產(chǎn)效率很低，存在很大的安全隱患。因此，大力開展煤礦防爆多功能巷道修復機的研發(fā)迫在眉睫。

山西焦煤西山煤電中煤公司抓住契機，抓住市場，積極研制一種集臥底、修幫、挑頂、挖裝、運輸、錨護及打眼一體化作業(yè)的礦用防爆多功能巷道修復機，以盡快改變我國煤礦巷道修復生產(chǎn)效率低、人工勞動強度大的局面，更好地滿足我國煤礦巷道修復作業(yè)的需要，真正實現(xiàn)井下巷道修復的機械化作業(yè)。

1 WPZ-45/80L型煤礦用巷道修復機概況

WPZ-45/80L型煤礦用防爆多功能巷道修復機(以下簡稱煤礦用巷道修復機)是以礦用防爆電機為動力、液壓傳動、履帶驅(qū)動的煤礦井下移動挖掘、吊裝的多功能機械設(shè)備，主要用于清除井下巷道的底鼓，并具有破碎、挖掘、清煤、清渣、平整臥底、修幫、挑頂、挖裝、運輸、錨護及打眼一體化作業(yè)的功能。煤礦用防爆多功能巷道修復機主要用于煤礦巷道修復作業(yè)，可真正實現(xiàn)井下巷道修復的機械化作業(yè)。

2 煤礦用巷道修復機的結(jié)構(gòu)和工作原理

WPZ-45 /80 L型煤礦用巷道修復機具有機型小、機動靈活的特點，2人～3人即可操作。該設(shè)備爬坡能力強、功率大、作業(yè)時動力充沛，適用于井下惡劣環(huán)境、狹小空間，特別對巷道臥底進行修復時更能發(fā)揮其優(yōu)勢；本機靠履帶行走，三節(jié)臂(可切換挖斗、破碎錘、銑挖頭)清理修復巷道，同時尾部機載錨桿鉆機，可對修復成型的鉆孔支護；本機使用電機進行驅(qū)動，全液壓傳動，結(jié)構(gòu)緊湊，推進力大，工作范圍廣，適應(yīng)全斷面裝巖，工作面無死角覆蓋，不用人工輔助清理。

WPZ-45/80 L煤礦用巷道修復機如圖1所示，它主要由三節(jié)臂工作機構(gòu)、液壓系統(tǒng)、司機室、機架總成、電氣系統(tǒng)、駕駛棚、電機油泵總成、機載錨桿鉆機、機架和履帶行走機構(gòu)等部分組成。其工作過程是先由履帶行進，可切換式三節(jié)臂清理修復先導，尾部機載錨桿鉆機鉆孔支護。

1-三節(jié)臂工作機構(gòu);2-司機室;3-電機油泵總成;4-運輸機構(gòu);5-機載錨桿鉆機;6-履帶行走;7-機架;8-液壓系統(tǒng)

2.1 柴電雙動力系統(tǒng)

該多功能巷道修復機提供雙動力系統(tǒng)(柴電兩用)，在巷道內(nèi)轉(zhuǎn)場方便，無需拖著電纜行走，工作時接電工作，又保證了巷道內(nèi)無煙霧污染，切換原理框圖如圖2所示。

啟動開關(guān)按鈕后，電機工作，柱塞泵帶動油路開始工作，油壓壓迫油路中的閉合開關(guān)關(guān)閉柴油機連接的管路；反之，柴油機工作時，齒輪泵帶動的油壓壓迫閉合開關(guān)關(guān)閉電機連接的管路。雙動力系統(tǒng)各自工作，職能切換。

圖2 雙動力系統(tǒng)切換原理框圖

行走由柴油機提供動力，設(shè)備機動性強，便于轉(zhuǎn)場，適用于轉(zhuǎn)場頻繁及遠距離巷道。

2.2 可切換式三節(jié)臂工作機構(gòu)

圖3為切換式三節(jié)臂工作機構(gòu)，主要由大臂座1、大臂2、大臂油缸3、中臂4、小臂油缸5、小臂6、銑挖頭7、挖斗及挖斗油缸8、破碎錘9、回轉(zhuǎn)油缸10、中臂油缸11等部件構(gòu)成。操作回轉(zhuǎn)油缸伸縮可使大臂做左右旋轉(zhuǎn)，操作大臂油缸伸縮可使大臂作上下運動，操作小臂油缸伸縮可使小臂作前后運動，操作中臂油缸可使中臂展開收攏，操作挖斗油缸伸縮可使挖斗翻轉(zhuǎn)。挖斗上裝有斗齒，磨損后可以更換新斗齒?？刂瓶鞊Q器油缸可在挖斗、破碎錘和銑挖頭之間切換。

1-大臂座; 2-大臂;3-大臂油缸;4-中臂;5-小臂油缸;6-小臂;7-銑挖頭;8-挖斗及挖斗油缸;9-破碎錘;10-回轉(zhuǎn)油缸;11-中臂油缸

2.3 履帶式行走總成

履帶行走總成主要由履帶梁、驅(qū)動鏈輪、導向輪、支重輪、托輪、履帶板、張緊裝置、行走減速箱和行走液壓馬達等零部件組成。

為確保該總成的行駛功能，在液壓馬達啟動后，經(jīng)過行走減速箱減速，由驅(qū)動鏈輪驅(qū)動履帶運行。有引導輪可以支承鏈軌節(jié)并引導履帶正常運動，避免履帶橫向滑脫。支重輪左右分別有5只，它將機體的重量傳遞至履帶，并使機體沿導軌節(jié)運動，它還用來夾持履帶，使其不橫向滑脫。在轉(zhuǎn)向時，迫使履帶在地面上橫向滑移。托輪用來承擔上部履帶的自重，使它不至下垂過多。緩沖彈簧可減輕履帶帶來的沖擊。張緊油缸可使履帶適度張緊，但履帶太緊會增加推進阻力，加速磨損，減少履帶使用壽命，而履帶太松則容易脫落。

2.4 機載錨桿鉆機

圖4為機載錨桿鉆機總成，由伸縮油缸1、垂直油缸2、旋轉(zhuǎn)油缸3、滑架油缸4、滑架5、鏈條油缸6和液壓馬達7等部分組成。

1-伸縮油缸；2-垂直油缸；3-旋轉(zhuǎn)油缸；4-滑架油缸;5-滑架；6-鏈條油缸；7-液壓馬達

控制伸縮油缸可使整個鉆臂部分伸出；控制垂直油缸可使滑架垂直，控制旋轉(zhuǎn)油缸可使滑架旋轉(zhuǎn)，控制滑架油缸可使滑架伸縮，控制鏈條油缸可補償鉆孔行程。

3 結(jié)語

本文對機載錨桿鉆機的結(jié)構(gòu)設(shè)計做了闡述,該機具有結(jié)構(gòu)緊湊、輕便、機動、靈活等特點，其行走機構(gòu)可推廣應(yīng)用于井下狹小巷道內(nèi)，提高了整機的適應(yīng)性和產(chǎn)品的先進性。一體式多功能修復機使用了雙錨桿錨護，結(jié)構(gòu)緊湊，實現(xiàn)了完全閉鎖、互不干擾作業(yè)功能，連接件強度高，操作方便，使用快捷,最大限度地降低了工人的勞動強度。此外，該機能夠適應(yīng)井下復雜環(huán)境，擁有“破、鏟、裝、運”四大功能，并且可以在較短時間內(nèi)現(xiàn)場裝換，大大減少了人力勞動，可以處理煤礦巷道維護、修整的難題，實現(xiàn)了井下巷道修復的機械化作業(yè)。

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