文章来源：《智能矿山》2024年第7期 “学术园地”专栏

第一作者：范军平，高级工程师，现任生产技术部副部长，主要从事煤矿快掘技术及巷道支护工作

通讯作者：张靖，高级工程师，硕士，现任生产技术部主管，主要从事煤矿快掘技术及巷道支护工作

作者单位：华阳新材料科技集团有限公司；山东天河科技股份有限公司

引用格式：范军平，张靖，田胜利，等. EBZ200M-2 型掘锚护一体机在阳煤集团 的应用[J].智能矿山，2024，5（7）：62-65.

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随着矿井机械化程度日益提高，矿井开采技术逐渐趋于成熟，保证煤矿高效、安全、可持续生产仍是一大难题。作为煤矿生产的重要前端环节，巷道掘进的主要难题是采掘失调，而我国90%的矿井存在着采掘失调的情况，主要原因是掘进效率低，其中制约掘进效率的关键因素就是掘锚不平衡，大多数矿井锚杆支护的时间占到了巷道掘进时间的2/3以上。传统的掘进作业，以悬臂式综掘机配合单体锚杆钻机方式为主，掘进与支护在工作面有限空间内进行交替作业，需要先掘出巷道，再打临时支护和锚杆锚索，作业环节和人员投入量较多。这种作业方式掘进钻孔效率低，劳动强度大，工艺工序复杂，支护时间长，成巷效率较低，严重制约着巷道的快速掘进。因此亟需开展安全、快速、机械化的掘锚一体化成套技术与装备的研究与应用。掘锚护一体机是一种集掘进机和锚杆钻机于一体的高效掘巷设备，具有掘进、支护平行作业的优势，能大幅提高开机作业率和掘进效率。目前，掘锚护一体机在我国诸多矿区均已投入使用，并取得良好效果。霍州煤电集团吕梁山煤电有限公司方山店坪煤矿利用掘锚护一体机进行工业性试验研究，有效解决了煤矿深部复杂条件下巷道快速掘进、支护的难题，实现了掘、锚、护各工序完美衔接，保证了采掘接续的有效性；山西汾西矿业（集团）有限责任公司为保证其下属的贺西煤矿巷道快速掘进，以其工作面运输巷为研究目标，进行掘锚护一体机的现场试验，大幅提高了巷道掘进快速推进效率，保证了巷道掘进施工安全，为集团创造更大安全经济效益；大同煤矿集团有限责任公司针对晋能控股煤业集团有限公司四台矿安全技术和设备落后等问题，在煤巷掘进中应用新型掘锚护一体机，有效解决了掘进工作面的锚护问题，减少了空顶作业造成的安全事故，提高了工人工作效率，创造了新型的作业环境；在大同煤矿集团王村煤业有限责任公司（简称王村煤矿）依托掘锚护一体机安全系数高，割煤、除尘、装运煤、支护、行走一体化，一次成巷，减人等特点，通过现场实验，确定掘锚护一体机月进尺为600~800m，一定程度上缓解了综采接续困难的问题，为王村煤矿带来较大的经济效益；兖矿能源集团股份有限公司针对传统掘锚工艺运行效率低、机械化程度低、工序复杂、工人劳动强度大、安全性差等弊端，对巷道设计、施工工艺、支护参数等进行优化，设计新型掘锚护一体机，在其下属的鲍店煤矿和兴隆庄煤矿实现了掘进速度提高2~3倍，取得良好现场试验效果。

基于上述煤矿成功的应用先例，为应对阳煤集团采掘发展不平衡、单进效率低的现状，亟需引进试用掘锚护一体机装备保证各项工序完美融合。

高产高效是现代化矿井建设的前提，高产高效必须有先进的矿井设备和技术，不断改进新工艺，以此提高单进水平来实现。受地质条件、构造、瓦斯等因素的影响，阳煤集团下属掘进队月进150~170m，存在人员投入多、安全压力大、掘进效率低等现象。2020年，阳煤集团提出了提高单进三年行动计划，要求用3年时间，将整体掘进水平在2019年的基础上提升50%。为此，集团成功引起并应用EBZ200M−2型掘锚护一体机。阳煤集团自2021年起，在阳泉一矿和五矿成功推广EBZ200M−2型掘锚护一体机。至2023年，阳煤集团进一步在山西宁武榆树坡煤业有限公司和阳泉二矿推广该设备。

阳泉五矿8224回风巷进行了掘锚护一体机的试用试验。阳泉五矿主采15号煤，煤层平均厚度6m左右，整体分布为上部松软、下部较硬，选用放顶煤采煤工艺。8224回风巷沿15号煤顶板掘进，直接顶为灰黑色泥岩（层厚4.3m），往上为中粒砂岩和砂质泥岩（层厚约10m），平均煤厚约7.14m（夹矸1~2m）。巷道净宽5m、净高4m，采用锚杆锚索支护，顶部使用5m长W钢带，打注ϕ17.8mm×7200mm与ϕ17.8mm×5200mm锚索，锚索采用三花眼方式布置。帮部每侧布置4根ϕ20mm×2400mm圆钢锚杆，排距0.95m。

EBZ200M−2型掘锚护一体机由山东天河科技股份有限公司设计制造，通过优化组合，合理确定最佳巷道设计及最优支护参数，集成了截割、装运、锚杆钻机、机载临时支护等功能，结构紧凑，空间利用率高，实现了安全、快速、高效的掘、锚、护一体化施工，实现锚护过程机械作业。与传统掘进支护相比，可大幅降低人员劳动强度，改善劳动作业环境，提高作业效率。适用于煤巷、煤−岩巷以及软岩的巷道掘进，最大定位截割断面可达32m2，截割硬度为80MPa。要求环境温度为0～30℃，坡度±18°。EBZ200M−2型掘锚护一体机如图1所示，主要技术参数见表1。

EBZ200M−2型掘锚护一体机机载锚杆钻机部分，前部钻机可施工顶部、帮部、掘进工作面方向锚杆锚索、探测孔、泄压孔，锚杆钻机布置有作业平台，且作业平台可跟随锚杆钻机进行移动，便于作业人员就近施工锚杆。掘锚机主机及钻锚系统均具备手动及遥控2种操作方式，方便作业人员施工。左右锚杆钻机作业时相互独立、没有连接，可分别在不同排距内工作，机载锚杆钻机在掘锚护一体机上的位置如图2所示。

图2　机载锚杆钻机在掘锚护一体机上的位置

掘、锚、护的传统施工配套方式为掘进机运煤截煤，锚护设计包括顶板和巷帮临时、永久支护以及锚杆钻机支护锚网。传统工艺设备配套完备，机动性较强，但需提前预留浮矸，机器运作自动化程度较低、工期长，需要大量人力资源，且临时支护可靠性较差，施工过程不经济、环保，不利于煤矿可持续发展。EBZ200M−2型掘锚护一体机是掘、锚、护一体的现代化掘进设备，巷道支护形式及参数，借鉴相邻巷道的矿压观察数据及传统支护经验合理确定。设备同时具备巷道掘进切割、临时支护和锚护作业等功能，可减少掘、锚所需时间，有效降低作业人员劳动强度，实现掘进和支护工作的快速切换。EBZ200M−2型掘锚护一体机于2020年7月20日开始试运行，试用初期，由于相关部门宣传、培训力度弱，相关责任人并未严格要求，造成工作人员技术不成熟、操作生疏等问题，导致工期延误，初试效果不佳，但经过管理人员加强监督管控，有关部门严格落实责任，工作人员加强意识及其他不懈努力，8224回风巷道掘进进度由7月的日进4排上升到9月的日进8排，再稳定到10月的日进12排。

与传统掘进设备工艺相比，掘进效率实现了由日进6排到日进12排的跨越。10月实际生产天数为19天，完成进尺191m，平均日进尺10.05m，按有效生产天数31天计算，月进尺可达311m。与原掘进工艺月进尺150m相比，月进尺提高了107%。EBZ200M−2型掘锚护一体机施工现场如图3所示。

图3 EBZ200M−2型掘锚护一体机施工现场

（1）在现有掘进机基础（外形尺寸基本相同）上实现集成2台锚杆钻机，截割完毕后即可进行支护作业，减少了掘进机和液压锚杆台车交错退机工序，每循环可节省15min。

（2）配套的机载临时支护，实现了全液压自动操作，结构紧凑，配合有序，较锚杆台车支护面积更大（4.2m²），护顶效果更好，有效改善了作业空间的安全环境。

（3）自带锚索张拉系统，能自动快速预紧锚索，减少了人工预紧工序，张紧用时减少10min。钻臂配套钻杆自动退杆功能，实现了钻杆自动拆卸，提高了支护效率。

（4）具备掘锚机故障诊断、人员接近防护、环境监测、远程监控等智能化功能，有效保障了高效安全掘进作业。

（5）在运行过程中降低工作人员劳动程度，实现了高度机械化作业，避免了工具搬运、钻孔、运煤等行为，有效实现减人提效。

（1）增加钻臂操作平台面积

钻臂伸出钻眼时，只外部有操作平台，面积仅为0.75m²，只能站1人进行操作，巷道超高段存在安全隐患。建议增加钻臂范围操作平台面积，在不影响钻臂运行的前提下可适当在掘进工作面留设浮煤，距离顶板高度约2.5m。

（2）加大外部运输能力

掘锚护一体机截割功率和装载运输能力优势明显，受外部运输能力制约，不能很好地发挥掘锚护一体机截、装、运高效优势。建议外部输送带更换1m带式输送机。

（3）改进临时支护装置

掘锚护一体机的临时支护装置有着较好的操作性能，但在布置钢带时，不能实现精准控制，影响临时支护调整时间。建议优化改进，增加智能化监测设备，实现两排钢带快速精准定位。

（4）保证按时按期精确检修

掘锚护一体机的系统参数多，零件繁琐，结构复杂，出现故障难以排查。零配件均属专用领域，配用相对困难。

在阳泉五矿EBZ200M−2型掘锚护一体机的应用减少了掘进机和液压锚杆台车交错的退机工序，使每次作业循环能够节省15min。同时，掘进工作面的作业人员也从原先的9人减少到7人，实现了减员增效，进一步加快了掘进成巷速度，月进尺可达311m，与原掘进工艺月进尺150m相比，月进尺提高了107%，显著提高了掘进效率。这一改进不仅降低了井下劳动者的工作强度，还减少了顶板冒漏、歪架等事故的发生，有效解决了煤矿采掘过程中的接续不良问题。

在阳泉五矿的应用中，EBZ200M−2型掘锚护一体机使单进水平翻倍，为阳煤集团补齐了煤炭产业高质量发展的短板，带来了显著的社会效益和经济效益。阳煤集团将进一步探索掘锚护一体机的支护工艺改进、辅助运输优化以及远程智能化控制等技术课题，旨在充分发挥掘锚护一体机的最大效能，加速巷道高效掘进，有效缓解矿井接续紧张的难题。