杜慧玉

（晋能控股煤业集团雁崖煤业大同有限公司，山西 大同 037031）

1 8310高抽巷概况

晋能控股煤业集团雁崖煤业大同有限公司8310高抽巷位于三盘区东翼偏南一侧，工作面北部为8309 工作面（未开拓），南部为村庄铁路保护煤柱，西部为三盘区主要3 条大巷，东至保护煤柱为界。

8310 高抽巷设计长度总长2 712.336 m（从8310顶板高抽巷回风绕道往里算起）；巷道掘进设计为矩形断面宽×高=4.0 m×3.1 m，断面面积为12.4 m2；煤层结构复杂，且大多分叉。3-2-5 号层利用厚度为：4.83～12.51 m，平均8.96 m。煤层中含2～7 层夹矸，厚度为0.05～0.58 m，岩性为黑色泥岩、高岭岩；3-1号层厚度为0.92～2.80 m，平均1.60 m，与3-2-5 号煤层间距在0.80～4.54 m 之间，平均2.87 m。

8310 高抽巷采用机械化掘进工艺，巷道采用EBZ260 型掘进机进行掘进，截至2020 年7 月12 日，8310 高抽巷已掘进540 m，由于受地质条件、掘进工艺以及设备管理维护力度等影响，巷道掘进前期掘进机频繁出现故障，其中掘进机截割头故障占比达60%，根据机掘一队统计发现巷道掘进前期EBZ260型掘进机截割头共计发生12 起故障，维修费用达60余万元。

2 掘进机结构参数及故障分析

2.1 EBZ260 型掘进机结构参数

1）8310 高抽巷采用的EBZ260 型悬臂式掘进机可实现连续切割、装载、运输作业工序，可用于煤及半煤岩巷以及全岩巷道内，最大允许截割面积为31 m2，最大允许截割硬度为80 MPa，最大允许坡度为±18°。

2）EBZ260 型悬臂式掘进机主要由截割部、铲板部、第一运输机、行走部、液压系统、供水系统、电气系统等部分组成，具体技术参数如表1 所示。

表1 EBZ260 型悬臂式掘进机技术参数

2.2 掘进机截割头故障分析

2.2.1 截齿损坏

EBZ260 型掘进机齿座主要采用20CrNiMo6 材料焊制而成，齿座呈螺旋状，利用安装在齿座上的截齿三维空间姿态进行定位，在巷道掘进过程中截割头齿座损坏为常见故障，主要表现为齿座开焊、断裂、磨损以及齿座变形等[1-2]。

1）齿座开焊：齿座开焊主要是因齿座焊接工艺所致，由于掘进机截齿、截割头以及齿座具有较高的碳含量，同时在进行齿座焊接时无法实现连续焊接，从而无法保证截割头各个截齿具有同样的预热温度，导致齿座焊接缝具有淬硬或者冷裂倾向，造成结构处材质韧性降低，易出现裂纹，降低了齿座的整体稳定性[3]。

2）截齿齿座断裂、变形：掘进机截齿断裂、变形原因主要表现在以下几方面：截齿磨损严重后未及时更换，导致齿座产生磨损现象，降低了齿座强度；在焊接齿座时齿座位置发生了偏移，导致截齿安装后偏移齿座上的截齿受力大，截齿对齿座产生较大的撕裂作用力，致使齿座断裂。

2.2.2 截割头严重磨损

掘进机在掘进过程中截割头主要表现在大端头，截割头在破岩、扫底过程中，煤岩体将截割头掩埋，由于截割头大端头未安装截齿，不会对端头进行保护作用，造成煤岩体对截割头产生磨损现象，随着磨损量增加截割头缩短，当截割头磨损至截齿处时，对齿座产生磨损，并导致截割头断裂。

2.2.3 导料板出现磨损

掘进机截割头导料板主要有异响两方面作用：截割头在掘进过程中煤矸沿导料板螺旋方向排除，从而降低截割头磨损；导料板可对截割头齿座进行保护作用，降低齿座磨损现象。

导料板主要采用高锰钢材质制成，并在其表面涂抹耐磨材料，耐磨材料一般涂抹在导料板上表面，且厚度有限，导料板下表面以及边缘处未涂抹耐磨材料，在掘进过程中，导料板边缘磨损严重出现刀刃状，随着磨损量加大导料板厚度逐渐变薄出现断裂现象，而且导料板磨损后降低了对齿座保护作用。

3 掘进机截割头优化改进措施

为了降低EBZ260 型掘进机截割头故障率，保证掘进机安全稳定运行，决定对掘进机截割头进行优化改进。

3.1 齿座定位方法优化改进

1）在进行定位齿座位置时必须保证4 个角度值、1 个高度值以及1 个径向值，4 个角度值分别为圆周角、转角、倒角以及仰角；高度值指的是截齿安装后利用高度尺测量齿尖到齿座高度，从而定位齿座高度；圆周角主要利用圆周尺径向确定，转角、倒角以及仰角操作人员手工即可确定。

2）施工人员技术水平直接影响着齿座定位精度，一旦定位不准，齿座位置的转角、倒角以及仰角会产生很大误差，安装截齿后截齿出现受力不均现象，在掘进过程中截割头受力不稳定，所以必须合理科学地进行齿座定位，保证齿座定位后具有合理的姿态。

3.2 焊接工艺优化改进

由于当前掘进机截割滚筒主要采用碳含量较高的ZG16Mn 材料或42CrMo 材料焊制而成，制成的部件会具有较明显的淬硬性且焊接难度大；当前主要采用手工氧焊方式，在焊接作业过程中由于无法有效控制焊接温度，且焊接时焊接路径、焊接工序不合理，造成焊接质量差，在使用过程中很容易出现断裂现象；所以可对焊接工艺进行优化，采用机械手臂实施自动焊接，提前将焊接工序输入至控制程序内，并利用温度传感器监测焊接温度，从而实现自动焊接且确保焊接温度稳定。

3.3 增强截割头、导流板耐磨强度

为了提高截割头大端头以及导流板底部、两侧耐磨强度，对截割头以及导流板底部采用爆炸粘接工艺将耐磨材料焊接在其表面，从而可有效增加耐磨性，降低磨损量，提高截割头以及导流板的使用寿命。

3.4 其他优化改进措施

1）科学选配掘进机型号：由于不同型号的掘进机破岩强度不同，如EBZ200 型掘进机铲板宽度为3.0 m，截齿数量为50，截割头适用于全煤或半煤岩巷，以及岩体强度低于50 MPa 的全岩巷道内，对于岩体强度大于55 MPa 的全岩巷，可选用EBZ260 型或截割头强度更高的掘进机。

2）优化液压元件：对掘进机各类液压元件进行优化，如油缸结构进行优化，密封原件合理选型，选用质量保证的平衡阀，并对操作台进行模块化设计，采用滑阀式双平衡结构代替平衡阀，从而保证掘进机动态平衡。

3）优化整机参数：对掘进机整机各个回路实际运行速度进行优化，保证掘进机安全稳定运行，整机优化改进后保证各类配件如截割头、铲板等与原件可互换使用；对截割头结构优化改进，根据破岩量及破岩强度适当增减截齿，对截割头材质进一步进行优化改进，增加截割头耐磨性。

4 结语

2020 年8 月机掘一队开始对8310 高抽巷内的EBZ260 型掘进机截割头进行优化改进，截止2021 年4 月巷道已掘进到位，通过对掘进机截割头优化改进后，巷道在后期掘进过程中掘进机截割头故障率明显降低，据统计优化改进后截割头故障率降低至4%，维修费用减少了52.7 万元，提高了掘进机稳定性，保证了巷道快速掘进，取得了显著应用成效。