一、懸臂式掘進(jìn)機(jī)是什么

懸臂式掘進(jìn)機(jī)是一種能夠?qū)崿F(xiàn)截割,、裝載運(yùn)輸,、自行走及噴霧除塵的聯(lián)合機(jī)組。隨著回采工作面綜合采煤機(jī)械化的快速發(fā)展,，煤礦對(duì)巷道掘進(jìn)速度要求越來(lái)越高,。為了提高采準(zhǔn)巷道的速度，懸臂式掘進(jìn)機(jī)被大力研制并逐步發(fā)展完善,。

二,、懸臂式掘進(jìn)機(jī)的特點(diǎn)

1、懸臂式掘進(jìn)機(jī)僅能截割巷道部分?jǐn)嗝?，要破碎全斷面巖石,，需多次上下左右連續(xù)移動(dòng)截割頭來(lái)完成工作。可用于任何斷面形狀的隧道,。

2,、掘進(jìn)速度受掘進(jìn)機(jī)利用率影響很大，在最優(yōu)條件下利用率可達(dá)60%左右,，但若巖石需要支護(hù)或其它輔助工作跟不上時(shí),，其利用率更低。

3,、與全斷面掘進(jìn)機(jī)有一些相同的優(yōu)點(diǎn)：連續(xù)開(kāi)挖,、無(wú)爆破震動(dòng)、能更自由地決定支護(hù)巖石的適當(dāng)時(shí)機(jī),；可減少超挖,；可節(jié)省巖石支護(hù)和襯砌的費(fèi)用。

4,、與全斷面掘進(jìn)機(jī)比較,，懸臂式掘進(jìn)機(jī)小巧，在隧道中有較大的靈活性,，能用于任何支護(hù)類(lèi)型,。

5、與全斷面掘進(jìn)機(jī)相比,，具有投資少,、施工準(zhǔn)備時(shí)間短和再利用性高等顯著特點(diǎn)。

三,、懸臂式掘進(jìn)機(jī)的結(jié)構(gòu)

1,、截割機(jī)構(gòu)

由截割頭、懸臂和回轉(zhuǎn)座組成懸臂工作機(jī)構(gòu),。電動(dòng)機(jī)通過(guò)減速器驅(qū)動(dòng)截割頭旋轉(zhuǎn),，利用裝在截割頭上的截齒破碎煤巖。升降和回轉(zhuǎn)液壓缸使懸臂在垂直和水平方向擺動(dòng),，以截割不同部位的煤巖,，掘出所需形狀和尺寸的斷面。

2,、裝運(yùn)機(jī)構(gòu)

由裝載機(jī)構(gòu)和中間輸送機(jī)兩部分組成,。電動(dòng)機(jī)經(jīng)減速后驅(qū)動(dòng)刮板鏈和扒爪或星輪，將截割破碎下來(lái)的煤巖集中裝載,、轉(zhuǎn)運(yùn)到機(jī)器后面的轉(zhuǎn)載機(jī)或其他運(yùn)輸設(shè)備中,，運(yùn)出工作面。

3,、行走機(jī)構(gòu)

驅(qū)動(dòng)品牌懸臂式掘進(jìn)機(jī)前進(jìn),、后退和轉(zhuǎn)彎并能在掘進(jìn)作業(yè)時(shí)使機(jī)器向前推進(jìn)。

4、液壓系統(tǒng)

由液壓泵,、液壓馬達(dá),、液壓缸、控制閥組及輔助液壓元件組成,，用以提供壓力油,，控制懸臂上下左右移動(dòng)，驅(qū)動(dòng)裝運(yùn)機(jī)構(gòu)中間輸送機(jī),、集料裝置及行走機(jī)構(gòu)的驅(qū)動(dòng)輪,，并進(jìn)行液壓保護(hù)。

5,、電氣系統(tǒng)

向機(jī)器提供動(dòng)力,，驅(qū)動(dòng)掘進(jìn)機(jī)上的所有電動(dòng)機(jī)，同時(shí)也對(duì)照明,、故障顯示,、瓦斯報(bào)警等進(jìn)行控制，并可實(shí)現(xiàn)電氣保護(hù),。

6,、噴霧降塵系統(tǒng)

噴霧降塵系統(tǒng)由內(nèi)、外噴霧裝置組成,，用以向工作面噴射水霧,，達(dá)到降塵的目的。

四,、懸臂式掘進(jìn)機(jī)工作原理

懸臂掘進(jìn)機(jī)工作過(guò)程是這樣的，主機(jī)把巖石切割破落下來(lái),，轉(zhuǎn)運(yùn)機(jī)構(gòu)把破碎的巖渣轉(zhuǎn)運(yùn)至機(jī)器尾部卸下,，由后配套轉(zhuǎn)載機(jī)、運(yùn)輸機(jī)運(yùn)走,。懸臂式掘進(jìn)機(jī)的切割臂可以上下,、左右自由擺動(dòng)，能切割任意形狀的巷道斷面,，切割出的表面精確,、平整，便于支護(hù),。履帶式行走機(jī)構(gòu)使機(jī)器調(diào)動(dòng)靈活,，便于轉(zhuǎn)彎、爬坡,，對(duì)復(fù)雜地質(zhì)條件適應(yīng)性強(qiáng),。

五、懸臂式掘進(jìn)機(jī)施工工藝流程

1、施工工藝流程

隧道開(kāi)挖施工工藝流程：上臺(tái)階開(kāi)挖→上臺(tái)階初支→下臺(tái)階左側(cè)開(kāi)挖（下臺(tái)階右側(cè)開(kāi)挖,，左右側(cè)錯(cuò)開(kāi)3～5m）→下臺(tái)階左側(cè)初支（下臺(tái)階右側(cè)初支）→開(kāi)挖隧底→施作隧底支護(hù)→施作永久性仰拱及邊墻基礎(chǔ)施工→施作防水及二次襯砌,。

2、操作要點(diǎn)

在開(kāi)挖過(guò)程中隧道掘進(jìn)采用上下臺(tái)階法施工,，上臺(tái)階,、下臺(tái)階及仰拱均采用懸臂式掘進(jìn)機(jī)開(kāi)挖，挖掘機(jī)輔助,。上臺(tái)階掘進(jìn)開(kāi)挖完成后,，采用裝載機(jī)將支護(hù)臺(tái)架運(yùn)至掌子面進(jìn)行后續(xù)支護(hù)（錨桿、鋼筋網(wǎng),、鋼拱架,、噴射混凝土）作業(yè)，掘進(jìn)機(jī)則進(jìn)行下臺(tái)階部位掘進(jìn)施工或根據(jù)工序安排退至不影響后續(xù)工序位置等待下一掘進(jìn)循環(huán),。

3,、施工準(zhǔn)備

（1）熟悉施工圖紙，做好技術(shù)交底及培訓(xùn),。

（2）做好現(xiàn)場(chǎng)勞動(dòng)力的組織,，準(zhǔn)備好各種設(shè)備，并保證施工機(jī)械的完好率,，使其滿(mǎn)足施工要求,。

（3）施工之前，根據(jù)圍巖地質(zhì)情況,，選取合理的機(jī)械設(shè)備型號(hào),，并進(jìn)行合理的機(jī)械設(shè)備配套。在洞內(nèi)布設(shè)好所需的高壓電纜,、輸水管線(xiàn),，同時(shí)將掘進(jìn)機(jī)與工作面齊頭，并擺放妥當(dāng),。

（4）施工供電,。重型懸臂式掘進(jìn)機(jī)機(jī)器供電電壓一般為660～1140V，與一般隧道機(jī)械工作電壓有區(qū)別,，但只要洞口有10kVA供電變電站,，即可滿(mǎn)足需要。

4,、超前物探配套

采用地質(zhì)超前預(yù)報(bào)技術(shù),，減少或避免施工中可能遇到的諸如塌方、涌水,、涌土等地質(zhì)災(zāi)害,。采取地面物探,、地質(zhì)雷達(dá)、超前水平鉆等超前預(yù)報(bào)措施將前方巖層地質(zhì)探明,，以保證設(shè)備及人員的作業(yè)安全,。

5、工作面降水

工作面降水的目的是防止因滲水量過(guò)大,，切割的巖渣成泥狀而糊住切割頭,，以致降低切割效率。采用臺(tái)階法施工時(shí),，工作面基本具有自然降水的能力,，僅在拱腳及邊墻等局部有水滲出。降水要求為工作面無(wú)明水,，盡量保持干燥,，切割巖渣不能形成泥狀。

6,、開(kāi)挖斷面參數(shù)設(shè)計(jì)

懸臂式掘進(jìn)機(jī)為縱向切割頭（切割頭直徑為84cm）,，截齒數(shù)量為52個(gè)，導(dǎo)流槽為3槽,，導(dǎo)流槽深度為8cm,，截齒呈螺旋狀，順時(shí)針旋轉(zhuǎn),。根據(jù)切割頭特點(diǎn),，開(kāi)挖斷面設(shè)計(jì)按分部條塊法開(kāi)挖，橫向左右分部,，豎向上下分條塊,。分塊大小：高度0.8～1.2m,，左右每部分8～10塊,；開(kāi)挖寬度7-8m；深度為每循環(huán)進(jìn)尺2.2m,。當(dāng)操作不熟練時(shí)或?yàn)樘岣呔蜻M(jìn)機(jī)效率，可在工作面彈線(xiàn),，標(biāo)示條塊分隔線(xiàn),。

7、隧道開(kāi)挖

（1）上臺(tái)階開(kāi)挖

根據(jù)隧道斷面大小,、圍巖情況,，結(jié)合掘進(jìn)機(jī)外形尺寸（長(zhǎng)度17m，寬度3.8m,，高度3.7m）,、裝載機(jī)高度（3.8m）,、濕噴機(jī)高度（3.6m）、混凝土攪拌運(yùn)輸車(chē)進(jìn)料口高度（4.0m）（噴射混凝土采用濕噴工藝）及支護(hù)作業(yè)空間,，確定上臺(tái)階開(kāi)挖高度宜為6.4m,。

隧道掘進(jìn)機(jī)切割頭長(zhǎng)度為1.2m，故每循環(huán)進(jìn)尺宜控制在1.8～2.4m,，每循環(huán)開(kāi)挖需預(yù)留1.0m作為下一開(kāi)挖循環(huán)切割頭安全作業(yè)空間,，作業(yè)空間太小不利于上一循環(huán)拱架成品保護(hù)，開(kāi)挖完成后對(duì)掌子面進(jìn)行C25混凝土初噴,，厚度為4cm,。

施工現(xiàn)場(chǎng)超欠挖控制采用5cm×3cm矩形管、?8mm鋼筋焊制靠尺,，嚴(yán)格控制超欠挖,。經(jīng)實(shí)際測(cè)量，超挖可控制在5～8cm范圍內(nèi),。

上臺(tái)階長(zhǎng)度根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)情況確定如下：懸臂式掘進(jìn)機(jī)長(zhǎng)度17m+自卸車(chē),、裝載機(jī)作業(yè)長(zhǎng)度8m+支護(hù)臺(tái)架8m+上下臺(tái)階爬坡段長(zhǎng)度8m，上臺(tái)階總長(zhǎng)度為41m,。下臺(tái)階至上臺(tái)階高度為3.5m,。

（2）下臺(tái)階開(kāi)挖

當(dāng)上臺(tái)階單循環(huán)開(kāi)挖完成后開(kāi)始支護(hù)時(shí)，掘進(jìn)機(jī)退到下臺(tái)階部位掘進(jìn)施工,。

下臺(tái)階長(zhǎng)度根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)情況確定如下：懸臂式掘進(jìn)機(jī)長(zhǎng)度17m+自卸車(chē),、裝載機(jī)作業(yè)長(zhǎng)度8m，下臺(tái)階總長(zhǎng)度為25m,。

現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際施工中采用普通棧橋時(shí),，掌子面與仰拱實(shí)際所需距離為71m，仰拱至二襯間實(shí)際所需距離為29m,，故掌子面與二襯實(shí)際所需距離為100m,。

（3）掘進(jìn)機(jī)切割方式

懸臂式掘進(jìn)機(jī)就位后，開(kāi)始從掌子面底部水平割出一條槽,，向前移動(dòng)掘進(jìn)機(jī)再一次就位,，就位后切割頭自上而下、左右循環(huán)切削,。在切削同時(shí)鏟板部耙爪將切削下來(lái)的渣裝入第一運(yùn)輸機(jī),，第一運(yùn)輸機(jī)轉(zhuǎn)運(yùn)至第二運(yùn)輸機(jī)，第二運(yùn)輸機(jī)直接運(yùn)至掘進(jìn)機(jī)尾部,，采用配套裝載機(jī)裝入出渣車(chē)運(yùn)至洞外,。從底部開(kāi)挖到拱部完成后進(jìn)行修整，達(dá)到設(shè)計(jì)斷面要求,。

懸臂式掘進(jìn)機(jī)的切割方式是從掃底開(kāi)始切割,，再按S形或Z形左右循環(huán)向下的切割路線(xiàn)逐級(jí)切割以上部分,。

選用右旋切割頭切割硬巖，先由右向左從掃底開(kāi)始切割,，再?gòu)淖笾劣?、自下往上或從右往左、自上而下逐步進(jìn)行切割,。如遇節(jié)理發(fā)育較高巖石,，則應(yīng)選擇巖石節(jié)理方向逐步切割。

針對(duì)不同硬巖可選擇不同的截齒,，截齒呈螺紋線(xiàn)排布,，確保機(jī)器有更好的掘削能力，并具有自潔功能,，可根據(jù)實(shí)際工況條件選擇最佳切割頭,，提高施工效率。當(dāng)局部再有硬巖時(shí),，可以選用小直徑切割頭,，切割力大，破巖能力強(qiáng),，以降低掘進(jìn)難度及截齒消耗量,。

（4）掘進(jìn)施工后支護(hù)方案

掘進(jìn)機(jī)在掌子面掘進(jìn)完成后，支護(hù)工班按照設(shè)計(jì)支護(hù)方式進(jìn)行初期支護(hù)的施作,，如此循環(huán)施工,。

（5）輪廓修整及人工局部處理

由于機(jī)械設(shè)備條件尺寸限制，無(wú)法實(shí)現(xiàn)開(kāi)挖輪廓線(xiàn)范圍10～20cm厚度輪廓修整,，只能采用人工修整或其他機(jī)械設(shè)備修整,。當(dāng)然，在采用分部開(kāi)挖時(shí),，可實(shí)現(xiàn)局部處理的平行作業(yè),。

（6）噴霧除塵、出渣,、場(chǎng)地清理

掘進(jìn)機(jī)工作時(shí),，采取流水線(xiàn)作業(yè)，一邊開(kāi)挖,，一邊通過(guò)機(jī)械設(shè)備配套實(shí)現(xiàn)出渣,。為控制粉塵，需適當(dāng)噴霧,，既達(dá)到減少粉塵的目的，又不引起巖渣泥化,。