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,，煤礦對巷道掘進(jìn)速度要求越來越高。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)截割頭來完成工作,?？捎糜谌魏螖嗝嫘螤畹乃淼馈?/p>

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)開挖,、無爆破震動(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)工作過程是這樣的,，主機(jī)把巖石切割破落下來，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

隧道開挖施工工藝流程：上臺階開挖→上臺階初支→下臺階左側(cè)開挖（下臺階右側(cè)開挖，左右側(cè)錯(cuò)開3～5m）→下臺階左側(cè)初支（下臺階右側(cè)初支）→開挖隧底→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)

在開挖過程中隧道掘進(jìn)采用上下臺階法施工，上臺階,、下臺階及仰拱均采用懸臂式掘進(jìn)機(jī)開挖,，挖掘機(jī)輔助。上臺階掘進(jìn)開挖完成后,，采用裝載機(jī)將支護(hù)臺架運(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,，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，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明水,，盡量保持干燥,，切割巖渣不能形成泥狀。

6,、開挖斷面參數(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),，開挖斷面設(shè)計(jì)按分部條塊法開挖，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,，標(biāo)示條塊分隔線。

7,、隧道開挖

（1）上臺階開挖

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，確定上臺階開挖高度宜為6.4m,。

隧道掘進(jìn)機(jī)切割頭長度為1.2m,，故每循環(huán)進(jìn)尺宜控制在1.8～2.4m，每循環(huán)開挖需預(yù)留1.0m作為下一開挖循環(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),，開挖完成后對掌子面進(jìn)行C25混凝土初噴，厚度為4cm,。

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

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

（2）下臺階開挖

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

下臺階長度根據(jù)現(xiàn)場情況確定如下：懸臂式掘進(jìn)機(jī)長度17m+自卸車,、裝載機(jī)作業(yè)長度8m,，下臺階總長度為25m。

現(xiàn)場實(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)裝入出渣車運(yùn)至洞外,。從底部開挖到拱部完成后進(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始切割,，再按S形或Z形左右循環(huán)向下的切割路線逐級切割以上部分,。

選用右旋切割頭切割硬巖，先由右向左從掃底開始切割,，再從左至右,、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。

針對不同硬巖可選擇不同的截齒,，截齒呈螺紋線排布,，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，無法實(shí)現(xiàn)開挖輪廓線范圍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、場地清理

掘進(jìn)機(jī)工作時(shí),，采取流水線作業(yè),，一邊開挖，一邊通過機(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,。