HK型靠壁式抓巖機(jī)由地面絞車單獨(dú)懸吊，不受吊盤影響，但每次作業(yè)前需將機(jī)身通過錨桿固定在井幫上。當(dāng)井幫圍巖松軟時(shí)，抓巖機(jī)很難固定。因此，這種抓巖機(jī)不適于煤炭系統(tǒng)鑿井使用，即使冶金系統(tǒng)現(xiàn)在也很少使用。
HH型環(huán)形軌道抓巖機(jī)曾在大屯、兗州、開灤等礦區(qū)應(yīng)用，并在錢家營礦副井表土段施工中取得月成井122m的好成績。但由于這種機(jī)型的環(huán)形軌道尺寸固定，不適于變井徑井筒。而且在抓巖時(shí)常出現(xiàn)環(huán)形軌道隨吊盤傾擺，致使抓斗不能到位投抓。因此，該機(jī)在近年已不生產(chǎn)。
HZ型中心回轉(zhuǎn)抓巖機(jī)性能可靠，機(jī)動(dòng)靈活，故障率低，適用于不同井徑的井筒。因此，這種抓巖機(jī)自研制成功以來，一直成為煤炭、冶金系統(tǒng)主要使用機(jī)型。但從眾多施工單位使用情況看，這種抓巖機(jī)也存在急需解決和改進(jìn)的問題。

2　HZ中心回轉(zhuǎn)抓巖機(jī)存在的問題
　　(1)變幅機(jī)構(gòu)推力油缸損壞嚴(yán)重。HZ型中心回轉(zhuǎn)抓巖機(jī)推力油缸采用普通的雙作用油缸。油缸中的液壓油采用氣液增壓器加壓，只有下腔通液壓油，而上腔則與大氣相通。因?yàn)榫驴諝獬睗瘢透咨锨粯O易銹蝕，密封圈損壞嚴(yán)重，廠家在生產(chǎn)HZ-6B型中心回轉(zhuǎn)抓巖機(jī)時(shí)，也沒有采用有效的方法解決這個(gè)問題，而由不清潔的機(jī)架管腔代替附油箱，油中雜質(zhì)又極易損壞下腔和活塞。為此，常常需要充足的備件更換。更換油缸或密封件不僅影響掘進(jìn)工時(shí)，而且油缸備件費(fèi)用十分昂貴。
(2)提升鋼絲繩跳匝。由于HZ型中心回轉(zhuǎn)抓巖機(jī)以鑿井吊盤為機(jī)架，司機(jī)操縱室一般距工作面20m左右。由于井下照明條件有限，加之水霧大，致使抓巖機(jī)司機(jī)視野不清，抓斗落地后很難準(zhǔn)確控制松繩量。松繩量過小，抓斗不能抓滿矸石；松繩量過大，常發(fā)生鋼絲繩跳匝咬繩現(xiàn)象，不僅增加了抓巖機(jī)維修量及更換鋼絲繩的費(fèi)用，而且嚴(yán)重地影響了抓巖效率。
(3)原機(jī)配套的抓斗耐用度低。原機(jī)配套的0.6m³抓斗耐用度低，使用壽命短，主要表現(xiàn)為氣缸拉傷、連桿折斷、抓片變形、耳子斷裂、抓尖脫落、U型環(huán)和銷軸損壞十分頻繁。一般整機(jī)在不間斷維修和大量更換備件的條件下，累計(jì)抓巖量也不足10 000m³。
以上這些問題，嚴(yán)重影響抓巖生產(chǎn)率，浪費(fèi)抓巖工時(shí)。據(jù)統(tǒng)計(jì)，在平頂山六礦二水平進(jìn)風(fēng)井施工中，抓巖機(jī)故障時(shí)間占總掘砌循環(huán)時(shí)間的5%，其它礦區(qū)抓巖機(jī)故障率更高。因此，如果能全面系統(tǒng)地解決上述問題，其技術(shù)經(jīng)濟(jì)效益是十分顯著的。

3　中心回轉(zhuǎn)抓巖機(jī)結(jié)構(gòu)與性能的改進(jìn)
　　提高抓巖機(jī)主機(jī)的機(jī)械化程度，研究抓巖阻力的變化規(guī)律，減少抓斗及其它部件的故障率是近幾年國內(nèi)抓巖機(jī)的主要攻關(guān)目標(biāo)。
針對(duì)目前HZ型中心回轉(zhuǎn)抓巖機(jī)存在的問題，煤科總院北京建井研究所與太原礦山機(jī)器廠合作，成功地研制開發(fā)了HZ-6C型中心回轉(zhuǎn)抓巖機(jī)。HZ-6C型中心回轉(zhuǎn)抓巖機(jī)比HZ-6型抓巖機(jī)有以下幾點(diǎn)改進(jìn)。
3.1　增加了抓斗自動(dòng)降控系統(tǒng)
在原HZ型抓巖機(jī)氣動(dòng)控制系統(tǒng)基礎(chǔ)上增加了具有傳感和執(zhí)行功能的鋼絲繩氣動(dòng)自動(dòng)降控裝置。其主要?jiǎng)幼髟硎?，?dāng)抓斗落地失重后，由自動(dòng)降控裝置中的頂桿壓向機(jī)控閥的操作鈕，機(jī)控閥換向并將壓縮空氣送進(jìn)延時(shí)閥控制口，經(jīng)延時(shí)后，氣控單向閥控制口通大氣，由氣控單向閥截止氣源，提升馬達(dá)斷氣停車。延時(shí)閥的延時(shí)時(shí)間可根據(jù)掘進(jìn)工作面的矸石量和抓巖機(jī)司機(jī)的熟練程度自由調(diào)節(jié)，一般為3～10s。
在抓巖機(jī)上安裝上述自動(dòng)降控裝置及其配套的控制閥后，司機(jī)只要將抓巖機(jī)操作閥打到抓斗下放位置，抓斗落地完成下挖動(dòng)作后，18.64kW氣馬達(dá)則會(huì)自動(dòng)停車，然后可進(jìn)行抓斗抓巖閉合、提升、張開等操作，從根本上解決了司機(jī)在抓斗落地后停車控制難、鋼絲繩易損壞斷繩等問題，實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)控制抓斗下放、落地、下挖、停車等全過程，使我國抓巖機(jī)向自動(dòng)化方向又邁進(jìn)了一步。
3.2　改進(jìn)變幅機(jī)構(gòu)推力油缸
為了徹底根除推力油缸銹蝕、拉傷及漏油現(xiàn)象，研制了自潤滑閉路循環(huán)油缸。自潤滑閉路循環(huán)油缸與普通雙作用液壓缸不同之處在于液壓缸的活塞桿空腔儲(chǔ)有潤滑油并與推力液壓上腔相通。當(dāng)來自增壓缸的高壓油經(jīng)控油閥進(jìn)入液壓缸下腔時(shí)，活塞桿向上伸出使抓巖機(jī)大臂上擺，液壓缸上腔的潤滑油被活塞壓入到活塞空腔內(nèi)；當(dāng)抓巖機(jī)大臂下擺時(shí)，液壓缸下腔回油至增壓缸，油缸活塞下移。在大臂及抓斗的重力作用下，活塞桿空腔內(nèi)的潤滑油被吸回到油缸上腔，如此循環(huán)，實(shí)現(xiàn)液壓缸上腔閉路潤滑。為了減小活塞與液壓缸的運(yùn)動(dòng)阻力，在活塞桿端部設(shè)有呼吸器。在呼吸器內(nèi)部裝有防溢片，保證進(jìn)入活塞桿空腔的油不被溢出，同時(shí)有效阻止了污物進(jìn)入活塞桿空腔。
3.3　引入DTQ6型抓斗
DTQ型系列抓斗為煤科總院北京建井研究所研制開發(fā)的新一代多瓣式氣動(dòng)抓斗，該抓斗采用了具有局部自由度的五桿機(jī)構(gòu)的組合結(jié)構(gòu)。抓巖時(shí)，當(dāng)兩相鄰抓片遇有夾石或被石塊卡阻時(shí)，其余抓片仍能借助抓斗機(jī)構(gòu)的多余活動(dòng)度而實(shí)現(xiàn)差動(dòng)閉合。這樣一方面提高了抓斗的抓滿系數(shù)，另一方面使抓斗各構(gòu)件始終保持均等受力狀態(tài)。所以，抓斗的耐用度明顯高于原機(jī)配套抓斗。據(jù)在大同礦務(wù)局四臺(tái)溝工程處進(jìn)行的耐用度跟蹤考核試驗(yàn)結(jié)果表明，該抓斗曾創(chuàng)累計(jì)抓巖近40 000m³而未更換主要零部件的紀(jì)錄，達(dá)到國內(nèi)同類抓斗使用壽命的4倍。所以，引用DTQ6型抓斗后，使抓巖機(jī)的綜合機(jī)械性能得到了大幅度的提高。
DTQ6型抓斗之所以經(jīng)久耐用，很重要的一點(diǎn)是在設(shè)計(jì)方法上改變了傳統(tǒng)的做法。國內(nèi)抓斗的傳統(tǒng)設(shè)計(jì)方法或沿用前蘇聯(lián)50年代提出的計(jì)算理論，或進(jìn)行簡單的類比設(shè)計(jì)，致使抓斗結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)不合理，抓巖效率不高，使用壽命低。煤科總院北京建井研究所在對(duì)抓斗抓巖過程中的抓巖阻力矩進(jìn)行測試研究基礎(chǔ)上，建立了抓巖阻力及阻力矩的數(shù)學(xué)模型。經(jīng)過實(shí)測，DTQ6型抓斗工作時(shí)的動(dòng)力特性符合實(shí)際工況條件，因此在不增加氣缸直徑和重量的情況下，抓巖效率高，使用壽命長。
通過改進(jìn)形成的HZ-6C型中心回轉(zhuǎn)抓巖機(jī)的技術(shù)性能明顯優(yōu)于HZ-6型抓巖機(jī)。由于HZ-6C型抓巖機(jī)能自動(dòng)控制抓斗落地動(dòng)作和時(shí)間，既杜絕了鋼絲繩跳匝現(xiàn)象，又提高了抓巖機(jī)的自動(dòng)化程度，從而提高了抓巖機(jī)的生產(chǎn)效率。據(jù)測試，HZ-6C型抓巖機(jī)的實(shí)際技術(shù)生產(chǎn)能力達(dá)到75m³/h。

4　結(jié)　語
綜上所述，國內(nèi)抓巖機(jī)的研制從引進(jìn)到仿制，從消化吸收到自行開發(fā)，取得了令人滿意的成果。縱觀立井施工技術(shù)的發(fā)展趨向，抓巖機(jī)還需從以下幾個(gè)方面進(jìn)行改進(jìn)提高。
(1)將抓巖機(jī)操作系統(tǒng)移到井筒工作面，實(shí)現(xiàn)離機(jī)遙控操作，提高抓巖機(jī)工作效率，避免誤操作。
(2)對(duì)抓巖機(jī)關(guān)鍵元部件進(jìn)行技術(shù)攻關(guān)，提高設(shè)備的可靠性。
(3)研制適于抓巖機(jī)配套的消聲裝置，降低工作面噪聲，改善抓巖作業(yè)環(huán)境。
(4)減輕抓巖機(jī)重量，減小機(jī)器外形尺寸，最大限度地減少占用井筒有效空間。

作者單位：煤炭科學(xué)研究總院，北京，100013

作者簡介

　　姜　利，男，1960年生，高級(jí)工程師。1983年畢業(yè)于阜新礦業(yè)學(xué)院，現(xiàn)從事科研管理工作，已發(fā)表論文10余篇。