新型矿用气动巷道挖掘机
导语
深部矿井受到巷道底鼓变形等影响往往需要多次返修，人工返修危险性大，效率低。本期转化果平台推荐的《新型矿用气动巷道挖掘机》，采用气动形式，工作臂能够实现2个轴面的自由动作施工，机身可以实现360度自由旋转，前后、左右、上下都在工作范围内，适应能力强。推广应用前景广阔。
一、研究背景
近年来，随着开采深度的不断延伸，矿压越来越大，矿井生产深受“三高”（高地压、高瓦斯、高地温）问题困扰，随着煤矿现代化生产技术的不断进步，综采综掘工作面的主要生产装备已经基本实现机械化，并逐步向自动化方向发展，但与之匹配的采掘辅助作业环节，如巷道卧底、清理挖掘水沟以及配件材料的吊装运输仍然依靠人工体力劳动为主，采掘辅助作业往往既费时又费力，不仅工作效率低，而且一个地点多人同时作业存在很大的安全隐患。
为了顺应时代发展与社会需求，推动“机械化换人、自动化减人”发展，立足煤矿安全生产、减轻工人劳动强度、提高劳动效率，针对井下繁重的巷修作业情况，特别是断面变形严重巷道，迫切需要研制一台小型巷修设备，确保质量、效率、安全等环节的紧密链接。
二、设备选型
（一）国内外巷修设备具有的共同点
1.采用电动机、内燃机作为动力源，面对瓦斯、高温、潮湿的作业环境，安全形势严峻；
2.巷修设备为了实现多种功能于一身，机身长度、宽度较大，巷修设备受作业环境局限性大；
3.功能较多，防爆，价格偏差较大，但基本起步价都在50万元以上；
4.操作员需要相当专业的机、电基础知识，对操作员的技术水平要求较高；
5.由于此类巷修设备属于油、电驱动，功能部件较多，线路复杂，面对恶劣作业环境，设备故障率较高，在一定程度上增加了设备的维修保养成本。
（二）新型矿用气动巷道挖掘机具有的特点
1.利用矿井巷道管道风管风源资源，在不影响现有矿井压风系统的前提下，利用管道低气压风能转换为液压动能，替代电动机或内燃机；
2.矿用气动挖掘机工作臂实现2个轴面的自由动作施工，打破传统巷修机工作臂1个轴面的动作施工，机身可以实现360度自由旋转，前、后、左、右、上、下都在工作范围内，施工场地的全覆盖，适应能力强；
3.体积小移动灵活，矿用气动巷道挖掘机的设计宽度以井下质量标准中人行道宽度最低0.8米为上限，满足80%以上的变形巷道施工条件；
4.耐用度高，井下施工环境潮湿、空间小、容易磕碰，设备损坏维修困难，矿用气动巷道挖掘机主要受力部件的设计采用加强、加厚处理，配置主动降温装置，可以实现连续工作不停机，主要部件正常使用2000小时免维护。
三、设备主要参数
四、应用效益分析
1.经济效益
人工费用方面：据统计，直接单位职工平均每月实发工资6000元，企业承担一名职工的工资成本为：[6000元（实发工资）+1000元（个人承担的工资附加）]×1.45（企业承担的工资附加系数）=10150元 。依据其他单位使用数据测算，单台矿用气动巷道挖掘机可以替代8人作业，减少用工6人，每月可节省用工成本：6人×10150元/人=6.09万元，每年可节省用工成本：6.09万元×12个月=73.08万元。
设备投入方面：矿用气动巷道挖掘机可根据客户需求定制选配件，如液压破碎锤、松土齿、铲斗等，实现一机多能，减少额外设备购置费用支出。
生产效率方面：机器可以每天20小时不间断工作，20小时内的工效基本一致，只需要每天的简单维护和保养。而人力的工效衰减度比较明显，一般人在连续进行体力劳动3小时的时候工效开始明显衰减。推算可得出一台设备在8个小时的有效工作时间里可以替代3倍人力。如果将设备顶替下来的人员安排到别的工作岗位，可间接提高采面或掘进面推进速度，提高原煤产量。保守估计，按照每台设备每年可以提高原煤产量0.1万吨，按照每吨原煤300元计算，每年每台设备可以多为企业创收30万元。
2.社会效益
矿用气动巷道挖掘机首创性的使用压缩空气作为动力源，本质安全；设计出了完善的气液联合传动技术，一机多用，可在狭小的井下空间内完成多样化的巷修任务，具有较大的推广前景。
该项目的实施，体现了“安全第一，以人为本”的设计理念，更加注重职工的安全、身心健康，在保障煤矿安全生产的前提下，对改善井下作业环境、降低职工劳动强度、提高劳动生产率都有着很大的实际意义。