第二章 掘進機械

掘進機械的分類03:24page1181

隨著回采工作面綜合機械化程度的提高，要求巷道掘進速度相應(yīng)加快，以保證采掘比例協(xié)調(diào)和礦井的高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)。按掘進工藝分：

鉆眼爆破法掘進設(shè)備

綜合機械化掘進設(shè)備。掘進機械的分類03:24page1182鉆爆法掘進設(shè)備：

鉆(鑿)孔機械：在煤巖體上鉆(鑿)孔

裝載機械：將煤巖裝入礦車或其他運輸設(shè)備

轉(zhuǎn)載機械：承接由裝載機械卸入的煤巖，并將其卸入其他運輸設(shè)備

巷道支護機械：將巷道支護構(gòu)件或加固材料敷設(shè)到巷道頂板和側(cè)幫

休整巷道機械：用于巷道挑頂、臥底、刷幫等作業(yè)掘進機械的分類03:24page1183綜合機械化掘進設(shè)備：實現(xiàn)破落煤巖、裝載、轉(zhuǎn)載及支護等工序的平行作業(yè)。掘進機：破落煤巖體，以裝載、轉(zhuǎn)運機構(gòu)把煤巖輸送至后配套運輸設(shè)備。支護方式：可選用金屬支架、錨噴支護。與鉆眼爆破法相比，綜合機械化掘進設(shè)備優(yōu)點：安全、快速、高效——掘進機械化發(fā)展方向。綜合機械化掘進設(shè)備：懸臂式掘進機、連續(xù)采煤機、掘錨聯(lián)合機組、全斷面掘進機。鉆爆法機械化作業(yè)線分類03:24page1184耙斗裝載機為主：支腿式氣動鑿巖機鉆鑿炮孔——耙斗裝載機裝載——錨桿安裝機和混凝土噴射機（鑿孔與裝載平行，結(jié)構(gòu)簡單，廣泛使用）鑿巖臺車為主：鑿巖臺車鉆炮孔和錨桿孔——側(cè)卸式鏟斗裝載機（大斷面巷道，效率高，勞動強度低）鉆裝機為主：鉆裝機鉆鑿炮孔、錨桿孔、裝載轉(zhuǎn)運煤巖——錨桿安裝機和混凝土噴射機第二節(jié)鉆孔機械與裝載機械03:24page1185鉆孔機械——鉆眼爆法中鉆鑿炮眼機具的總稱裝載機械——爆破后碎落下來的煤巖用裝載設(shè)備運離工作面，實現(xiàn)這一功能的設(shè)備統(tǒng)稱裝載機械鑿巖機沖擊破碎原理03:24page1186工作時活塞做高頻往復(fù)運動，沖擊釬尾。在沖擊力的作用下，用楔狀的釬頭將巖石壓碎并鑿入一定深度，釬桿轉(zhuǎn)過一定角度，形成凹痕。由釬頭上產(chǎn)生的水平分力將巖石剪碎，形成一定深度的圓形鉆孔。1-鑿巖機缸體；2-活塞；3-釬桿；4-釬頭

氣腿式鑿巖機03:24page1187組成：沖擊配氣機構(gòu)、轉(zhuǎn)釬機構(gòu)、排屑機構(gòu)和潤滑機構(gòu)等工作原理：釬桿1尾端裝入鑿巖機2機頭釬套內(nèi)，注油器3連接在風(fēng)管5上，使壓氣中混有油霧，對鑿巖機內(nèi)零件進行潤滑，水管4供給清除巖粉用水，氣腿6支撐鑿巖機并給以工作所需推進力。1-釬桿；2-鑿巖機；3-注油器；4-水管；5-風(fēng)管；6-氣腿沖擊配氣機構(gòu)03:24page1188配氣機構(gòu)——實現(xiàn)活塞往復(fù)運動以沖擊釬尾的機構(gòu)。配氣機構(gòu)作用：將由操縱閥輸入的壓氣依次輸送到氣缸的后腔和前腔，推動活塞往復(fù)運動——獲得活塞對釬尾的連續(xù)沖擊動作。常用配氣機構(gòu)有被動閥配氣機構(gòu)、控制閥配氣機構(gòu)和無閥配氣機構(gòu)。被動閥配氣機構(gòu)（環(huán)狀閥）03:24page1189被動閥配氣機構(gòu)——依靠活塞往復(fù)運動時壓縮前后腔氣體，形成高壓氣墊推動配氣閥變換位置。配氣閥有球閥、環(huán)狀閥和蝶狀閥。球閥已很少使用。環(huán)狀閥和蝶狀閥配氣機構(gòu)動作原理基本相似。環(huán)狀閥配氣機構(gòu)1-壓氣入口；2-氣道；3-配氣閥；4-氣缸后腔；5-活塞；6-排氣口；7-氣動前腔；8-氣路通道

液壓鑿巖機03:24page11810以循環(huán)高壓油為動力，驅(qū)動釬桿、釬頭，以沖擊回轉(zhuǎn)方式在巖體中鑿孔的機械。優(yōu)點： 1、能量利用率30～40%，風(fēng)動鑿巖機10%； 2、機械性能好，鑿巖速度快(沖擊頻率每分鐘上萬次，風(fēng)動鑿巖機每分鐘三千次左右)，速度提高一倍以上； 3、消除風(fēng)動鑿巖機的排氣噪音和油霧，改善作業(yè)條件； 4、運動件在油液中工作，潤滑條件好，提高零件壽命。缺點：

投資大，單位功率的重量較大，技術(shù)要求和維護費用較高。鑿巖臺車組成03:24page11811鑿巖臺車組成：鑿巖機、鉆臂(包括推進器)、行走機構(gòu)、控制系統(tǒng)、操作臺和動力源(泵站)等。鑿巖機普遍采用導(dǎo)軌式液壓鑿巖機。鉆臂用于支承和推進鑿巖機，并可自由調(diào)節(jié)方位，以適應(yīng)炮孔位置的需要。1-鉆臂；2-鑿巖機；3-行走機構(gòu)4-操作臺；5-動力源鑿巖臺車在隧道內(nèi)施工03:24page11812鑿巖臺車視頻三臂地下鑿巖臺車03:24page11813二臂地下鑿巖臺車03:24page11814裝載機03:24page11815按行走方式：軌輪式、履帶式、輪胎式和雪橇式。按驅(qū)動方式：電動驅(qū)動、氣動驅(qū)動、電液驅(qū)動。按作業(yè)過程特點：間歇動作式和連續(xù)動作式。

間歇動作式：工作機構(gòu)攝取物料時為間歇動作的裝載機，主要有耙斗裝載機、鏟斗裝載機。

連續(xù)動作式：工作機構(gòu)攝取物料時為連續(xù)動作的裝載機，主要有扒爪裝載機、立爪式裝載機、扒爪立爪式裝載機、圓盤式裝載機等。耙斗裝載機03:24page11816用耙斗作裝載機構(gòu)的裝載設(shè)備。適用于礦山平巷和傾角30o以下斜井巷道掘進裝巖，裝載能力一般為15～200m3/h。03:24page11817臺車03:24page11818

臺車是耙斗式裝載機的機架和行走部分，并承載著裝載機的全部重量。臺車上安有絞車、操縱機構(gòu)以及支撐中間槽的支架和支柱。臺車前后部掛有四套卡軌器，用以裝載機工作時固定臺車，在尾部有卸料口。鏟斗裝載機03:24page11819用鏟斗從工作面底板上鏟取物料，將物料卸入礦車或其它運輸設(shè)備。煤礦主要使用直接卸載式，按卸載方式不同分后卸式、側(cè)卸式和前卸式。后卸式和側(cè)卸式使用較多。后卸式側(cè)卸式側(cè)卸式鏟斗裝載機03:24page11820用鏟斗從底部鏟取爆落的煤巖，而后機器退到卸載點，鏟斗向一側(cè)翻轉(zhuǎn)進行卸載。用于平巷和傾角18°以下斜巷以及其他礦山工程中鏟裝爆落的松散巖石，也可作為材料和設(shè)備的短途運輸設(shè)備。側(cè)卸式裝載機適用的巷道斷面，取決于裝載機自身的最大寬度(履帶或鏟斗寬度)、

卸載時的最大高度以及

配套設(shè)備。與刮板轉(zhuǎn)載機配套時，

最小適用斷面約6m2。

與礦車配套時，巷道

斷面不小于10m2。側(cè)卸式與后卸式的比較03:24page11821側(cè)卸式的優(yōu)點：鏟斗比機身寬，鏟斗容量較大，裝巖效率高；鏟斗側(cè)壁很低，可以一邊無側(cè)壁，插入料堆的阻力較小，容易裝滿鏟斗，能裝塊度較大的巖石；履帶行走機構(gòu)，調(diào)動靈活，裝巖不留死角；鏟斗升降和翻轉(zhuǎn)行程較短，利于提高生產(chǎn)率；司機可坐著操作，安全可靠；鏟斗可用于安裝錨桿，處理危石和運送材料，實現(xiàn)一機多用。扒爪裝載機03:24page11822用扒爪作工作機構(gòu)的連續(xù)作業(yè)裝載機。用于巷道掘進中裝載爆落的煤巖，裝載能力35～200m3/h。扒爪（曾稱蟹爪）裝載機有電動和電液驅(qū)動兩種。按轉(zhuǎn)載運輸機形式分整體式(多為刮板輸送機)和分段式(前段多為刮板輸送機，后段多為膠帶輸送機)兩種。第三節(jié)掘進機03:24page11823掘進機是具有截割、裝載、轉(zhuǎn)載煤巖，并能自己行走，具有噴霧降塵等功能，以機械方式破落煤巖的掘進設(shè)備，有的還具有支護功能。根據(jù)所掘斷面的形狀分全斷面掘進機和部分斷面掘進機全斷面掘進機03:24page11824適用于直徑2.5-10m、巖石單軸抗壓強度50-350MPa的硬巖巷道。可一次截割出整個圓形斷面。主要用于工程涵洞和隧道的巖石掘進。視頻2視頻3視頻1視頻4部分斷面掘進機03:24page11825一次只能截割出一部分巷道。需要工作機構(gòu)多次擺動，才能逐步掘出所需斷面。斷面形狀可以是矩形、梯形、拱形等多種形狀。其中，懸臂式部分端面掘進機在煤礦應(yīng)用普遍。適用于單軸抗壓強度60MPa的煤、半煤巖、軟巖水平巷道。大功率掘進機可用于單軸抗壓強度200MPa的硬巖巷道。工作視頻懸臂式掘進機03:24page11826按截割頭布置方式：縱軸式和橫軸式。按掘進對象：煤巷、半煤巖巷和全巖巷懸臂式掘進機。掘進機介紹結(jié)構(gòu)演示截割運動03:24page11827縱軸式的錐體截割頭，結(jié)構(gòu)簡單，容易實現(xiàn)內(nèi)噴霧，易于切出光滑輪廓的巷道。懸臂擺動力過大：進給力大，截齒摩擦增大，若截割力不足，截割頭會被卡??；擺動力過?。航佚X無法切入煤巖壁足夠深度，只能在煤壁表面上切削而產(chǎn)生粉塵，并使截齒磨損加劇。現(xiàn)代掘進機多采用液壓調(diào)節(jié)裝置自動調(diào)整懸臂的擺動力和擺動速度，使進給力和截割力相適應(yīng)，效果很好。橫軸式懸臂掘進機03:24page11828截割頭軸線與懸臂軸線相垂直。結(jié)構(gòu)視頻橫軸式懸臂掘進機03:24page11829工作時先進行掏槽截割，掏槽進給力來自行走機構(gòu)，最大掏槽深度為截割頭直徑的2/3。掏槽時，截割頭需做短幅擺動，以截割位于兩半截割頭中間部分的煤巖→操作較復(fù)雜。掏槽可在工作面上部或下部進行，但截割硬巖時應(yīng)盡可能在工作面上部掏槽。截齒齒尖運動軌跡近似為空間螺旋線。第五節(jié)掘進工作面設(shè)備配套03:24page11830原則：配套單機的主要技術(shù)特征和參數(shù)必須適應(yīng)巷道地質(zhì)條件和掘進工藝的要求掘進成套設(shè)備綜合生產(chǎn)能力，以掘進機生產(chǎn)能力為主（掘進機的掘進速