京矿矿山机械课件一掘进机械

《矿山机械》1授课教师：田劼助教：赵云宇15210567832机电与信息工程学院课程共分四篇：一、采掘机械二、支护设备三、矿山运输提升设备四、矿山流体机械23矿山机械1、采掘机械（采煤和掘进工作面使用的机械设备）采煤机械—将煤从煤层中采落下来的机械设备回采工作面支护设备—对回采工作面顶板进行支撑和管理的机械设备掘进机械—用于巷道掘进的机械2、支护设备刮板输送机—将采落下来的煤炭运出采煤工作面带式输送机—在各种巷道将煤炭运送到主井煤仓或地面矿用电机车—在大巷运送煤炭、人员、设备、材料等3、矿井运输提升设备辅助运输设备—除煤炭运输之外的各种运输，包括材料、设备、人员和矸石的运输。矿井提升设备—在竖井中将煤炭从井底提升到地面，下放材料，升降人员和设备等4、矿山流体机械排水、通风和压气第一部分掘进机械4第一节概述第二节钻孔机械第三节装载机械第四节掘进机第五节掘锚联合机组第六节掘进工作面设备配套5第一部分掘进机械第一节概述随着采煤机械化和综合机械化的发展，大大提高了工作面的开采强度，工作面的推进速度越来越快，这就要求加快掘进速度，达到采掘平衡，以保证矿井的高产稳产。掘进设备按掘进工艺分为钻眼爆破法掘进设备和综合机械化掘进设备两类。完成钻爆法掘进工序所需的设备主要有钻孔机械、装载机械、转载机械及修整巷道的机械等。国内平巷掘进广泛采用钻眼爆破法掘进设备。综合机械化掘进设备直接用掘进机完成破落煤岩、装载、转载及支护等工序，实现这些工序的平行作业。与钻眼爆破法掘进设备相比，综合机械化掘进设备具有安全、快速、高效等优点，是掘进机械化发展的方向。常用的综合机械化掘进设备有悬臂式掘进机、连续采煤机、掘锚联合机组和全断面掘进机等。6第二节钻孔机械钻孔机械主要用于岩巷掘进的钻眼爆破法工作面中的钻凿炮眼。钻具是钻孔施工所使用的各种机具的总称，主要指凿岩机的钎头、钎杆和钻机的钻头、钻杆等。凿岩机工作时活塞做高频往复运动，不断地冲击钎尾，工作原理如下图示，冲击、转钎、冲击、转钎……7图2-1凿岩机钻孔原理1-凿岩机缸体；2-活塞；3-钎杆；4-钎头各类凿岩机构造、工作原理基本相似，只是在动力方式上有所不同。按动力不同可分为气动、液压、电动和内燃凿岩机4类。一、气动凿岩机气动凿岩机结构简单、工作可靠、使用安全，在煤矿中应用较早且较多。按操作方式不同分为手持式、支腿式和导轨式三种；按频率又可分为低频凿岩机和高频凿岩机；按转钎机构又可分为内回转式凿岩机和外回转式凿岩机。气动凿岩机虽然种类较多，但结构基本相似，均由冲击配气机构、转钎机构、排屑机构和润滑机构等组成。气动凿岩机利用旋转运动冲击破岩，以压缩空气作为传动介质驱动凿岩机的冲击机构和转钎机构。8气腿凿岩机外形如下图所示，主要有钎杆、凿岩机、注油器、水管、风管和气腿等组成。9二、液压凿岩机液压凿岩机以高压液体为动力，与气动凿岩机相比，具有以下优点：（1）能量消耗少，效率高，效率达30~40%，气动凿岩机为10%；（2）凿岩速度快，为气动凿岩机的2.5~3倍；（3）作业条件好，无噪声和油雾污染；（4）润滑条件好，零件使用寿命长；（5）易于控制，适应性强，操作方便，调速换向方便。但其对零件加工精度和使用维护技术要求较高。10液压凿岩机一般安装在凿岩台车的钻臂上工作，可钻凿任何方位的炮孔，钻孔直径通常为30~65mm，适用于钻爆法掘进的矿山井巷、硐室和隧道的钻孔作业，是一种新型高效的凿岩设备。液压凿岩机按操作方式可分为支腿式和导轨式两种，其中导轨式应用最为普遍。导轨式液压凿岩机将凿岩机安装在凿岩台车钻臂的推进器上，沿导轨推进凿岩。液压凿岩机和气动凿岩机一样，也是利用旋转运动冲击破岩，其不同之处是使用循环的高压液体作为传动介质驱动凿岩机的冲击机构和转钎机构。11液压凿岩机的典型结构如下图所示，主要由钎杆、转钎机构、配流阀、冲击锤、供水机构、缓冲装置、液压马达和蓄能器等组成。12三、凿岩台车凿岩台车是支撑、推进和驱动一台或多台凿岩机实施钻孔作业，并具有整机行走功能的凿孔设备，用于矿山巷道掘进及其他隧道施工。凿孔直径一般为30~65mm，凿孔深度为2~5m。凿孔时能准确定位、定向，并能钻凿平行炮孔。可与转载机械及运输车辆配套，组成掘进机械化作业线。凿岩台车分类：（1）按钻臂数量分：可分为单臂、双臂、多臂式；（2）按行走机构分：可分轨轮式、轮胎式和履带式；（3）按驱动方式分：可分为气动、液压、液压和气动联合控制式。13凿岩台车由凿岩机、钻臂（包括推进器）、行走机构、操作台、控制系统、动力源（泵站）等组成。凿岩台车主要结构图如下所示：图2-8凿岩台车1-钻臂；2-凿岩机；3-行走机构；4-操作台；5-动力源14为完成平巷掘进，凿岩台车应实现下列运动：（1）行走运动：以便台车进入和退出工作面；（2）推进器变位和钻臂变幅运动：以实现在断面任意位置和任意角度钻眼；（3）推进运动：以使凿岩机沿钻孔轴线前进和后退。凿岩台车主要部件结构：（1）推进器：用来使凿岩机移近或退出工作面，并提供凿岩时所需的轴向推力。15（2）钻臂钻臂用于支承和推进凿岩机，并可自由调节方位以适应炮孔位置，对台车的动作灵活性、可靠性及生产率有很大影响。按钻臂的结构特点及运动方式不同有直角坐标式和极坐标式两类。16图2-11极坐标式钻臂1-回转机构；2-钻臂液压缸；3-钻臂；4-推进器；5-凿岩机；6-补偿液压缸；7-托盘；8-俯仰液压缸；9-推进器（3）平移机构为提高破岩效果，现代凿岩机广泛采用直线掏槽法作业，因而要求台车能钻凿出平行炮眼，亦即钻臂在改变位置时要求推进器始终和初始位置保持平行。为满足此要求，在凿岩台车上普遍采用液压平移机构。（4）回转机构回转机构是钻臂的关键部件，主要有以下三种形式。齿条齿轮式回转机构回转机构液压缸圆盘式回转机构液压马达—蜗轮副回转机构17凿岩台车的使用与维护1、开车前的检查每天开车前要对机器各部件性能状况进行检查，包括：各零部件齐全、完整、紧固；邮箱中油量、油质符合要求；各部分润滑良好；各油、风、水管路没有泄露、损坏；给电动机送电，检查各操作手把是否灵活准确，各部动作是否正常。2、在工作中的注意事项（1）凿岩台车行走前，应将钻臂收拢，防止钻臂碰撞岩壁或支架，防止压住风管、油管和电缆等；（2）台车送电，必须先合巷道中的总电源开关，后合台车上的开关；断电顺序相反；（3）开钻前先试液压系统油压，使其达到规定值；18（4）台车到达预定位置时，工作前应将机身固定；（5）钻眼前及钻眼过程中，要将钻臂顶尖始终顶紧岩壁，不准推进器悬臂打眼；（6）钻臂移位时，推进器必须先缩回，使顶尖离开岩面。几个钻臂同时钻眼时，要避免相互干扰；（7）推进器的推进速度要与岩石的软硬程度相适应，硬岩石不可推进太快；（8）钻眼时先开动凿岩机，后启动推进器；在眼内退钎时，凿岩机不得停转；（9）钻眼中出现夹钎时，可利用凿岩机推进器拔钎，但不许用推进器的补偿缸拔钎；（10）钻眼过程钻臂下方严禁站人，工作中人员必须离开凿岩机。防止发生人身伤害事故。19（11）操作各油缸、风缸、手动换向阀时，动作要缓慢，不可突然从中位推向终位。手柄从中位扳到预定位置后，应立即返回中位，使工作机构固定在预定位置上；（12）钻眼结束后，凿岩机台车应退至离工作面20m以外的地方避炮，并加以遮盖，防止崩坏砸坏管路、照明灯等部件；（13）凿岩结束后操作人员离开台车前，必须断开台车的开关和巷道中的总开关。20第三节装载机械21用钻眼爆破法掘进巷道时，工作面爆破后碎落下来的煤岩需要装载到运输设备中运离工作面，实现这一功能的设备统称为装载机械。20世纪初，美、英等国开始使用装载机代替手工作业。50年代，装载机已大量推广并发展成若干品种，其中使用最多的是后卸式铲斗装载机和扒爪装载机。70年代以后，随着巷道断面增大，侧卸式装载机迅速发展，且向大功率、大容量方向发展。装载机械分类：（1）按行走方式分为轨轮式、履带式、轮胎式和雪橇式；（2）按驱动方式分为电动驱动、气动驱动和电液驱动；（3）按作业过程的特点分为间歇动作式和连续动作式。一、耙斗装载机耙斗装载机是用耙斗作装载机构的装载机，适用于矿山平巷和倾角30°以下斜井巷道掘进装岩，其装载能力一般为15~200m³/h。耙斗装载机主要由耙斗、绞车、台车和料槽等组成，其结构图如下所示：22图2-13耙斗装载机1-固定楔；2-尾轮；3-返回钢丝绳；4-簸箕口；5-升降螺杆；6-连接槽；7-钎杆；8-操纵机构；9-按钮；10-中间槽；11-托轮；12-卸料槽；14-头轮；15-支柱；16-绞车；17-台车；18-支架；19-护板；20-进料槽；21-簸箕挡板；22-工作钢丝绳；23-耙斗；24-撑脚；25-卡轨器耙斗装载机可使装岩与凿岩工序平行作业。爆破后先把迎头的岩石迅速扒出，即能进行凿岩作业；与此同时，可将尾轮悬挂在左、右帮上进行装岩作业，缩短了掘进循环的时间。装载机依靠人力或其他牵引机械的作用在轨道上移动。耙斗在钢丝绳牵引下从工作面的料堆耙取岩砟，沿料槽的簸箕口、连接槽和中间槽运到卸载槽，从卸料口装入矿车；然后，钢丝绳反向牵引将耙斗拉回到工作面的料堆上。如此反复循环，直至装满矿车。23耙斗装载机使用中的注意事项：（1）耙斗装载机绞车的刹车装置必须完整、可靠；（2）必须装有封闭式金属挡绳栏和防耙斗出槽的护栏；在拐弯巷道装岩或装煤时，必须使用可靠的双向辅助导向轮，清理好机道，并有专人指挥和信号联系；（3）耙装作业开始前，甲烷断电仪的传感器必须悬挂在耙斗作业段的上方；（4）应根据岩性条件确定固定尾轮锚杆形式及其孔深与牢固程度；（5）耙装机只准一人操作，必须将工作面人员和工具全部撤除，发出信号后，方准启动耙装机工作；24（6）尾槽下清道，必须通知耙装机司机及有关绞车司机停机、停车、断电后方可进行；（7）上、下山使用耙装机装岩时，必须设有有效的防跑车保险装置；移动耙装机前，应对小绞车的固定、钢丝绳及其联接装置、信号、滑轮和轨道铺设质量等进行一次全面检查，发现问题及时处理；移动耙装机过程中严禁下方有人。耙装机在生产中常见故障、原因及排除方法见下表：故障原因排除方法电动机声音异常，转速低，甚至停转耙斗被卡住，电动机过负荷停止耙运，倒退耙斗后再耙运固定被拉出1、固定楔未打紧；2、楔眼未带偏角1、打紧固定楔；2、重新打眼25故障原因排除方法钢丝绳拉断或脱出1、钢丝绳磨损严重而断裂；2、钢丝绳绳夹未夹牢，钢丝绳脱出1、截去严重磨损部分或换新绳；2、夹牢钢丝绳卷筒上钢丝绳乱1、电动机反转；2、辅助制动闸未闸紧1、改变电动机的转向；2、调整辅助制动闸的弹簧导向轮或尾轮的绳槽磨穿1、未经常加润滑油转动不灵；2、轴承严重磨损未更换；3安装歪斜更换绳轮26故障原因排除方法簸箕口升降不灵活1、升降装置的螺杆积灰，旋转困难；2、操作升降装置时两边用力不均1、清理积灰，并注油；2、两边同时操作制动时操作费力1、操作系统的转轴或连杆受阻；2、闸带调节螺栓太松1、清理障碍物；2、拧紧调节螺栓绞车的轮闸过度发热1、连续运转时间过长；2、闸带太松，制动时未能紧紧抱闸；3、闸轮与闸带间有油渍1、采用间歇工作；2、调整闸带的调节螺栓；3、清理油渍，更换闸带27二、铲斗装载机铲斗装载机用铲斗从工作面底板上产取物料，将物料卸入矿车或其他运输设备，是煤矿岩巷掘进时使用较多的一种装载机械。煤矿使用的主要是直接卸载式，按卸载方式不同分为后卸式、侧卸式和前卸式3种。后卸式和侧卸式使用最多。1、后卸式铲斗装载机后卸式铲斗装载机主要用于中小断面巷道掘进的装载作业，生产能力一般为15~140m³/h。按装载方式分直接装车式和带转载机式两种。前者体积小，机动灵活，使用方便；后者转载机下方可容纳大吨位矿车。按驱动方式分为气动、电动和电液驱动3种。28后卸式铲斗装载机主要由铲斗工作机构、翻转机构、回转机构、行走机构和操纵机构等组成。ZYC—23.5型后卸式装载机总体结构如图所示：292、侧卸式铲斗装载机侧卸式铲斗装载机用铲斗从底部铲取爆落的煤岩，而后机器退到卸载点，铲斗向一侧翻转进行卸载。主要用于矿山平巷和倾角18°以下斜巷以及其