第二章掘进机械

掘进机械的分类17:09page1181随着回采工作面综合机械化程度的提高，要求巷道掘进速度相应加快，以保证采掘比例协调和矿井的高产稳产。按掘进工艺分：钻眼爆破法掘进设备综合机械化掘进设备。掘进机械的分类17:09page1182钻爆法掘进设备：钻(凿)孔机械：在煤岩体上钻(凿)孔装载机械：将煤岩装入矿车或其他运输设备转载机械：承接由装载机械卸入的煤岩，并将其卸入其他运输设备巷道支护机械：将巷道支护构件或加固材料敷设到巷道顶板和侧帮休整巷道机械：用于巷道挑顶、卧底、刷帮等作业掘进机械的分类17:09page1183综合机械化掘进设备：实现破落煤岩、装载、转载及支护等工序的平行作业。掘进机：破落煤岩体，以装载、转运机构把煤岩输送至后配套运输设备。支护方式：可选用金属支架、锚喷支护。与钻眼爆破法相比，综合机械化掘进设备优点：安全、快速、高效——掘进机械化发展方向。综合机械化掘进设备：悬臂式掘进机、连续采煤机、掘锚联合机组、全断面掘进机。钻爆法机械化作业线分类17:09page1184耙斗装载机为主：支腿式气动凿岩机钻凿炮孔——耙斗装载机装载——锚杆安装机和混凝土喷射机（凿孔与装载平行，结构简单，广泛使用）凿岩台车为主：凿岩台车钻炮孔和锚杆孔——侧卸式铲斗装载机（大断面巷道，效率高，劳动强度低）钻装机为主：钻装机钻凿炮孔、锚杆孔、装载转运煤岩——锚杆安装机和混凝土喷射机第二节钻孔机械与装载机械17:09page1185钻孔机械——钻眼爆法中钻凿炮眼机具的总称装载机械——爆破后碎落下来的煤岩用装载设备运离工作面，实现这一功能的设备统称装载机械凿岩机冲击破碎原理17:09page1186工作时活塞做高频往复运动，冲击钎尾。在冲击力的作用下，用楔状的钎头将岩石压碎并凿入一定深度，钎杆转过一定角度，形成凹痕。由钎头上产生的水平分力将岩石剪碎，形成一定深度的圆形钻孔。1-凿岩机缸体；2-活塞；3-钎杆；4-钎头气腿式凿岩机17:09page1187组成：冲击配气机构、转钎机构、排屑机构和润滑机构等工作原理：钎杆1尾端装入凿岩机2机头钎套内，注油器3连接在风管5上，使压气中混有油雾，对凿岩机内零件进行润滑，水管4供给清除岩粉用水，气腿6支撑凿岩机并给以工作所需推进力。1-钎杆；2-凿岩机；3-注油器；4-水管；5-风管；6-气腿冲击配气机构17:09page1188配气机构——实现活塞往复运动以冲击钎尾的机构。配气机构作用：将由操纵阀输入的压气依次输送到气缸的后腔和前腔，推动活塞往复运动——获得活塞对钎尾的连续冲击动作。常用配气机构有被动阀配气机构、控制阀配气机构和无阀配气机构。被动阀配气机构（环状阀）17:09page1189被动阀配气机构——依靠活塞往复运动时压缩前后腔气体，形成高压气垫推动配气阀变换位置。配气阀有球阀、环状阀和蝶状阀。球阀已很少使用。环状阀和蝶状阀配气机构动作原理基本相似。环状阀配气机构1-压气入口；2-气道；3-配气阀；4-气缸后腔；5-活塞；6-排气口；7-气动前腔；8-气路通道液压凿岩机17:09page11810以循环高压油为动力，驱动钎杆、钎头，以冲击回转方式在岩体中凿孔的机械。优点：1、能量利用率30～40%，风动凿岩机10%；2、机械性能好，凿岩速度快(冲击频率每分钟上万次，风动凿岩机每分钟三千次左右)，速度提高一倍以上；3、消除风动凿岩机的排气噪音和油雾，改善作业条件；4、运动件在油液中工作，润滑条件好，提高零件寿命。缺点：投资大，单位功率的重量较大，技术要求和维护费用较高。凿岩台车组成17:09page11811凿岩台车组成：凿岩机、钻臂(包括推进器)、行走机构、控制系统、操作台和动力源(泵站)等。凿岩机普遍采用导轨式液压凿岩机。钻臂用于支承和推进凿岩机，并可自由调节方位，以适应炮孔位置的需要。1-钻臂；2-凿岩机；3-行走机构4-操作台；5-动力源凿岩台车在隧道内施工17:09page11812凿岩台车视频三臂地下凿岩台车17:09page11813二臂地下凿岩台车17:09page11814装载机17:09page11815按行走方式：轨轮式、履带式、轮胎式和雪橇式。按驱动方式：电动驱动、气动驱动、电液驱动。按作业过程特点：间歇动作式和连续动作式。间歇动作式：工作机构摄取物料时为间歇动作的装载机，主要有耙斗装载机、铲斗装载机。连续动作式：工作机构摄取物料时为连续动作的装载机，主要有扒爪装载机、立爪式装载机、扒爪立爪式装载机、圆盘式装载机等。耙斗装载机17:09page11816用耙斗作装载机构的装载设备。适用于矿山平巷和倾角30o以下斜井巷道掘进装岩，装载能力一般为15～200m3/h。17:09page11817台车17:09page11818台车是耙斗式装载机的机架和行走部分，并承载着装载机的全部重量。台车上安有绞车、操纵机构以及支撑中间槽的支架和支柱。台车前后部挂有四套卡轨器，用以装载机工作时固定台车，在尾部有卸料口。铲斗装载机17:09page11819用铲斗从工作面底板上铲取物料，将物料卸入矿车或其它运输设备。煤矿主要使用直接卸载式，按卸载方式不同分后卸式、侧卸式和前卸式。后卸式和侧卸式使用较多。后卸式侧卸式侧卸式铲斗装载机17:09page11820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。用于平巷和倾角18°以下斜巷以及其他矿山工程中铲装爆落的松散岩石，也可作为材料和设备的短途运输设备。侧卸式装载机适用的巷道断面，取决于装载机自身的最大宽度(履带或铲斗宽度)、卸载时的最大高度以及配套设备。与刮板转载机配套时，最小适用断面约6m2。与矿车配套时，巷道断面不小于10m2。侧卸式与后卸式的比较17:09page11821侧卸式的优点：铲斗比机身宽，铲斗容量较大，装岩效率高；铲斗侧壁很低，可以一边无侧壁，插入料堆的阻力较小，容易装满铲斗，能装块度较大的岩石；履带行走机构，调动灵活，装岩不留死角；铲斗升降和翻转行程较短，利于提高生产率；司机可坐着操作，安全可靠；铲斗可用于安装锚杆，处理危石和运送材料，实现一机多用。扒爪装载机17:09page11822用扒爪作工作机构的连续作业装载机。用于巷道掘进中装载爆落的煤岩，装载能力35～200m3/h。扒爪（曾称蟹爪）装载机有电动和电液驱动两种。按转载运输机形式分整体式(多为刮板输送机)和分段式(前段多为刮板输送机，后段多为胶带输送机)两种。第三节掘进机17:09page11823掘进机是具有截割、装载、转载煤岩，并能自己行走，具有喷雾降尘等功能，以机械方式破落煤岩的掘进设备，有的还具有支护功能。根据所掘断面的形状分全断面掘进机和部分断面掘进机全断面掘进机17:09page11824适用于直径2.5-10m、岩石单轴抗压强度50-350MPa的硬岩巷道。可一次截割出整个圆形断面。主要用于工程涵洞和隧道的岩石掘进。视频2视频3视频1视频4部分断面掘进机17:09page11825一次只能截割出一部分巷道。需要工作机构多次摆动，才能逐步掘出所需断面。断面形状可以是矩形、梯形、拱形等多种形状。其中，悬臂式部分端面掘进机在煤矿应用普遍。适用于单轴抗压强度60MPa的煤、半煤岩、软岩水平巷道。大功率掘进机可用于单轴抗压强度200MPa的硬岩巷道。工作视频悬臂式掘进机17:09page11826按截割头布置方式：纵轴式和横轴式。按掘进对象：煤巷、半煤岩巷和全岩巷悬臂式掘进机。掘进机介绍结构演示截割运动17:09page11827纵轴式的锥体截割头，结构简单，容易实现内喷雾，易于切出光滑轮廓的巷道。悬臂摆动力过大：进给力大，截齿摩擦增大，若截割力不足，截割头会被卡住；摆动力过小：截齿无法切入煤岩壁足够深度，只能在煤壁表面上切削而产生粉尘，并使截齿磨损加剧。现代掘进机多采用液压调节装置自动调整悬臂的摆动力和摆动速度，使进给力和截割力相适应，效果很好。横轴式悬臂掘进机17:09page11828截割头轴线与悬臂轴线相垂直。结构视频横轴式悬臂掘进机17:09page11829工作时先进行掏槽截割，掏槽进给力来自行走机构，最大掏槽深度为截割头直径的2/3。掏槽时，截割头需做短幅摆动，以截割位于两半截割头中间部分的煤岩→操作较复杂。掏槽可在工作面上部或下部进行，但截割硬岩时应尽可能在工作面上部掏槽。截齿齿尖运动轨迹近似为空间螺旋线。第五节掘进工作面设备配套17:09page11830原则：配套单机的主要技术特征和参数必须适应巷道地质条件和掘进工艺的要求掘进成套设备综合生产能力，以掘进机生产能力为主（掘进机的掘进速度受支护和转运设备的影响而不能连续工作），其他设备的能力应高于掘进机（桥式转载机、可伸缩胶带机等）应以巷道断面和岩层硬度为主要依据来选择掘进机。综掘作业线设备配套17:09page11831掘进工作面作业线配置：掘进机，转载机，运输设备，支架机（或锚杆机），激光指向仪，瓦斯断电仪，除尘器，辅助运输设备，电气系统等作业线的构成：掘进机+桥式转载机+可伸缩带式输送机掘进机+桥式转载机+刮板输送机