综合机械化掘进技术应用

综合机械化掘进技术山西煤炭职业技术学院采矿工程系2013年8月山西煤炭职业技术学院煤巷掘进施工煤巷施工概述：钻爆法掘进：煤巷掘进采用钻眼爆破法施工，具有施工工序多，施工速度慢，劳动强度大，劳动效率低和围岩易受爆破的震动破坏等缺点。要求：随着采煤工作面机械化程度的不断提高，采煤工作面的推进速度愈来愈快，随之便要求巷道的掘进速度也必须相应地提高，以实现采掘平衡。因此，提高煤巷掘进机械化程度，是煤矿生产的要求和必须。目前很多矿井在煤巷掘进中使用了联合掘进机（煤巷掘进机）。联合掘进机：能够把掘进中的破煤、装煤、转载等工作用一台机械完成，有的掘进机上还装有锚杆钻装机，可同时完成支护工作。与钻眼爆破法相比，具有工序少，速度快，效率高，质量好，施工安全，劳动强度小等优点。煤巷掘进机煤巷掘进机（一）掘进机结构及特点1．掘进机的结构组成：截割、破岩机构、装运机构、支撑行走机构、操作机构、液压系统、电气系统、喷雾除尘系统。2．工作机构：由一个带有截割头的可伸缩悬臂，在油缸控制下实现上下左右移动等动作，由截割头上的截齿切割煤（岩），碎落的煤（岩）由扒爪送入胶带转载机倒入后面的矿车而运出。3．工作原理：各种煤巷掘进机的构造及工作原理大体相同，都属于部分断面巷道掘进机，用截杆（或称悬臂）前端的截头伸入煤体旋转破煤的。4．掘进机的特点：可实现破、装机械化；提高劳动生产率；围岩不受爆破震动，有利于安全生产。但悬臂式掘进机稳定性较差，不能截割坚硬岩石。5．适用：软岩和煤巷，可用于任何断面形状的巷道掘进。掘进机械的类型：部分断面掘进机：靠截割头的上下左右摆动，按部分截割的方式掘进形成巷道的断面，同时将截落的煤岩装载转至运输设备。用于煤巷、半煤岩巷。全断面掘进机:靠一个整体盘式滚刀式截割刀头，一次截割形成一个圆形断面。用于岩巷，煤矿少用。煤巷掘进机联合掘进机示意图煤巷掘进机（二）掘进机的种类目前我国研制、引进和中外合作生产的煤巷掘进机有25种型号，其中性能好，质量稳定的掘进机有ELMB型、EL-90型、EM1A-30型、AM-50型及MRH-S100-41（S-100）型五种掘进机。其主要技术特征见下表。分类：根据截割头的布置方式的不同，悬臂式工作机构有横轴式和纵轴式两种，其割煤方式如下图。截割头的布置方式（a）—横轴式工作机构；（b）—纵轴式工作机构我国推广使用掘进机的主要技术特征项目单位ELMBEL-90AM-50EM1A-30S-100整机适应巷道断面最大掘进高度最大掘进宽度切割岩石硬度巷道最小曲率半径适用巷道坡度总功率重量m2mmMPam(°)KWt6～123.54.70.410±1210021.508～223.766.230.6010±16145.837.207.5～2044.80.6010±1616324.06～133.754.00.467±06816214055.10.607±1514525切割机构切割头直径切割头行程切割头转速功率mmmmr/minKW690500565590050021.3/60.3902×75073.5/88.710045050071.6030600～97050023/46100装运机构装载形式运输机形式装运生产能力功率t/hKW耙爪式双链刮板机10055耙爪式刮板机35×1252×10耙爪式单链刮板机1002×11双环型刮板双链刮板机7010耙爪式双链刮板机180100行走机构行走形式行走速度功率m/minKW履带式2.86/5.04油马达驱动履带式2.02×11.4履带式52×15履带式3.92×10履带式7.5/9.5油马达2×17转载机构转载形式输送带速度输送带宽度输送能力m/smmt/h胶带转载1.67500100桥式转载机1.6650194桥式转载机1.6650194胶带转载1.650070胶带转载液压系统额定压力流量功率MPaL/minKW20/2512626.71466.1132034～401114810020.645电气系统电压总功率VKW660100660153.8﹡66016366068660145喷水系统水压水量MPaM3/h1.54.01.2～1.52.40.5532.88研制单位上海煤科院南京机械厂太原煤科院淮南煤机厂太原煤科院佳木斯煤机厂日本引进佳木斯煤机厂第二节煤巷掘进机常用掘进机的技术特征型号机器重（t）装机总功率（KW）切割功率（KW）切割硬度履带行走速度（m/min）外型尺寸长×宽×高（m）ELMB-75AS100S20023.62562130145295.575100200f≤5f≤6f≤82.84/5.888/48/3，58.05×2.5×1.568.3×2.8×1.815.5×3.6×3掘进机主要技术参数煤巷掘进机（三）ELMB型煤巷掘进机结构及组成：由工作机构、装运机构、转载机构、行走机构、喷雾系统、液压系统和电气控制系统等部分组成，其结构如下图所示。1．工作机构组成：截割头、减速器、电动机、导轨架、回转座、回转油缸，升降油缸和推进油缸等部件组成。ELMB型巷道掘进机1—截割头；2—托梁器；3—伸缩油缸；4—减速器；5—升降油缸；6—电动机；7—回转座；8—回转油缸；9—油箱与泵站；10—电控箱；11—操纵台；12—司机座；13—刮板输送机；14—胶带机；15—导轨架；16—耙爪；17—铲板；18—铲板油缸；19—主机架；20—行走部；21—起重油缸；22—胶带机转座；23—胶带机升降油缸煤巷掘进机（三）ELMB型煤巷掘进机1．工作机构原理特点：截割头上按螺旋形布置有30个截齿。由一台55KW电动机经二级行星轮减速器带动，以56r/min的转速进行落煤或破岩。下图所示。截割头、工作臂、电动机和减速器四个部件组成一个整体，利用推进油缸使截割部在导轨内作前后整体滑动，实现机体不动而截割头可自动钻进和回缩。滑动的最大行程为500mm，导轨架安设在回转座上，可随回转座同样转动，回转座是支承整个工作机构的承载部件，它通过回转轴承和底座固定在主机架上，利用升降油缸和回转油缸使截割部上下和左右运动，即可切割出所需要的巷道断面形状。ELMB型工作机构1—切割头；2—工作臂；3—行星减速器；4—电动机；5—导轨架；6—推进油缸；7—升降油缸；8—回转座煤巷掘进机（三）ELMB型煤巷掘进机2．装运机构组成：由组合铲板、耙爪式装载机、双边链刮板输送机和装运油马达等组成。原理特点：装载和运输联动，刮板输送机的主动链由装在机头两侧的2台摆线液压马达驱动，通过刮板链带动刮板输送机尾链轮转动。然后传递到装载机构耙爪减速器的输入轴，耙爪减速器的输出轴带动装载部的耙爪运动，使耙爪以30次/min的速度不断地耙取落煤或矸石。煤巷掘进机（三）ELMB型煤巷掘进机3．转载机构为使掘进机能向不同配套的运输设备卸煤，机器后面安装了胶带转载机，转载机构由胶带输送机，输送机转座，升降油缸和回转油缸组成。输送机转座与掘进机主机架连接，转座由水平油缸推动可绕立轴向左右各摆动20°，以适应不同的卸载位置。安装在转载机后架下部的升降油缸，不仅支撑转载机，也可调节转载机的卸载高度，其调节范围为730～2160mm。转载机的主动滚筒是用一台摆线式液压马达直接驱动。煤巷掘进机（三）ELMB型煤巷掘进机4．行走机构：为履带式。组成：履带板、主链轮、导向轮、托链轮、支重轮、履带架及主机架等组成。原理特点：左右履带架通过销轴与主机架联接，分别由一台内曲线大扭矩马达通过花键轴直接带动链轮再经履带板与驱动轮的啮合，实现履带的运动；通过操纵换向阀，可实现机器的前进，后退及左右转弯等动作。行走速度：正常情况下行走速度为2.86m/min；空载调动机器时，可通过调节液压系统回路合流，将行走速度提高到5.04m/min。煤巷掘进机（三）ELMB型煤巷掘进机5．喷雾系统喷雾系统：包括内喷雾、外喷雾和引射器三部分，供水泵采用PB80/35型喷雾水泵，水泵输出的压力水经水门分成3条水路同时工作。内喷雾：有19个喷嘴按螺旋线布置在截割头上，截割头切割煤壁时，喷嘴也随截割头旋转，喷出的水雾渗进煤壁中，形成湿式切割，除降低煤尘外，还可大幅度降低刀齿温度，防止磨擦火花，确保生产安全，喷嘴工作水压为1.5MPa。煤巷掘进机（三）ELMB型煤巷掘进机5．喷雾系统外喷雾：布置在截割头后面的工作臂上，8个喷嘴呈成马蹄形分布，喷出的水雾扩散后将截割头包围，以提高降尘效果，喷嘴工作水压为1MPa。引射喷雾：器由喷嘴、引射风筒、底板组成，压水力由喷嘴射出时在风筒后部形成负压区，带有煤尘的空气被吸入并随水雾一起射向前方，引射喷雾器安装在工作机构导轨架前方的两侧，喷嘴工作水压为1MPa。煤巷掘进机（三）ELMB型煤巷掘进机6．液压系统掘进机的装运、行走、转载等各机构都采用液压传动。整个液压系统由一台45KW双输出轴电动机带动一台CBZ2063/032型和一台CBG1025/025型双联齿轮泵，2台双联齿轮泵分别向工作机构、行走机构、装运机构和转载机构4个液压回路供油，液压油采用N68号普通液压油，油采用容积为700L。煤巷掘进机（三）ELMB型煤巷掘进机7．电气系统组成：由KBJM-125/660矿用隔爆型兼安全火花型电气箱和LHJM矿用安全火花型操作箱组成。电气系统具有失压、过载、断相、短路、漏电闭锁保护和显示以及截割功率负荷显示功能，可保证掘进机安全可靠地使用。掘进机的总功率为100KW。煤巷掘进机（四）其它掘进机简介1．AM-50型掘进机：是由奥地利引进的一种悬臂横轴式掘进机。1989年由淮南煤矿机械厂实现全部国产化。是我国目前使用掘进机中较好的一种机型。特点：具有切割断面大、切割硬度高、机体外形尺寸小、结构简单、拆装方便和维护容易等特点，与ELMB型掘进机相比，在结构设计上采用了悬臂横轴式切割机构和转载部分采用桥式胶带转载机。1989年开滦（钱家营）矿用该机曾创煤巷单孔月进211.2m的全国最高纪录。煤巷掘进机（四）其它掘进机简介2．EL-90型掘进机：是我国自行设计和制造的半煤岩巷掘进机，该机属于悬臂纵切割方式。切割f=6的中等岩石和硬煤的性能比较好，也能适应大断面巷道掘进的要求，在兖州鲍店矿使用时，最高月进尺达748m。煤巷掘进机（四）其它掘进机简介３．EM1A-30型煤巷掘进机：是小断面采准巷道综合掘进机械化的主要配套设备。适用：断面为6～12m2，岩石普氏系数f≤4的巷道。特点：与ELMB相比，其行走机构和装运机构不是液压马达传动，而是采用电动驱动；装煤机构采用双环刮板。双环刮板装载机构由铲链，刮刀紧链装置和减速器等部件组成，对称均布在铲板两侧，每个刮板链上装有6把刮刀，刮板装载机构与中间输送机同步运转。煤巷掘进机•小结：•1．钻爆法掘进和掘进机掘进巷道相比的优点；•2．掘进机的工作机构和工作原理；•３．目前我国煤矿使用的掘进机中，性能较好、质量稳定五种的掘进机；•4．ELMB型煤巷掘进机的结构组成及各部分的工作原理；•５．AM-50型掘进机、EL-90型掘进机和EM1A-30型煤巷掘进机各自的特点及适用条件。煤巷施工机械化作业线煤巷施工机械化作业线掘进机械化作业线：掘进机与不同运输机械的相互配置，即形成不同的掘进机械化作业线，这是加快煤巷掘速度和提高劳动生产率的根本途径。目前常用的有煤巷施工机械化作业线有以下几种。1．掘进机——刮板输送机机械化作业线；２．掘进机——可伸缩双向胶带输送机机械化作业线；３．掘进机——梭式矿车（或仓式列车）机械化作业线；４．掘进机——吊挂式胶带转载机——矿车、电机车机械化作业线。煤巷施工机械化作业线（一）掘进机——刮板输送机机械化作业线1．主要设备：煤巷掘进机和刮板输送机，是目前国内采用较多的机械化作业线。２．运输方式：掘进机截割下来的煤（岩）经装载机构，转载机卸给其下方的刮板输送机，经刮板输送机输送卸载到煤仓或其它运输设备上。煤巷施工机械化作业线（一）掘进机——刮板输送机机械化作业线３．动作原理：当刮板输送机与掘进机的桥式转载机配套使用时，需要将胶带小车拆掉，换上落地车，落地车轮骑在刮板输送机槽帮两侧，随掘进机向前掘进而沿槽帮