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1、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
2、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
3、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-
4、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,第二节 煤巷掘进机,常用掘进机的技术特征,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。
5、,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
6、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,
7、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7302160mm。转载机的主动滚筒是 用一台摆线式液压马达
8、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/
9、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,
10、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
11、、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 1AM-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
12、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 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612m2,岩石普氏系数f4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
13、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; 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; 4ELMB 型煤巷掘进机的结构组成及各部分的工作原理; 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; 掘进机可伸缩双向胶带输
14、送机机械化作业线; 掘进机梭式矿车(或仓式列车)机械化作业线; 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。 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 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运行。掘进机向前掘进
15、达到桥式转载机的最大搭接长度后,需要停机接长刮板输送机。 特点:该作业线虽然在机器工作时能连续运输,但由于频 繁接长刮板输送机,仍然存在间断运输,而且劳动强度大,占用 人员多的问题。 适用:主要用于巷道坡度变化大,巷道长度较短的条件。,煤巷施工机械化作业线,(二)掘进机可伸缩双向胶带输送机机械化作业线 1主要设备:煤巷掘进机和可伸缩双向胶带输送机,是我国 目前综掘机械化中最先进的一种,在大型煤矿的区段平巷掘进中 得到了广泛使用,并取得很好的经济效果。 运输方式:掘进机切割下来的煤经装运机构、桥式转载 机、可伸缩双向胶带机再卸至其它运输设备上,胶带输送机向外 送煤的同时,在胶带输送机的下胶带上能
16、向工作面运送各种材 料,使上胶带出煤和下胶带(回空胶带)进料形成一个运输系 统。为减少接长胶带辅助时间,胶带可储存100m的长度。,煤巷施工机械化作业线,(二)掘进机可伸缩双向胶带输送机机械化作业线 3延长胶带输送机的方法(步骤): (1)掘进机在工作面向前掘进到桥式转载机的最大搭接长度以 后,见下图(a)所示; (2)掘进机后退使其尾部与可伸缩胶带输送机尾部连接,同时 将可伸缩胶带输送机的外段胶带输送机尾部与中间架部分的连接装 置脱开,如下图(b)所示; (3)通过掘进机前移,将外段胶带输送机机尾部拖前1215m, 下图(c)所示。 (4)然后在预留的间隔空间中进行中间架的组装工作。,伸缩式胶带输送机延长方法,1桥式转载机; 2外段胶带输送机尾部; 3可伸缩胶带输送机的中间架; a胶带延长顺序; b胶带延长顺序; c胶带延长顺序,煤巷施工机械化作业线,(二