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1、悬臂式掘进机现状及发展趋势悬臂式掘进机现状及发展趋势10. 引言引言我国悬臂式掘进机的研究起步始于我国悬臂式掘进机的研究起步始于20世纪世纪60年代，年代，通过通过“六五六五”、“七五七五” 和和“八五八五”的技术攻关，的技术攻关，我国的掘进机已从轻型发展到中、重型，切割对我国的掘进机已从轻型发展到中、重型，切割对象从煤拓展到岩石，掘进机的使用范围产生了质象从煤拓展到岩石，掘进机的使用范围产生了质的变化。的变化。目前，我国悬臂式掘进机的总体水平已接近国外目前，我国悬臂式掘进机的总体水平已接近国外同类机型，但与国外相比仍有不少的差距。今后同类机型，但与国外相比仍有不少的差距。今后我国进行技术攻关
2、的目标是研制高可靠性的重型我国进行技术攻关的目标是研制高可靠性的重型掘进机和研制具有独立知识产权的连续采煤机及掘进机和研制具有独立知识产权的连续采煤机及掘锚机组。掘锚机组。2煤矿巷道掘进与支护状况我国煤炭开采以井工为主，煤矿巷道掘进与支护工程量浩我国煤炭开采以井工为主，煤矿巷道掘进与支护工程量浩大。大。2001年原国有重点煤矿掘进总进尺高达年原国有重点煤矿掘进总进尺高达5045km，其，其中煤巷约中煤巷约4480km，占，占88.8%；全国；全国256个综采工作面年耗个综采工作面年耗回采巷道回采巷道820km，其中综掘总进尺达，其中综掘总进尺达650km。综掘仍是高。综掘仍是高产高效矿井回采巷
3、道掘进的主要技术方法。产高效矿井回采巷道掘进的主要技术方法。我国已研制开发和引进使用了近我国已研制开发和引进使用了近20种悬臂式掘进机种悬臂式掘进机近年来，近年来， 我国成功地开发和推广使用了我国成功地开发和推广使用了煤巷锚杆支护技术煤巷锚杆支护技术， 使巷道围岩地质力学性能测试技术、煤巷锚杆支护设计技使巷道围岩地质力学性能测试技术、煤巷锚杆支护设计技术、施工机具、支护材料均得到快速发展。术、施工机具、支护材料均得到快速发展。随着综采生产技术的发展，百万吨综采工作面屡见不鲜，随着综采生产技术的发展，百万吨综采工作面屡见不鲜，并已出现年产并已出现年产1000万万t以上的全自动化综采工作面，使年以
4、上的全自动化综采工作面，使年耗回采巷道量大幅增加，从而使煤巷掘进与支护正在成为耗回采巷道量大幅增加，从而使煤巷掘进与支护正在成为煤矿高效安全集约化生产的技术瓶颈，是当前煤炭工业亟煤矿高效安全集约化生产的技术瓶颈，是当前煤炭工业亟需研究开发的重大共性关键性技术。需研究开发的重大共性关键性技术。31. 国外掘进机发展概况及技术水平国外掘进机发展概况及技术水平自世界上第一台自世界上第一台悬臂式掘进机悬臂式掘进机于于1947年在年在匈牙利匈牙利诞生以来，已经历了半个多世纪。诞生以来，已经历了半个多世纪。经过不断研究、试验、改进的掘进机，现经过不断研究、试验、改进的掘进机，现已成为煤矿巷道掘进的主要设备
5、。已成为煤矿巷道掘进的主要设备。目前世界上生产掘进机的主要国家有奥地目前世界上生产掘进机的主要国家有奥地利、英国、德国、日本，所生产的掘进机利、英国、德国、日本，所生产的掘进机累计近累计近5000台，机型达台，机型达100余种。余种。 4国外掘进机经历了四个发展阶段国外掘进机经历了四个发展阶段 第一阶段：第一阶段：20世纪世纪40年代末期年代末期60年代中期年代中期。这。这个阶段，掘进机从无到有，形成了集切割、装运个阶段，掘进机从无到有，形成了集切割、装运和行走为一体的结构雏形，主要用于和行走为一体的结构雏形，主要用于软煤巷道软煤巷道掘掘进，机重进，机重15t左右。代表机型有左右。代表机型有匈
6、牙利全国矿山机匈牙利全国矿山机械研究所的械研究所的F5、乌克兰的、乌克兰的-3等。等。第二阶段：第二阶段：60年代中期年代中期70年代末期年代末期。这一阶段。这一阶段是煤巷掘进机蓬勃发展时期，煤巷掘进机下，机是煤巷掘进机蓬勃发展时期，煤巷掘进机下，机重重2040t左右。代表机型有左右。代表机型有英国安德森公司的英国安德森公司的RH25、奥地利阿尔卑尼公司的、奥地利阿尔卑尼公司的AM50和日本三井和日本三井三池公司的三池公司的MRH100等等。5国外掘进机经历了四个发展阶段国外掘进机经历了四个发展阶段第三阶段：第三阶段：70年代末期年代末期80年代末期年代末期。这一阶段，。这一阶段，半煤岩掘进机
7、开始成熟，重型机大批涌现，煤巷半煤岩掘进机开始成熟，重型机大批涌现，煤巷掘进功能齐全，可靠性大幅度提高，机重掘进功能齐全，可靠性大幅度提高，机重50t左右。左右。代表机型有英国多斯克公司的代表机型有英国多斯克公司的MKB、LH1300，奥地利阿尔卑尼公司的，奥地利阿尔卑尼公司的AM75和德国保拉特公司和德国保拉特公司的的E169等。等。第四阶段：第四阶段：80年代后期至上世纪末。年代后期至上世纪末。这一阶段重这一阶段重型机机重进一步增加，一般在型机机重进一步增加，一般在70t以上，切割硬度以上，切割硬度100Mpa以上；掘进机采用了新技术，功能更加以上；掘进机采用了新技术，功能更加完善；计算机
8、自控装置较成熟，掘进机正向岩巷完善；计算机自控装置较成熟，掘进机正向岩巷进军。进军。6国外掘进机经历了四个发展阶段国外掘进机经历了四个发展阶段目前的掘进机已进入了机电一体化的自动控制截目前的掘进机已进入了机电一体化的自动控制截割的时代。割的时代。以美国、澳大利亚为代表的以美国、澳大利亚为代表的连续采煤机连续采煤机以及以及80年年代末投入使用的代末投入使用的掘锚机组掘锚机组开创了快速掘进的新途开创了快速掘进的新途径、新纪元。径、新纪元。各主要生产公司有奥地利的阿尔卑尼公司、英国各主要生产公司有奥地利的阿尔卑尼公司、英国的多斯克公司、安德森公司、艾姆克公司、德国的多斯克公司、安德森公司、艾姆克公司
9、、德国的沙尔扎特公司、艾柯夫公司、保拉特公司、维的沙尔扎特公司、艾柯夫公司、保拉特公司、维斯特伐利公司、日本三井三池公司和乌克兰的工斯特伐利公司、日本三井三池公司和乌克兰的工厂，主要系列有厂，主要系列有AM、E、ET、STM、MRH及及K等。等。7国外代表机型国外代表机型 国外中型掘进机已日趋完善，其代表机型国外中型掘进机已日趋完善，其代表机型有英国多斯克公司的有英国多斯克公司的LH1300型号、德国保型号、德国保拉特公司的拉特公司的E200型、奥地利阿尔卑尼公司型、奥地利阿尔卑尼公司的的AM75型、日本三井三池公司的型、日本三井三池公司的S220型型等。其切割功率在等。其切割功率在13222
10、0kw之间，机重之间，机重5070t，经济切割的岩石硬度，经济切割的岩石硬度80Mpa，近，近 年德国在研究开发切割硬度达年德国在研究开发切割硬度达100Mpa的掘的掘进机。进机。8德国保拉特公司的德国保拉特公司的E1699德国保拉特公司的德国保拉特公司的E200型型10奥地利阿尔卑尼公司奥地利阿尔卑尼公司AM5011奥地利阿尔卑尼公司奥地利阿尔卑尼公司AM7512奥地利阿尔卑尼公司奥地利阿尔卑尼公司AM8513日本三井三池公司日本三井三池公司S10014日本三井三池公司日本三井三池公司S150J15日本三井三池公司日本三井三池公司S20016英国多斯克公司的英国多斯克公司的MK3型型17英国
11、多斯克公司英国多斯克公司LH13018英国多斯克公司的英国多斯克公司的MK3-1型型192.国内掘进机发展概况及技术水平国内掘进机发展概况及技术水平 我国综掘机械化的应用始于我国综掘机械化的应用始于20世纪世纪70年代末，虽年代末，虽然起步较晚，发展相对缓慢，技术性、配套性较然起步较晚，发展相对缓慢，技术性、配套性较差，但综掘机械化在我国煤矿煤及半煤岩巷道的差，但综掘机械化在我国煤矿煤及半煤岩巷道的开拓中已得到了广泛的应用。开拓中已得到了广泛的应用。经过经过20多年的努力，目前我国已经具有一定水平多年的努力，目前我国已经具有一定水平研究开发、生产制造掘进机的能力。已经开发出研究开发、生产制造掘
12、进机的能力。已经开发出了了20多种型号的掘进机机型，截割功率在多种型号的掘进机机型，截割功率在30200kw之间，并已初步形成系列产品，基本满足之间，并已初步形成系列产品，基本满足了国内市场的需求，结束了我国煤矿掘进机一直了国内市场的需求，结束了我国煤矿掘进机一直依靠进口的局面。同时，已有了必要的试验测试依靠进口的局面。同时，已有了必要的试验测试手段和基本技术标准，形成了一支有一定技术能手段和基本技术标准，形成了一支有一定技术能力的研制队伍，积累了较为丰富的研制经验，为力的研制队伍，积累了较为丰富的研制经验，为我国掘进机的发展奠定了扎实的基础。我国掘进机的发展奠定了扎实的基础。20国内掘进机发
13、展概况及技术水平国内掘进机发展概况及技术水平目前我国掘进机的主要代表机型是目前我国掘进机的主要代表机型是AM50、S100、ELMB-75型掘进机型掘进机，其中，其中AM50和和S100型掘进机型掘进机约占到国产机型的约占到国产机型的80%左右。不过，它们还都为二左右。不过，它们还都为二三十年前设计的产品，功率小、机身轻，可靠性及三十年前设计的产品，功率小、机身轻，可靠性及破岩能力差，仅适合在煤巷中使用，使用范围受到破岩能力差，仅适合在煤巷中使用，使用范围受到很大限制。很大限制。“八五八五”期间，我国又相继开发出了期间，我国又相继开发出了3种重型掘进种重型掘进机，它们是机，它们是EBJ-160
14、、EBJ-160H和和EBJ-132型掘型掘进机，其中由煤炭科学研究总院太原分院开发的进机，其中由煤炭科学研究总院太原分院开发的EBJ-160型掘进机获国家科技进步二等奖，达到了型掘进机获国家科技进步二等奖，达到了20世纪世纪90年代初国际先进水平。它的研制成功，年代初国际先进水平。它的研制成功，标志着我国掘进机研究制造水平和综掘机械化水平标志着我国掘进机研究制造水平和综掘机械化水平均迈上了新台阶。均迈上了新台阶。21国内掘进机主要研究及制造单位国内掘进机主要研究及制造单位煤炭科学研究总院太原分院煤炭科学研究总院太原分院煤炭科学研究总院上海分院煤炭科学研究总院上海分院佳木斯煤矿机械有限公司佳木
15、斯煤矿机械有限公司南京晨光集团有限公司南京晨光集团有限公司淮南煤矿机械厂淮南煤矿机械厂22我国煤巷掘进机主要技术参数我国煤巷掘进机主要技术参数23AM50、S-100型掘进机型掘进机AM50、S-100型悬臂式掘进机是型悬臂式掘进机是20世纪世纪80年代我年代我国以技贸合作方式引进生产的中硬煤层巷道掘进机。国以技贸合作方式引进生产的中硬煤层巷道掘进机。设备集切割、装运和行走为一体，设备集切割、装运和行走为一体， 采用了多种新采用了多种新结构、新技术，结构、新技术， 具备切割夹矸的能力，具备切割夹矸的能力， 截割功率截割功率均为均为100kW， 截割断面积截割断面积818m2， 机重约机重约20
16、t。AM50、S-100型掘进机为纵向切割头，型掘进机为纵向切割头， 切割面积切割面积较小，较小， 但单刀切割力较大，但单刀切割力较大， 能切割较硬的岩石，能切割较硬的岩石，适应多种地质条件。这适应多种地质条件。这2种机型都具有体积小、质种机型都具有体积小、质量轻，量轻， 安装移设灵活等特点。后配套设备为安装移设灵活等特点。后配套设备为QZP-160型转载机、型转载机、SSJ-600型可伸缩带式输送机，型可伸缩带式输送机， 实实现国产化后已在全国累计推广现国产化后已在全国累计推广200多台，多台， 投入使用投入使用以来多次突破年进万米大关。以来多次突破年进万米大关。24AM50、S-100型掘
17、进机型掘进机但但AM50型、型、S-100型悬臂式掘进机均为国外上世型悬臂式掘进机均为国外上世纪纪70年代的产品，年代的产品， 设备功率小、机身轻、破岩能设备功率小、机身轻、破岩能力低及电控装备可靠性差，仅适合在条件较好的力低及电控装备可靠性差，仅适合在条件较好的煤或半煤岩巷道中使用。煤或半煤岩巷道中使用。近年来，我国相继开发了近年来，我国相继开发了EBJ-200型、型、EBJ-160型、型、EBJ-132型、型、EBJ-120TP型和型和EBJ-110SH型型悬臂式掘进机，从根本上解决了传统掘进机的技悬臂式掘进机，从根本上解决了传统掘进机的技术缺陷，技术性能达到了术缺陷，技术性能达到了20世
18、纪末国际先进水平，世纪末国际先进水平， 正逐步推广应用，将逐渐取代传统的掘进机，并正逐步推广应用，将逐渐取代传统的掘进机，并已取得了良好效果。已取得了良好效果。25EBJ-160型半煤岩巷掘进机型半煤岩巷掘进机国家国家“八五八五”科技攻关重点项目产品，该机采用多种先进科技攻关重点项目产品，该机采用多种先进的结构设计，整体布置合理，工作可靠，具有生产能力大、的结构设计，整体布置合理，工作可靠，具有生产能力大、切割硬度高、调动速度快、工作稳定性好、截齿消耗低等切割硬度高、调动速度快、工作稳定性好、截齿消耗低等特点，特点， 其整机综合指标达到其整机综合指标达到90年代初国际同类机型先进年代初国际同类
19、机型先进水平。水平。EBJ-160掘进机后配掘进机后配ES-800转载机和转载机和SSJ-800/240伸缩带伸缩带式输送机。式输送机。EBJ-160型重型掘进机不但适用于煤和半煤岩综采工作面型重型掘进机不但适用于煤和半煤岩综采工作面巷道掘进，也适用于类似条件的工程隧道掘进。目前该机巷道掘进，也适用于类似条件的工程隧道掘进。目前该机已经批量生产，并出口俄罗斯，同时也在河南、四川等铁已经批量生产，并出口俄罗斯，同时也在河南、四川等铁路隧道工程上推广使用。路隧道工程上推广使用。该机该机1996年被国家科学技术委员会等五部委授于国家级新年被国家科学技术委员会等五部委授于国家级新产品，产品，1998年
20、获煤炭工业科技进步一等奖，年获煤炭工业科技进步一等奖，1999年获国年获国家科技进步二等奖。家科技进步二等奖。26EBJ-132、EBJ-120型掘进机型掘进机 针对针对AM50、S-100型掘进机在使用中暴露出的截割能力小、型掘进机在使用中暴露出的截割能力小、稳定性和工作可靠性较差的问题，我国自行研制开发了稳定性和工作可靠性较差的问题，我国自行研制开发了EBJ-132型、型、EBJ-120TP型掘进机。这些新产品具有以下型掘进机。这些新产品具有以下技术特点技术特点:机身矮、重心低、结构紧凑、可靠性高、操作简单、维护机身矮、重心低、结构紧凑、可靠性高、操作简单、维护方便，适合于中等断面巷道掘进
21、；方便，适合于中等断面巷道掘进；采用采用小直径截割头小直径截割头， 单刀力大，单刀力大， 截齿布置合理，截齿布置合理， 破岩过破岩过断层能力强，切割振动小，工作稳定性好；断层能力强，切割振动小，工作稳定性好； 星轮装载机构星轮装载机构采用采用液压马达液压马达直接驱动，取消了减速器，直接驱动，取消了减速器， 提高了装载机构的可靠性；采用无支重轮履带行走机构，提高了装载机构的可靠性；采用无支重轮履带行走机构， 性能可靠，维护量小；性能可靠，维护量小；液压系统采用液压系统采用自动加油系统自动加油系统全封闭油箱，确保了油液清洁全封闭油箱，确保了油液清洁度，增加了液压系统的可靠性；度，增加了液压系统的可
22、靠性； 27EBJ-132、EBJ-120型掘进机型掘进机电气系统采用可编程序控制器电气系统采用可编程序控制器(PLC)作为主作为主控制器，保护功能强，具有工况检测和故控制器，保护功能强，具有工况检测和故障诊断功能障诊断功能“ 目前，目前，EBJ-132型掘进机已型掘进机已推广应用推广应用20多台，多台，EBJ-120TP型掘进机型掘进机2001年通过煤炭工业协会技术鉴定后，已年通过煤炭工业协会技术鉴定后，已应用应用30多台，使用效果良好。多台，使用效果良好。EBJ-120型掘进机荣获型掘进机荣获2003年煤炭工业协年煤炭工业协会科技进步特等奖。会科技进步特等奖。28煤炭科学研究总院太原分院煤
23、炭科学研究总院太原分院在过去的在过去的30余年来，已研究成功了余年来，已研究成功了10余种型号的掘进余种型号的掘进机。近年来，太原分院在机。近年来，太原分院在EBJ-160型掘进机的基础上，型掘进机的基础上，又相继开发了又相继开发了EBJ-200、EBJ-120、EBH/J-132、EBJ-50、EBJ-150等型号的掘进机。其中，等型号的掘进机。其中，EBJ-160型掘进机和型掘进机和EBJ-120TP型掘进机是国内已取得的最新型掘进机是国内已取得的最新阶段性成果。阶段性成果。EBJ-160型掘进机是国家型掘进机是国家“八五八五”攻关项目，于攻关项目，于1997年通过了技术鉴定。该机主要性能
24、指标达到了年通过了技术鉴定。该机主要性能指标达到了90年代年代初国际同类机型的先进水平，初国际同类机型的先进水平，1999年获国家科技进步年获国家科技进步二等奖，二等奖，1998年获煤炭工业科技进步一等奖。年获煤炭工业科技进步一等奖。EBJ-120TP型掘进机于型掘进机于2002年通过了中国煤炭工业年通过了中国煤炭工业协会的鉴定。其在总体设计、适应性、可靠性等方面协会的鉴定。其在总体设计、适应性、可靠性等方面达到了同类产品的国际先进水平，是现役中型掘进机达到了同类产品的国际先进水平，是现役中型掘进机理想的换代机型。理想的换代机型。29EBJ-120TP型掘进机与国内同类机型掘进机与国内同类机型
25、比较的特点型比较的特点整机结构紧凑、设计合理。该机克服了现役机型在结构和整机结构紧凑、设计合理。该机克服了现役机型在结构和布局上的不足，采用主机架两侧与履带架相联接构成了整布局上的不足，采用主机架两侧与履带架相联接构成了整机机体，主机架还采用前后机架分体结构，方便了井下运机机体，主机架还采用前后机架分体结构，方便了井下运输。输。机身矮、适应性好。机身高度只有机身矮、适应性好。机身高度只有1.55m，比现机型矮，比现机型矮200mm以上，可适合于小断面的巷道掘进；而最大切割以上，可适合于小断面的巷道掘进；而最大切割断面与其它机型基本相同，适用范围大。断面与其它机型基本相同，适用范围大。生产能力大
26、、破岩能力强、工作稳定性好。该机生产能力生产能力大、破岩能力强、工作稳定性好。该机生产能力大。适合于煤巷的快速掘进；截割头平均直径比同类机型大。适合于煤巷的快速掘进；截割头平均直径比同类机型减小了减小了20%，截齿单刀力有较大提高，破岩能力强，截割，截齿单刀力有较大提高，破岩能力强，截割振动小；同时，由于机重比同类机型重振动小；同时，由于机重比同类机型重40%，且重心低，且重心低，其工作稳定性优于现有机型。其工作稳定性优于现有机型。30EBJ-120TP型掘进机与国内同类机型掘进机与国内同类机型比较的特点型比较的特点采用液压马达直接驱动装载机构。传统的掘采用液压马达直接驱动装载机构。传统的掘进
27、机装载机构一般采用电机通过锥齿轮减速进机装载机构一般采用电机通过锥齿轮减速器驱动耙爪，中间还有器驱动耙爪，中间还有23级圆柱齿轮传动，级圆柱齿轮传动，结构复杂、井下维护较困难。由于其经常在结构复杂、井下维护较困难。由于其经常在水及煤泥中工作，减速器内易受污染，造成水及煤泥中工作，减速器内易受污染，造成轴承、密封及齿轮等的损坏，寿命仅轴承、密封及齿轮等的损坏，寿命仅500h。EBJ-120TP掘进机采用了液压马达直接驱动掘进机采用了液压马达直接驱动星轮装载机构，省去了较为复杂的圆锥齿轮星轮装载机构，省去了较为复杂的圆锥齿轮减速器传动机构，结构简单，工作稳定，可减速器传动机构，结构简单，工作稳定，
28、可靠性高，减少了维护量。靠性高，减少了维护量。31EBJ-120TP型掘进机与国内同类机型掘进机与国内同类机型比较的特点型比较的特点采用无支重轮履带行走机构和履带导向轮黄油缸张紧采用无支重轮履带行走机构和履带导向轮黄油缸张紧支承块锁定装置。传统的掘进机履带机构一般设有支承块锁定装置。传统的掘进机履带机构一般设有59个支重轮，由于其经常在煤泥中工作，支重轮的个支重轮，由于其经常在煤泥中工作，支重轮的密封、轴承极度易损坏，造成其可靠性低、寿命短，密封、轴承极度易损坏，造成其可靠性低、寿命短，维护不及时，造成支重轮经常处于不转状态。一般的维护不及时，造成支重轮经常处于不转状态。一般的履带张紧装置采用
29、黄油缸或机械螺旋张紧履带链，履履带张紧装置采用黄油缸或机械螺旋张紧履带链，履带工作时油缸不能泄压，造成油缸承受过高的压力，带工作时油缸不能泄压，造成油缸承受过高的压力，一般为一般为5070Mpa，造成其易损坏、可靠性低。，造成其易损坏、可靠性低。EBJ-120TP型掘进机的履带行走机构采用了上述结构，型掘进机的履带行走机构采用了上述结构，取消了支重轮，履带机构工作时，张紧油缸处于泄压取消了支重轮，履带机构工作时，张紧油缸处于泄压状态，避免了黄油缸在行走时承受过高压力，同时也状态，避免了黄油缸在行走时承受过高压力，同时也改善了履带板的受力状况，提高了履带行走机构的可改善了履带板的受力状况，提高了
30、履带行走机构的可靠性。靠性。32EBJ-120TP型掘进机与国内同类机型掘进机与国内同类机型比较的特点型比较的特点采用了采用了PLC控制，具有电气故障显示功能控制，具有电气故障显示功能。采用。采用PLC控制技术减少了电气故障率，设置故障显示控制技术减少了电气故障率，设置故障显示功能，可在不断电、不开盖的情况下初步判断故功能，可在不断电、不开盖的情况下初步判断故障的所在部位。障的所在部位。液压系统简单可靠液压系统简单可靠。采用开式液压回路及多级过。采用开式液压回路及多级过滤系统，并增设自动加油装置，以免开箱加油造滤系统，并增设自动加油装置，以免开箱加油造成油液污染，提高液压系统的可靠性。成油液污
31、染，提高液压系统的可靠性。安全保护系统完善安全保护系统完善。主回路设有接触器主触头粘。主回路设有接触器主触头粘连保护、漏电闭锁保护、短路保护，各电机设有连保护、漏电闭锁保护、短路保护，各电机设有过流、过热、过载、缺相等保护，电控系统设有过流、过热、过载、缺相等保护，电控系统设有机电连锁和警告，以保证机器和人身的安全。机电连锁和警告，以保证机器和人身的安全。 333. EBZ160TY型掘进机型掘进机34EBZ160TY型掘进机型掘进机EBZ160TY型掘进机是在分析了当前国内外型掘进机是在分析了当前国内外掘进设备发展趋势，汲取了多种型号掘进掘进设备发展趋势，汲取了多种型号掘进机研制经验，与用户
32、共同合作开发，以截机研制经验，与用户共同合作开发，以截割硬度割硬度f8、适应较大断面、高可靠性、快、适应较大断面、高可靠性、快速掘进为主要特征的部分断面悬臂式重型速掘进为主要特征的部分断面悬臂式重型掘进机。掘进机。该机型已经批量生产，首批将于该机型已经批量生产，首批将于2005年年9月月出厂，以满足市场需求。出厂，以满足市场需求。35煤炭科学研究总院煤炭科学研究总院太原分院太原分院 TAIYUAN BRANCH OF CCRITAIYUAN BRANCH OF CCRI EBZ160TY型型掘掘进进机机 二、主要技术参数与结构特点二、主要技术参数与结构特点1.主要技术参数主要技术参数机重机重/
33、t 51.5总功率总功率/kW 250截割功率截割功率/kW 160长长/m 9.8宽宽/m 2.55高高/m 1.7卧底深度卧底深度/mm 250地隙地隙/mm 250接地比压接地比压/MPa 0.14槽宽槽宽/mm 610龙门高度龙门高度/mm 40036煤炭科学研究总院煤炭科学研究总院太原分院太原分院 TAIYUAN BRANCH OF CCRITAIYUAN BRANCH OF CCRI EBZ160TY型型掘掘进进机机 链速链速m/s-1 1.2链条规格链条规格 1864运输形式运输形式 边双链刮板边双链刮板行走速度行走速度 m/min1 015接地长度接地长度 m 3.0防滑型式防
34、滑型式 摩擦离合器制动摩擦离合器制动履带板宽度履带板宽度/mm 600泵站功率泵站功率 /kW 90系统压力系统压力/MPa 23油箱容积油箱容积/L 640供电电压供电电压/V 1140隔爆型式隔爆型式 隔爆兼本质安全型隔爆兼本质安全型37煤炭科学研究总院煤炭科学研究总院太原分院太原分院 TAIYUAN BRANCH OF CCRITAIYUAN BRANCH OF CCRI EBZ160TY型型掘掘进进机机 2.EBZ160TY2.EBZ160TY型掘进机技术特点：型掘进机技术特点：a.a.截割能力强，经济截割硬度截割能力强，经济截割硬度f8f8b.b.截割电机采用恒功率双速电机，调速方便
35、截割电机采用恒功率双速电机，调速方便c.c.采用紧凑化设计，重心位置低，工作稳定性好采用紧凑化设计，重心位置低，工作稳定性好d.d.对复杂地质条件的适应性好对复杂地质条件的适应性好e.e.装运能力大，过载能力强装运能力大，过载能力强f.f.液压系统采用带负载敏感控制的恒功率变量泵及比例液压系统采用带负载敏感控制的恒功率变量泵及比例多路换向阀等新元部件，系统发热量小，效率高。多路换向阀等新元部件，系统发热量小，效率高。38煤炭科学研究总院煤炭科学研究总院太原分院太原分院 TAIYUAN BRANCH OF CCRITAIYUAN BRANCH OF CCRI EBJ-120TP型型掘掘进进机机
36、EBZ160TYEBZ160TY型掘进机其机重达型掘进机其机重达51.5t51.5t51.5t51.5t，截割功率，截割功率160kW160kW160kW160kW，截割头转速慢速截割头转速慢速32 r/min32 r/min，截割线速度，截割线速度1.58m/s1.58m/s，截截割单刀力割单刀力5608N5608N，且总体布局均衡、紧凑、合理，使得，且总体布局均衡、紧凑、合理，使得该机具有经济截割该机具有经济截割f8硬岩的强大切割能力及良好的切硬岩的强大切割能力及良好的切割稳定性。割稳定性。 另外该机首次采用恒功率双速电机，另外该机首次采用恒功率双速电机，截割功率不变，输出转速有高、低两档
37、。截割功率不变，输出转速有高、低两档。低速时，输出扭矩大，用于截割硬岩，高低速时，输出扭矩大，用于截割硬岩，高速时输出转速高，用于截割煤，具有很好速时输出转速高，用于截割煤，具有很好的适应性。的适应性。 39煤炭科学研究总院煤炭科学研究总院太原分院太原分院 TAIYUAN BRANCH OF CCRITAIYUAN BRANCH OF CCRI EBJ-120TP型型掘掘进进机机 掘进机截割头的形状、尺寸及截掘进机截割头的形状、尺寸及截齿的排列、单刀力的大小等都影响着齿的排列、单刀力的大小等都影响着掘进机破岩的效率、工作稳定性和经掘进机破岩的效率、工作稳定性和经济性。通过大量循环的假岩壁切割实
38、济性。通过大量循环的假岩壁切割实验及切割状况研究分析，建立了一套验及切割状况研究分析，建立了一套切实有效的半煤岩截割头的设计概念切实有效的半煤岩截割头的设计概念及方法，合理的确定出截割头的各个及方法，合理的确定出截割头的各个参数。参数。 该机截齿采用镐形截齿，截齿数该机截齿采用镐形截齿，截齿数量量36把，截割头平均直径把，截割头平均直径946mm，截，截割头全长割头全长900mm。40煤炭科学研究总院煤炭科学研究总院太原分院太原分院 TAIYUAN BRANCH OF CCRITAIYUAN BRANCH OF CCRI EBJ-120TP型型掘掘进进机机 该机采用该机采用600mm600mm
39、宽宽的整体式履带板及无的整体式履带板及无支重轮行走机构，履支重轮行走机构，履带行走速度带行走速度0 015m/min15m/min，驱动功率，驱动功率240kW240kW，设计最大，设计最大驱动力驱动力2275kN2275kN，通，通过比压减小，增强牵过比压减小，增强牵引力和爬坡能力以提引力和爬坡能力以提高对复杂地质条件的高对复杂地质条件的适应性。适应性。41煤炭科学研究总院煤炭科学研究总院太原分院太原分院 TAIYUAN BRANCH OF CCRITAIYUAN BRANCH OF CCRI EBJ-120TP型型掘掘进进机机 EBZ160TY型掘进机液压型掘进机液压系统采用带负载敏感控制
40、的系统采用带负载敏感控制的恒功率变量泵及比例多路换恒功率变量泵及比例多路换向阀等新元部件，能更好的向阀等新元部件，能更好的适应掘进机的工况，并系统适应掘进机的工况，并系统发热量小，效率高。发热量小，效率高。 EBZ160TY型掘进机星轮转速为型掘进机星轮转速为45r/min，装，装载马达排量为载马达排量为2000ml，装载能力大，输出扭矩大，装载能力大，输出扭矩大，过载能力强过载能力强 。42煤炭科学研究总院煤炭科学研究总院太原分院太原分院 TAIYUAN BRANCH OF CCRITAIYUAN BRANCH OF CCRI EBJ-120TP型型掘掘进进机机 该机设置内、外喷雾，可有效抑
41、该机设置内、外喷雾，可有效抑制粉尘、消灭火花及冷却截齿等，改制粉尘、消灭火花及冷却截齿等，改善工作环境，消除安全隐患。善工作环境，消除安全隐患。 通过多循环内喷雾试验，首创旋通过多循环内喷雾试验，首创旋转水封浮动装置，转水封浮动装置，解决解决解决解决了由于旋转轴了由于旋转轴与水封不同心及切割振动造成的与水封不同心及切割振动造成的旋转旋转旋转旋转水封过快失效水封过快失效水封过快失效水封过快失效等问题，等问题，使旋转水封的使旋转水封的使用寿命从几十个小时提高到使用寿命从几十个小时提高到300小小时以上。时以上。 434. 国内掘进机存在的问题国内掘进机存在的问题 综观我国掘进机发展水平与现状，与国
42、外相比，还存在一综观我国掘进机发展水平与现状，与国外相比，还存在一定差距，主要表现有以下几点：定差距，主要表现有以下几点：掘进支护不能平行作业掘进支护不能平行作业，并且支护时间是切割时间的，并且支护时间是切割时间的23倍，掘进机开机率低，限制了进尺水平的提高。倍，掘进机开机率低，限制了进尺水平的提高。随着切割岩石硬度的提高，掘进机的随着切割岩石硬度的提高，掘进机的喷雾除尘效果较差喷雾除尘效果较差。基础研究薄弱，基础研究薄弱，设计理论落后设计理论落后，缺乏专门的计算机开发软，缺乏专门的计算机开发软件。件。受基础工业水平的制约，国产掘进机制造质量不稳定，受基础工业水平的制约，国产掘进机制造质量不稳
43、定，元元部件的可靠性还有待提高部件的可靠性还有待提高。后配套缺少规范化后配套缺少规范化，配套设备跟不上配套设备跟不上，使掘进机的效率不，使掘进机的效率不能充分发挥。能充分发挥。煤矿管理水平落后，资金不足煤矿管理水平落后，资金不足，矿工素质差等也制约了掘，矿工素质差等也制约了掘进机的发展。进机的发展。445. 掘进机的发展趋势掘进机的发展趋势 1）适用范围不断扩大适用范围不断扩大。随着科学技术的进步，掘进。随着科学技术的进步，掘进机的适用范围在不断扩大，除继续致力于完善截机的适用范围在不断扩大，除继续致力于完善截割煤的功效外，同时还努力提高有效截割岩石硬割煤的功效外，同时还努力提高有效截割岩石硬
44、度的能力；掘进机的掘进断面也在逐步扩大，最度的能力；掘进机的掘进断面也在逐步扩大，最大达到大达到3040m2；适应坡度达到；适应坡度达到1618O。为。为了提高掘进机的适用范围和通用性，机器高度降了提高掘进机的适用范围和通用性，机器高度降到了到了1.5m左右，从而也提高了机器的截割稳定左右，从而也提高了机器的截割稳定性；随着截割岩石硬度的提高，掘进机向大截割性；随着截割岩石硬度的提高，掘进机向大截割功率、重型、超重型方向发展，与此相适应的耐功率、重型、超重型方向发展，与此相适应的耐磨、低耗、高强度截齿的性能也逐步提高。据资磨、低耗、高强度截齿的性能也逐步提高。据资料介绍，有的重型掘进机重达料介
45、绍，有的重型掘进机重达80100t，截割功，截割功率达率达350kw，截齿的硬质合金最大直径达，截齿的硬质合金最大直径达30mm，有效截割岩石的抗压强度达到，有效截割岩石的抗压强度达到100Mpa以上。以上。45掘进机的发展趋势掘进机的发展趋势2）工作可靠性不断提高工作可靠性不断提高。机器的可靠性是其进行高。机器的可靠性是其进行高效作业的根本保证。因此，掘进机各部分的结构效作业的根本保证。因此，掘进机各部分的结构型式、传动方式、使用材质等都要建立在实践验型式、传动方式、使用材质等都要建立在实践验证的基础上。现有机型的截割机构一直沿用电动证的基础上。现有机型的截割机构一直沿用电动机机减速器的传动
46、方式，元件的选型遵循着择减速器的传动方式，元件的选型遵循着择优的原则，机器加工多在专业厂家加工制造。齿优的原则，机器加工多在专业厂家加工制造。齿轮传动箱按标准进行例行试验。液压元件的工作轮传动箱按标准进行例行试验。液压元件的工作压力，考虑到煤矿作业的特殊性，实行降压使用，压力，考虑到煤矿作业的特殊性，实行降压使用，工作压力仅为元件额定压力的一半以下，多控制工作压力仅为元件额定压力的一半以下，多控制在在1420Mpa。电控元件要经过严格筛选，控制。电控元件要经过严格筛选，控制系统广泛采用了系统广泛采用了PLC技术，电控设备隔爆、本质技术，电控设备隔爆、本质安全性能及型式检验手段不断完善，确保使用
47、的安全性能及型式检验手段不断完善，确保使用的安全性。安全性。46掘进机的发展趋势掘进机的发展趋势3）机电一体化趋势明显机电一体化趋势明显。随着实用型新技术。随着实用型新技术的发展，新型掘进机机电一体化趋势越来的发展，新型掘进机机电一体化趋势越来越明显。主要表现为：推进方向监控、切越明显。主要表现为：推进方向监控、切割电机功率自动调节、截割路径循环程控、割电机功率自动调节、截割路径循环程控、离机遥控操作、切割断面轮廓尺寸监控及离机遥控操作、切割断面轮廓尺寸监控及工况检测和故障诊断等。虽然还有部分技工况检测和故障诊断等。虽然还有部分技术尚需时间的考核，但掘进机机电一体化术尚需时间的考核，但掘进机机
48、电一体化的发展趋势不会变。的发展趋势不会变。47掘进机的发展趋势掘进机的发展趋势4）不断探索新的切割技术不断探索新的切割技术。目前还在不断地研究、。目前还在不断地研究、试验新的切割技术，如高压水射流和冲击式切试验新的切割技术，如高压水射流和冲击式切割技术等方面的研究。割技术等方面的研究。5）开发煤巷快速掘进设备开发煤巷快速掘进设备。在许多国家，高效掘进。在许多国家，高效掘进中多配套锚杆支护技术，从而简化支护工作，中多配套锚杆支护技术，从而简化支护工作，提高掘进速度，降低支护成本。在煤巷掘进中提高掘进速度，降低支护成本。在煤巷掘进中试验应用截割、支护平行作业方式，采掘锚联试验应用截割、支护平行作
49、业方式，采掘锚联合机组已在澳大利亚、英国等国家使用，实际合机组已在澳大利亚、英国等国家使用，实际应用效果较好。应用效果较好。6）掘进装备的综合配套能力进一步加强掘进装备的综合配套能力进一步加强。7）研究试验手段更趋完善研究试验手段更趋完善。486. 高效掘锚机组高效掘锚机组 高产高效矿井建设的崛起，采煤效率高产高效矿井建设的崛起，采煤效率的提高，引发了采与掘的矛盾。通常的提高，引发了采与掘的矛盾。通常由于工作面推进速度的加快，巷道的由于工作面推进速度的加快，巷道的消耗也加快因而提出了对快速掘进设消耗也加快因而提出了对快速掘进设备的需求。备的需求。491）国外综合机械化掘进机设备现状）国外综合机
50、械化掘进机设备现状国外综合机械化掘进机设备大致可分为两类国外综合机械化掘进机设备大致可分为两类一类是欧洲国家普遍使用的悬臂式部分断面掘进一类是欧洲国家普遍使用的悬臂式部分断面掘进机，它适用范围广，但掘进、支护不能平行作业，机，它适用范围广，但掘进、支护不能平行作业，掘进效率低、开机率低。掘进效率低、开机率低。另一类是以美国和澳大利亚为代表的横轴滚筒式另一类是以美国和澳大利亚为代表的横轴滚筒式连续采煤机和掘锚综合机组，两者均可以实现煤连续采煤机和掘锚综合机组，两者均可以实现煤巷的快速掘进、开机率高，掘进效率高。巷的快速掘进、开机率高，掘进效率高。而掘锚综合机组则较好地解决了掘进与支护的相而掘锚综
51、合机组则较好地解决了掘进与支护的相对平行作业和安全支护问题，使掘进与支护工艺对平行作业和安全支护问题，使掘进与支护工艺得到了有效的结合。得到了有效的结合。50国外采掘锚机组主要厂商国外采掘锚机组主要厂商国外采掘锚机组主要有国外采掘锚机组主要有奥地利阿尔卑尼公司奥地利阿尔卑尼公司生产生产的的ABM12型、型、ABM14型、型、ABM20型、型、ABM30型，型，例如例如ABM20型掘锚联合机组，可以在掘进的同时，型掘锚联合机组，可以在掘进的同时，在距迎头在距迎头1.2米处进行锚杆支护作业，样机于米处进行锚杆支护作业，样机于1990年在澳大利亚塔摩尔煤矿试产后，已经在南非、年在澳大利亚塔摩尔煤矿试
52、产后，已经在南非、澳大利亚等许多国家的采矿业取得良好的声誉；澳大利亚等许多国家的采矿业取得良好的声誉；德国德国Paurat公司公司生产的生产的E230型掘锚联合机组，它型掘锚联合机组，它在德国也取得良好的使用效果。在德国也取得良好的使用效果。51连续采煤机上加载锚杆钻机连续采煤机上加载锚杆钻机 另一种实现掘锚联合作业的形式是在连续采煤机另一种实现掘锚联合作业的形式是在连续采煤机上加载锚杆钻机，实现部分掘支同步作业，如澳上加载锚杆钻机，实现部分掘支同步作业，如澳大利亚海德拉马工程公司在连续采煤机上安装大利亚海德拉马工程公司在连续采煤机上安装ARO系列系列4000型顶板锚杆钻机和型顶板锚杆钻机和5
53、000型侧帮锚型侧帮锚杆钻机，取得相当多的使用经验。杆钻机，取得相当多的使用经验。国外主要生产连续采煤机的厂家有美国国外主要生产连续采煤机的厂家有美国JOY公司公司CM系列、英格索兰生产的系列、英格索兰生产的LN800连续采煤机、朗连续采煤机、朗一艾道公司的一艾道公司的CM系列、杰弗利公司及英国系列、杰弗利公司及英国BJD公公司。司。52JOY公司掘锚机组532）连续采煤机和掘锚联合机组优点）连续采煤机和掘锚联合机组优点与普通使用的掘进机相比，与普通使用的掘进机相比，连续采煤机和连续采煤机和掘锚联合机组掘锚联合机组具有节省装钻机的时间、提具有节省装钻机的时间、提高掘进速度、缩短生产周期、支护及
54、时可高掘进速度、缩短生产周期、支护及时可靠等特点。靠等特点。国外普遍认为掘锚联合机组是未来采掘工国外普遍认为掘锚联合机组是未来采掘工业的发展方向。业的发展方向。543) 国内掘锚联合机组和连续采煤机国内掘锚联合机组和连续采煤机的研制现状的研制现状而我国只有部分煤矿引进使用连续采煤机，而在而我国只有部分煤矿引进使用连续采煤机，而在掘锚联合机组和连续采煤机的研制方面几乎是空掘锚联合机组和连续采煤机的研制方面几乎是空白，尽管国内各大科研院所、生产厂家、煤矿企白，尽管国内各大科研院所、生产厂家、煤矿企业曾开展过规模不等的连续采煤机、掘进机机载业曾开展过规模不等的连续采煤机、掘进机机载锚杆等技术的国产化
55、研究，但均存在一些问题，锚杆等技术的国产化研究，但均存在一些问题，仍没有真正成功应用于煤矿生产。仍没有真正成功应用于煤矿生产。对连续采煤机和掘锚联合机组的研究，是发展我对连续采煤机和掘锚联合机组的研究，是发展我国采掘工业，尽快实现连续采煤机和掘锚联合机国采掘工业，尽快实现连续采煤机和掘锚联合机组的国产化，以适应国际先进采掘水平的需要。组的国产化，以适应国际先进采掘水平的需要。554）我国高产高效矿井建设对发展掘）我国高产高效矿井建设对发展掘锚一体技术的需求锚一体技术的需求目前国产化的煤及半煤岩掘进机，均停留在部分目前国产化的煤及半煤岩掘进机，均停留在部分断面悬臂式掘进机的形式上，虽然在配套的支
56、护断面悬臂式掘进机的形式上，虽然在配套的支护技术、除尘技术和截割技术方面取得了一定的成技术、除尘技术和截割技术方面取得了一定的成果，但由于悬臂式掘进机的局限性，在生产工艺果，但由于悬臂式掘进机的局限性，在生产工艺上存在无法解决的弱点，支护与割煤不可能做到上存在无法解决的弱点，支护与割煤不可能做到同步作业（在一个工作循环时间内，支护占时同步作业（在一个工作循环时间内，支护占时5060，割煤占时，割煤占时2030，系统故障占时，系统故障占时1015），因此无法从根本上提高掘进效率。），因此无法从根本上提高掘进效率。国内一些科研单位和生产厂家曾尝试在悬臂式掘国内一些科研单位和生产厂家曾尝试在悬臂式掘
57、进机上安装机载锚杆，但由于受到掘进机结构的进机上安装机载锚杆，但由于受到掘进机结构的限制，机载锚杆钻机只能安装在升降臂后部，造限制，机载锚杆钻机只能安装在升降臂后部，造成空顶距加大（约成空顶距加大（约34m），无法适应我国普遍），无法适应我国普遍矿区顶板条件差的特点。矿区顶板条件差的特点。565）掘锚机组引进情况）掘锚机组引进情况我国曾先后进口美国我国曾先后进口美国JOY公司的公司的12CM-11、12CM-9B、12CM11-9BLN连续采煤机，美国费尔奇公司生产的连续采煤机，美国费尔奇公司生产的MK-22型薄煤层连续采煤机，英格索兰型薄煤层连续采煤机，英格索兰LN800型连续采煤机和型连续
58、采煤机和杰弗里杰弗里1036RB型连续采煤机，共计型连续采煤机，共计40余台，在大同、神余台，在大同、神府等矿区均取得不俗的成绩，它们既可用于煤巷掘进，又府等矿区均取得不俗的成绩，它们既可用于煤巷掘进，又可用于工作面开采，掘进速度是普通掘进机进尺的可用于工作面开采，掘进速度是普通掘进机进尺的23倍，倍，充分展现了该机采掘合一、设备运转灵活、出煤快的特点。充分展现了该机采掘合一、设备运转灵活、出煤快的特点。从使用效果看，连续采煤机相当于长壁综采水平，但劳动从使用效果看，连续采煤机相当于长壁综采水平，但劳动强度和吨煤成本低于综采。强度和吨煤成本低于综采。随着我国采掘工业不断向高产高效发展，引进的进
59、口设备随着我国采掘工业不断向高产高效发展，引进的进口设备又陆续需要更新换代，国内对连续采煤机和掘锚联合机组又陆续需要更新换代，国内对连续采煤机和掘锚联合机组的需求必然不断迫切，发展掘锚联合机组意义重大。的需求必然不断迫切，发展掘锚联合机组意义重大。576）研究开发内容）研究开发内容 随着我国采掘工业不断向高产高效发展，引进的进口随着我国采掘工业不断向高产高效发展，引进的进口设备又陆续需要更新换代，国内对连续采煤机和掘锚联合设备又陆续需要更新换代，国内对连续采煤机和掘锚联合机组的需求必然不断迫切，发展掘锚联合机组意义重大。机组的需求必然不断迫切，发展掘锚联合机组意义重大。 掘锚一体技术是含设备和工艺技术而一的专项技术，掘锚一体技术是含设备和工艺技术而一的专项技术，其主要的研究内容有以下几个方面：其主要的研究内容有以下几个方面：作业工艺的确定作业工艺的确定主机的攻关主要包括主机总体参数的确定、截割机构的研主机的攻关主要包括主机总体参数的确定、截割机构的研究、大运量装运系统的攻关和机电一体化的实现。究、大运量装运系统的攻关和机电一体化的实现。大转矩、高可靠的锚杆机具的研究大转矩、高可靠的锚杆机具的研究钻机与主机的一体化研究钻机与主机的一体化研究58Thank You！ 59
