采掘机械基本知识

采掘机械基本知识绪论煤炭工业是我国的重要能源工业，而采掘机械化又是煤矿生产机械化的中心环节。

在现行长壁式采煤方法中，包括落煤、装煤、运煤、支护和采空区处理五大主要工序。

按机械化程度的不同，采煤方法分为炮采、普采和综采。

炮采工艺机械化程度最低，只有运煤一项实现了机械化，其它几项均为人工作业。

普采（包括高挡普采）是利用采煤机或刨煤机来实现落煤和装煤，工作面刮板输送机运煤，并用金属摩擦支柱（或单体液压支柱）及金属铰接顶梁支护顶板的采煤方法。

普采使工作面采煤过程中的落煤、装煤、运煤实现了机械化，但支护顶板仍靠人工作业。

综采是用大功率采煤机来实现落煤和装煤，刮板输送机运煤，自移式液压支架来支护顶板，从而使工作面采煤过程完全实现机械化的采煤方法。

综采工作面的设备与工序之间密切联系、连续作业，从而达到高产高效和安全作业。

综采工作面的主要设备有采煤机、可弯曲刮板输送机、转载机、胶带输送机、液压支架和乳化液泵站，如图0—1所示。

各种设备的作用分别如下采煤机是完成工作面落煤和装煤两大工序的机械，多以刮板输送机为轨道，沿工作面往返运行。

可弯曲刮板输送机是完成工作面（或顺槽）运煤工序的机械，它除了要完成运煤和清理机道外还兼作采煤机的运行轨道，以及作为液压支架向前移动的支点。

转载机安置在采煤工作面的下顺槽中，是将采煤工作面刮板输送机运出的煤炭抬高转载到顺槽可伸缩胶带输送机上去的一种中间转载运输机械。

胶带输送机是完成顺槽中运输工序的机械设备，沿顺槽铺设，可随工作面推进改变长度，将转载机运来的煤运出采区。

液压支架沿工作面架设,随采煤机作业推进而自行前移并推移刮板输送机，可及时支护、控制新裸露的顶板与采空区，为采煤连续作业提供安全的空间。

乳化液泵站安置在顺槽设备列车上，为液压支架提供液压动力。

采煤机械化的发展，大大提高了回采工作面的开采强度，使采煤工作面的推进速度越来越快，这就要求加快掘进速度，以达到采掘平衡。

目前在煤矿中广泛使用的掘进作业方式有传统的钻孔爆破法和掘进机法。

1截割速度：滚筒上截齿齿尖所在圆周的切线速度成为截割速度。

2采煤机的截深：采煤机截割机构每次切入煤体内的深度称为截深。

3采煤机的调高：为适应煤层厚度的变化，在煤层高度范围内上下调整滚筒的位置称为调高4液压恒功率自动调速：采煤机牵引过程中，随牵引力的增加其牵引速度按一定规律有所下降，保持液压力与供液流量乘积保持不变的调速方式5采煤机的附属装置：主要包括机外油管组、冷却喷雾系统、拖缆装置和调高液压缸等，他们配合采煤机的基本部件实现和完成采煤机的各种机能动作。

6采煤机的牵引特性：采煤机的牵引特性是指牵引力、牵引功率、截割功率与牵引速度的关系。

7电牵引：是对专门驱动牵引部的电动机调速从而调节速度的牵引。

8刨煤机：是一种以刨头为工作机构，采用刨削方式落煤的浅截式采煤机械。

9掘进机：是截割、装载、转载煤岩，并能自己行走，具有喷雾降尘功能，以机械方式破落煤岩的掘进设备10履带行走机构：由左右对称的两条履带部件构成，它由直流电动机、减速器、驱动链、履带链、履带架、履带张紧装置等组成。

每条履带均由各自的直流串激电动机驱动，经各自的减速器带动履带链轮传动履带链，实现前后行走及转向运动。

11初撑力：初撑阶段终了时支架对顶板产生的支撑力称为初撑力12液压支架的工作阻力：由安全阀调定压力决定液压支架的最大支撑力。

13液压支架的一柱三阀：一柱包括立柱和各种千斤顶，三阀是指液控单向阀、安全阀两种控制阀和操纵阀。

14液压凿岩机：是以循环高压油为动力，驱动钎杆、钎头，以冲击回转的方式在岩体中凿孔的机械。

15排屑机构：是用水冲洗以排出孔内岩屑的机构，供水方式有中心供水和侧式供水两种。

16装载机械：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中运离工作面，实现这一功能的设备统称为装载机械。

17冲击配气机构：是气动凿岩机实现活塞往复运动以冲击钎尾的机构。

18连续采煤机工作原理：是横置在机体前方的旋转截割滚筒，截割滚筒上装有按一定规律排列的镐形截齿，在每一个作业循环的开始，截割机构的升降液压缸将截割滚筒举至要截割的高度位置，在行走履带停止推进，再用升降液压缸使截割滚筒向下运动至底板。

1.采掘机械能同时完成落煤和装煤两个工序。

采掘机械一般是采用滚筒式采煤机和刨煤机。

2.采煤机的组成：电动机、切割部减速器、摇臂齿轮箱、螺旋切割滚筒、牵引部减速器和牵引链轮等组成。

3.滚筒采煤机有单滚筒和双滚筒之分。

单滚筒多用于较薄的煤层中；双滚筒多用于中厚和厚煤层。

4.机械化采煤工作面按其机械化程度来分，可分为：普采和综采5.普采工作面的机械化设备由单滚筒采煤机与可弯曲刮板输送机、单体液压支柱等组成6综采的机械设备主要包括双滚筒采煤机，可弯曲刮板输送机以及液压支柱。

7.普采的工艺过程：①开缺口②推采煤机，使滚筒入下缺口③由下向上采煤④清理顶煤⑤挂顶梁⑥清除新机道⑦推输送机靠近新的煤壁⑧架设单体液压支柱8.综采的工艺过程：①下行割或上行割②移架③推留9.双滚筒采煤机的进刀方式有两种：斜切法进刀和正切法进刀10.DY-150型采煤机的适用条件：倾角不大于15°（当工作面超过15°要配防滑绞车）；开采煤厚为1.3-2.5m；煤质中硬以上11.DY-150型采煤机的组成：牵引部、切割部减速器、挡煤板、电动机与电控装置、内外喷雾装置、摇臂、调高油缸、紧链装置、电缆架和底托架等组成12.左、右采煤工作面的判别：面对输送机机头站立，左手侧工作面称为“左工作面”（采用右螺旋滚筒，顺时针），右手侧称为“右工作面”（采用左螺旋滚筒，逆时针）13.牵引部消耗的功率约占整机功率的16％14.牵引部的系统组成：①机械传动和液压传动②手把集中控制15.牵引部液压系统包括：主油路系统、调速系统、保护系统与管路系统16.主油路系统按其作用可分为：主油路、补油回路和热交换17.调速系统由主油泵的伺服机构和手把连杆机构组成18.MLS3-170型双滚筒采煤机的组成：左、右切割部的减速箱、左、右螺旋滚筒、矿用防爆电动机、液压牵引部、电液控制箱、接线箱、中间箱、挡煤板、防滑装置和调高油箱19.采煤机的牵引部由牵引机构和减速器组成，MLS3-170煤层倾角超过10°时，须安装防滑安全装置。

1.纵轴式掘进的结构特点，传动系统纵轴式掘进机多采用截锥体，截割头，其结构简单、容易实现内喷雾，较易切出光滑轮廓的巷道，便于截割头开水沟和挖柱窝。

常用的传动方式：圆锥—圆柱齿轮传动，圆柱齿轮传动，二级行星齿轮传动，二级行星传动可实现同轴传动，速比大，结构紧凑，传动功率大，多用于纵轴式割头。

2.掘进机液压系统的组成及工作原理液压系统由液压泵，液压缸，液压马达，控制阀及液压辅助元件等组成。

3.滚筒采煤机的组成及各部分作用电动机、行走部、截割部、和辅助装置截割部主要功能：完成采煤工作面的割煤和装煤行走部：担负着移动采煤机，使工作机构实现连续割煤或调动任务辅助装置：改善采煤机的工作性质能4.常用采煤机截割部的传动系统及特点（1）电动机—摇臂减速箱—行星齿轮减速箱—滚筒。

特点：摇臂电动机及机械减速部分都集中在摇臂箱体及行星机构内。

（2）电动机——固定减速箱——摇臂——滚筒。

特点：传动简单，强度刚度大，支撑可靠，但摇臂下降位置变限，下切深度小。

（3）电动机——固定——摇臂减速箱——行星齿轮减速箱——滚筒。

特点：摇臂从固定减速箱侧伸出，调高范围大，可获得较大下切深度。

（4）电动机——摇臂减速箱——滚筒。

特点：该传动方式取消了固定减速箱而靠纵向布置的电动机驱动摇臂减速箱和滚筒实现截煤和调高机壳强度，刚度增大，调高范围增大，机身长度变短，有利于自开切口等。

5.电牵引的特点及调速方式（1）具有良好的牵引特点（2）可用于大倾角煤层3工作可靠，使用寿命长4，反应灵敏，动态特性好5，效率高6，结构简单7，有完善的监测和显示系统，他激或串激直流电动机调速，交流电动机变频调速。

6.无链牵引的种类及特点特点：1，取消了工作面的链牵引，消除了跳链，断链伤人事故，工作安全可靠。

2，同一工作面可同时使用两台或多台采煤机，降低生产成本，提高生产效率3，行走速度的脉动比链牵引小得多，采煤机运行较稳定4，牵引力达，能适应大功率采煤机和高产高效的需要5，取消了链牵引的紧链装置，使工作面切口缩短6，适用于采煤机在大倾角条件下工作销轨式无链行走机构，齿轨式无链行走机构，链轨式无链行走机构7，液压支架的工作原理，分析工作特性曲线的含义。

1、凿研机按其所用动力的不同可将凿研机分为气动凿研机，液压凿研机，电动凿研机和内燃凿研机四类。

2、气动凿研机虽然种类较多，但结构基本相似，均由冲击配气机构，转钎机构，排泄机构和润滑机构等组成。

3、伞行钻架的优缺点：（1）机械化程度高，减轻了工人的体力劳动，操作灵活，安全可靠，配有重型导轨式凿研机，劳动生产率比人工提高3～4倍。

（2）能钻深眼，直眼，有利于提高大抓岩机的效率创造的条件，缩短了非生产的辅助时间。

能准确控制钻眼位置，保证了眼孔质量，有利于推广光面爆破。

（3）设备结构紧凑，体积小，重量轻，易于在井筒中布置，不影响其它设备使用，机动性大，维修保养方便。

缺点：气动钻机噪声大，推进装置故障多，凿岩辅助时间长，循环时间比重大，有待进一步改进。

4、凿岩台车按凿岩机钻臂数可分为单机，双机，三机和多机。

按钻臂调位方式可分为直角坐标调位和极坐标调位；按行走装置可分为轨轮式，轮胎式和履带式。

5、CTJ－3型三机轮胎式凿岩台车组成1.凿岩机2，侧边钻臂3.推进器4.中间钻臂5.前支撑液压缸6，轮胎行走机构7，后支撑液压缸8.进风管9.配重10.司机座11.摆动机构12.操作台6、抓岩机的主要功用是在开凿立井时，将爆破后松散的岩石和矿物装入吊桶，也可以在地面抓取松散的物料。

7、抓岩机按抓斗大小分有小型（0.2m的3次方以内），中型（0.4m的3次方以内），大型（0.6m的3次方以内）。

8、抓岩机生产能力受多种因素的影响，主要包括抓岩机的结构，矿山技术条件和施工工艺等。

9，耙斗装载机是用绞车牵引耙斗耙取岩石装入矿车，箕斗或装载设备的机械，使用于矿山平巷和倾角30º以下斜井巷道掘进装岩，是我国煤巷掘进的主要装载设备。

10，耙斗装载机的组成1.固定楔，2尾轮.3钢丝绳，4耙斗，5机架，6护板，7台车，8操纵机构，9绞车，10卡轨器，11托轮，12撑脚，13箕斗挡板，14簸箕口，15升降装置，16连接槽，17中间槽，18缷料槽，19缓冲器，20头轮，21照明灯，22矿车，23轨道11、1.爆破后先在掘进工作面在打好上部炮眼，在打好的炮眼内插入固定楔，挂好尾轮，便可开始耙岩。

1.采掘机械的工作对象是煤和岩石，工作机构破碎煤岩矿体是采掘机械最主要的功能。

——机械破落煤岩的方法：挤压、冲击、弯折、劈裂、研磨。

2.煤岩的机械性质主要是强度、硬度、弹塑性与脆性、坚硬度、截割阻抗和磨砺性等。

3.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4.凿岩机是按冲击破碎原理进行工作的：工作时活塞作高频往复运动，不断的冲击钎尾。

在冲击力的作用下，成尖楔形的钎头将岩石压碎并凿入一定深度，形成一道凹痕。

活塞退回后，钎杆转过一定角度，活塞向前运动，再次冲击钎尾，有形成一条新的凹痕。

两凹痕之间的扇形岩块被钎头上产生的水平分力剪碎。

活塞不断的冲击钎尾，并从钎杆的中心孔连续输入压缩空气或压力水，将岩渣排出孔外，即可形成一定深度的圆形钻孔。

5.装载机械按作业的过程的特点分为间歇动作式和连续动作式两大类。

按行走方式可以分为轨轮式、履带式、轮胎式、雪橇式。

按驱动方式可分为电驱动、气驱动、电气驱动。

间歇动作式是工作机构摄取物料时为间歇动作的装载机，主要有耙斗装载机后卸式铲斗装载机和侧斜式铲斗装载机等三种类型。

连续动作式是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，立爪装载机，扒爪立爪装载机，圆盘式装载机和振动式装载机。

6.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。

7.由截割头悬臂和回转座组成的悬臂工作机构称为截割机构8.掘锚联合机组既能割煤、装运，又能同时打眼、安装锚杆，掘、装、运、支平行作业，一次成巷，提高掘进速度和工作效率9.采煤机械：用于实现采煤工作面落煤和装煤工序的机械为采煤机械10.采煤机械类型：滚筒采煤机，刨煤机，连续采煤机，螺旋采煤机11.滚筒采煤机由截割部，行走部（又称牵引部），电动机，辅助装置等组成12.滚筒转向：左转左旋，右转右旋。

13.采煤机由采空区侧的两个导向滑靴和煤壁侧的两个导向滑靴分别骑在工作面滑板运输机销轨和铲煤板上起支撑和导向作用14.滚筒的三个直径指滚筒直径D 螺旋叶片外圆直径Dy 及筒毂直径DgDg越大，滚筒内的容纳碎煤的空间越小，碎煤在滚筒内循环和被重复破碎的可能性越大。

采掘机械的组成采掘机械是指用于矿山开采和建筑工程的机械设备。

它们主要由以下几个部分组成：1. 动力系统：采掘机械的动力系统包括发动机和传动装置。

发动机通常使用内燃机或电动机，通过传动装置将动力传递到工作装置上，驱动机械设备进行工作。

2. 工作装置：工作装置是采掘机械的核心部分，用于实现采矿或施工作业。

不同类型的采掘机械具有不同的工作装置，如挖掘机的铲斗、推土机的刀片、装载机的铲斗等。

工作装置通常由铲斗、牙齿、刀片等组成，可以根据工作需要进行更换。

3. 行走系统：行走系统是采掘机械的移动装置，用于在工作区域内自由移动。

行走系统通常由履带、轮胎、传动装置等组成，可以根据工作环境选择合适的行走系统。

例如，在矿山采矿作业中，采用履带式行走系统，能够适应复杂的地质条件。

4. 控制系统：控制系统用于对采掘机械的工作进行控制和监测。

包括操作杆、控制面板、传感器等设备，可以实现机械设备的启动、停止、转向和工作装置的升降等操作。

控制系统还可以通过传感器来监测机械设备的工作状态，以确保安全和高效的工作。

5. 安全装置：安全装置是采掘机械的重要组成部分，用于保护操作人员和设备的安全。

例如，安全阀可以在液压系统超压时自动打开，避免设备损坏或发生事故；安全锁可以防止误操作导致的意外伤害；防护罩和警示灯可以提醒人员注意安全。

6. 辅助设备：除了以上主要的组成部分外，采掘机械还可以配备一些辅助设备，如照明灯、通信设备、空调系统等。

这些设备可以提供舒适的工作环境，增加工作效率。

采掘机械的组成部分密切配合，共同完成采矿或施工作业。

每个部分都起着重要的作用，缺一不可。

通过合理的设计和配备，采掘机械可以提高工作效率，降低劳动强度，为矿山和建筑工程的发展做出贡献。