掘进机

★国外掘进机经历了四个发展阶段

第一阶段：20世纪40年代末期～60年代中期。这个阶段，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，主要用于软煤巷道掘进，机重15t左右。代表机型有匈 牙利全国矿山机械研究所的F5、乌克兰的ДК-3等。 第二阶段：60年代中期～70年代末期。这一阶段是煤巷掘进 机蓬勃发展时期，煤巷掘进机下，机重20～40t左右。代表 机型有英国安德森公司的RH25、奥地利阿尔卑尼公司的AM50 和日本三井三池公司的MRH—100等。

4、掘进机的发展趋势

适用范围不断扩大。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割煤的功效外，同时还努力 提高有效截割岩石硬度的能力；掘进机的掘进断面也在逐步扩 大，最大达到30～40m2；适应坡度达到16～18O。为了提高掘进 机的适用范围和通用性，机器高度降到了1.5m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。据资料介绍，有的重型掘 进机重达80～100t，截割功率达350kw，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100Mpa以上。


开发煤巷快速掘进设备。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，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，采掘锚联合机组已在澳大 利亚、英国等国家使用，实际应用效果较好。
（2）按工作机构切割煤岩的方式不同分为：纵轴式和横轴 式掘进机。前者安装在悬臂上的截割头为纵向布置，后者 为横向布置。
横轴式
纵轴式
（2）全断面掘进机，又称为连续作业式巷道掘 进机。其工作机构为圆形刀盘，可沿整个工作 面一次性破碎煤岩并连续推进，掘出的巷道断 面形状为圆形。全断面掘进机主要用于巷道全 断面的一次钻削式成形，这种机器功率大、体 积大而且笨重， 主要用于掘进岩石巷道，多用 于涵洞和隧道的开凿。
E
B
Z
160 截割机构功率KW
纵轴式 悬臂式 掘进机
四、掘进机的发展概况
1、国外掘进机发展概况及技术水平 自世界上第一台悬臂式掘进机于1947年在匈牙利 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利、英 国、德国、日本，所生产的掘进机累计近5000台，机 型达100余种。
三、掘进机的基本参数和型号 1、掘进机的基本参数 根据中华人民共和国原煤炭工业部行业标准《悬臂式掘进 机型式与参数》规定，掘进机的基本参数见表。 表掘进机基本参数（MT138—1995）
技术特征机 特轻 可切 割性 能指 标 适应切割煤岩硬度 ≤4 轻 ≤6 机型 中 ≤7 重 ≤8
岩石的研磨系数/mg

3、 国内掘进机急需解决的关键技术

向大功率、快速掘进机技术发展。目前，我国能源需求量 逐年增加，对煤炭的需求量上升。国内急需能够实现快速 掘进的大功率掘进机，增大功率是为了提高截割能力，快 速掘进是为了提高掘进速度。 积极发展掘锚机组。上面提到，掘锚机组有众多的优点， 但其受成本和技术因素影响，在国内使用范围较小。因此 在掘锚技术上我们要进一步加大投入，设计更稳健的掘锚 机组，并在更大范围内将其推广。


要积极开展掘进机的基础试验和研究，建立适合我 国煤矿地质条件的截割载荷谱，形成完整的设计依 据，并在此基础上开展动力学仿真分析计算，提高 掘进机的可靠性和寿命。
改善井下掘进环境。现在随着技术的提高和机械化 程度的加深，煤矿生产环境越来越好，但是井下工 作仍然是一项艰苦的工作。作为设计和技术人员， 应该将改善工作环境纳入掘进机的设计因素中去， 改变传统的喷雾除尘方式，改善掘进巷道的作业环 境，维护工人的身心健康。


目前我国掘进机的主要代表机型是AM50、S100、ELMB-75型 掘进机，其中AM50和S100型掘进机约占到国产机型的80%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，可靠性及破岩能力差，仅适合在煤巷中使用，使 用范围受到很大限制。 八五期间，我国又相继开发出了3种重型掘进机。它们是 EBJ-160、EBJ-160H和EBJ-132型掘进机。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20世纪90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 均迈上了新台阶。
掘进机
掘进机三一第二代掘进 机.flv
第一章 掘进机的概述
掘进和回采是煤矿生产的重要环节，国家的方 针是：采掘并重，掘进先行。随着机械化采煤的 发展，巷道掘进已经由传统的钻研爆破法发展到 综合机械化掘进。我国的机械化掘进按照机械化 程度不同可分为普通掘进机械化和综合掘进机械 化。 普通掘进机械化是利用钻爆法破碎岩石，用装载机 把破碎下来的煤岩通过运输设备运走，由人工架 设支架，用人工或者调度绞车运送支护材料和器 材，通过局部通风机实现压入式通风，采用喷雾 洒水的方式进行降尘。
切割煤岩最大单向抗压强度/MPa
≤10
≤50
≤10
≤60
≤15
≤85
≤15
≤100
技术特征机 特轻 切割机构功率/kW ≤30 轻 55~75
机型 中 90~110 重 ﹥132
纵向最大工作坡度/(º ) 机高/m 可掘巷道断面/㎡
机重（不包括转载机）/t
±16 1.4 5~8.5
≤15
±16 1.6 7~14
综合掘进机械化是利用悬臂式掘进机进行落装煤岩，通
过桥式胶带转载机和其他运输设备运送煤岩。用人工、托梁 器、架棚机安装支架，利用绞车、单轨吊、卡轨车、铲运车、
电机车运送支护材料和器材，用局部通风机进行压入式通
风，用除尘风机进行降尘。 综合掘进机械化工作面的设备布置有掘进机、桥式转载 机、带式输送机、除尘器、风筒等。这些设备配合使用，在 煤巷或者半煤巷掘进工作面完成掘进工序。
(3) 用于大于f>6的岩石巷道，称为岩巷掘进机。
2、根据掘进机可掘巷道的断面大小分类 (1) 可掘巷道的断面面积小于8m2的，称为小断面掘进机； (2) 可掘巷道的断面面积大于8m2的，称为大断面掘进机。
3、根据工作机构截割工作面的方式分类
(1) 部分断面掘进机，也称为自由断面掘进机或悬臂 式掘进机，其工作机构为一条悬臂和安装在悬臂上的截 割头所组成，悬臂可以上下左右摆动，因而必须在断面 内多次连续地移动工作机构，才能沿整个工作面破落一 层煤岩，完成一次推进。部分断面掘进机可同时完成煤 岩截割、落料装运、行走、喷雾降尘等功能，主要用于 煤巷和半煤岩巷的掘进，掘出的巷道断面形状多为梯形 或矩形。

工作可靠性不断提高。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机——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，工作压力仅为 元件额定压力的一半以下，多控制在14～20Mpa。电控元件 要经过严格筛选，控制系统广泛采用了PLC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 的安全性。


第三阶段：70年代末期～80年代末期。这一阶段，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 50t左右。代表机型有英国多斯克公司的MKⅡB、LH1300，奥地利阿尔卑 尼公司的AM75和德国保拉特公司的E169等。 第四阶段：80年代后期至上世纪末。这一阶段重型机机重进一步增加， 一般在70t以上，切割硬度100Mpa以上；掘进机采用了新技术，功能更 加完善；计算机自控装置较成熟，掘进机正向岩巷进军。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。以美国、澳大利亚为代表 的连续采煤机以及80年代末投入使用的掘锚机组开创了快速掘进的新途 径、新纪元。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厂，主 要系列有AM、E、ET、STM、MRH及ПK等。

机电一体化趋势明显。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、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。虽然还有部分技术尚需时间的考核，但掘进机机电一 体化的发展趋势不会变。 不断探索新的切割技术。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割技术等方面的研究。

悬臂式掘进机的主要特点： 1.悬臂式掘进机仅能截割巷道部分断面，要破碎全断面岩 石，需多次上下左右连续移动截割头来完成工作。可用于 任何断面形状的隧道。 2.掘进速度受掘进机利用率影响很大，在最优条件下利用 率可达60%左右，但若岩石需要支护或其它辅助工作跟不上 时，其利用率更低。 3.与全断面掘进机有一些相同的优点：连续开挖、无爆破 震动、能更自由地决定支护岩石的适当时机；可减少超挖； 可节省岩石支护和衬砌的费用。
掘进机与钻眼爆破和机械装载的传统方法相比，具 有以下显著优点：
一、掘进机的优点
（1）掘进速度快。与炮掘相比较，其掘进速度平均可提高1～ 1.5倍，功效平均提高1 ～ 2倍，巷道成本可降低30% ～ 50%。 （2）能够保证巷道的稳定性。使用掘进机时，巷道的围岩不 受爆破的破坏，有利于巷道的支护。
（3）减少岩石冒落及瓦斯突出的危险，有利于安全生产和通 风管理。
≤25
±16 1.8 8~20
≤35