掘进机

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。


4.与全断面掘进机比较，悬臂式掘进机小巧，在隧道中有 较大的灵活性，能用于任何支护类型。 5.与全断面掘进机相比，具有投资少、施工准备时间短和 再利用性高等显著特点。 工作机构外形尺寸小、各重要部位都具有可达性，便于维 修和支护作业。悬臂式掘进机的分类方法有多种：
（1）按重量分：有特轻型、轻型、中型和重型四种。


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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。
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。

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。
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
（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。


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。

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。
掘进机直接从掘进工作面破碎煤岩，并通过本身的 装载机构和运输机构将破落下来的煤岩装入矿车或其 他运输设备中。从而使破碎、装载、运输等几项工序 完全实现机械化。
巷道掘进机是一种能够实现截割、装载、运输、转 载煤岩和调动行走、喷雾除尘的联合机组。采用掘进 机掘进巷道，使破落煤岩、装载运输、喷雾灭尘等工 序同时进行，提高了掘进速度和效率。
(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。
★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。

2、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20世纪70年代末，虽然起步较晚， 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开拓中已得到了广泛的应用。 经过20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。已经开发出了20多种型号的掘进机 机型，截割功率在30～200kw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。
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。
≤25
±16 1.8 8~20
≤35
±16 2.0 10~28
≤50
2、掘进机型号的编制
根据MT138-1995《悬臂式掘进机型式与参数》规 定：悬臂式掘进机型号以切割头布置方式、切割机 构功率容量表示。具体编制方法为：悬臂式用字母 B表示，掘进机用字母E表示，纵轴式用字母Z表示， 横轴式用字母H表示，切割机构功率用切割电动机 的额定功率表示。如EBZ55，表示悬臂纵轴式掘进 机。切割功率为55kW。

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。
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。
（4）减少了巷道的超控量和支护作业的充填量，减少不必要 的工程量。 （5）改善了劳动条件，减轻了工人的体力劳动。
二、掘进机的分类 掘进机的类型很多，可按其使用范围和结构特征进行分类。 1．按破碎的煤岩硬度f分类 (1) 用于小于f≤4的煤巷，称为煤巷掘进机； (2) 用于小于f≤6的煤或软岩巷，称为半煤岩巷掘进机；
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


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。

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。
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。


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。