第二章 掘进机械

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铲斗装载机
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用铲斗从工作面底板上铲取物料，将物料卸入矿车或其它运
输设备。
煤矿主要使用直接卸载式，按卸载
方式不同分后卸式、侧卸式和前卸 侧卸式 后卸式 式。
后卸式和侧卸式使用较多。
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侧卸式铲斗装载机
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用铲斗从底部铲取爆落的煤岩，而后机器退到卸载点，铲斗
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侧卸式与后卸式的比较
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侧卸式的优点： 铲斗比机身宽，铲斗容量较大，装岩效率高； 铲斗侧壁很低，可以一边无侧壁，插入料堆的阻力较小，容
易装满铲斗，能装块度较大的岩石； 履带行走机构，调动灵活，装岩不留死角； 铲斗升降和翻转行程较短，利于提高生产率； 司机可坐着操作，安全可靠； 铲斗可用于安装锚杆，处理危石和运送材料，实现一机多用。
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第二节 钻孔机械与装载机械
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钻孔机械——钻眼爆法中钻凿炮眼机具的总称 装载机械——爆破后碎落下来的煤岩用装载设备运离
工作面，实现这一功能的设备统称装载机械
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凿岩机冲击破碎原理
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工作时活塞做高频往复运动，冲击钎尾。在冲击力的
作用下，用楔状的钎头将岩石压碎并凿入一定深度， 钎杆转过一定角度，形成凹痕。由钎头上产生的水平 分力将岩石剪碎，形成一定深度的圆形钻孔。
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扒爪装载机
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用扒爪作工作机构的连续作业装载机。
用于巷道掘进中装载爆落的煤岩，装载能力35～200 m3/h。
扒爪（曾称蟹爪）装载机有电动和电液驱动两种。 按转载运输机形式分整体式(多为刮板输送机)和分段式(前段
多为刮板输送机，后段多为胶带输送机)两种。
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1-凿岩机缸体；2-活塞； 3-钎杆；4-钎头
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气腿式凿岩机
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组成：冲击配气机构、转钎机构、
排屑机构和润滑机构等
工作原理：钎杆1尾端装入凿岩机2机头钎套内，注油器3连
接在风管5上，使压气中混有油雾，对凿岩机内零件进行润 滑，水管4供给清除岩粉用水，气腿6支撑凿岩机并给以工作 1-所需推进力。 钎杆；2-凿岩机；
与钻眼爆破法相比，综合机械化掘进设备优点： 安全、快速、高效——
综合机械化掘进设备：悬臂式掘进机、
连续采煤机、掘锚联合机组、全断面掘 进机。
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钻爆法机械化作业线分类
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耙斗装载机为主：支腿式气动凿岩机钻凿炮孔——耙斗装
载机装载——锚杆安装机和混凝土喷射机（凿孔与装载平行， 结构简单，广泛使用） 凿岩台车为主：凿岩台车钻炮孔和锚杆孔——侧卸式铲斗 装载机（大断面巷道，效率高，劳动强度低） 钻装机为主：钻装机钻凿炮孔、锚杆孔、装载转运煤岩— —锚杆安装机和混凝土喷射机
一般为15～200m3/h 。
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台车
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台车是耙斗式装载机的机架和行走部分，并承载着装载机的 全部重量。 台车上安有绞车、操纵机构以及支撑中间槽的支架和支柱。 台车前后部挂有四套卡轨器，用以装载机工作时固定台车， 在尾部有卸料口。
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向一侧翻转进行卸载。 用于平巷和倾角18°以下斜巷以及其他矿山工程中铲装爆落 的松散岩石，也可作为材料和设备的短途运输设备。 侧卸式装载机适用的巷道断面，取决于装载机自身的最大宽 度(履带或铲斗宽度)、 卸载时的最大高度以及 配套设备。 与刮板转载机配套时， 最小适用断面约6m2。 与矿车配套时，巷道 断面不小于10m2 。
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凿岩台车在隧道内施工
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凿岩台车视频
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三臂地下凿岩台车
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二臂地下凿岩台车
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装载机
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按行走方式：轨轮式、履带式、轮
胎式和雪橇式。
按驱动方式：电动驱动、气动驱动、电液驱动。
按作业过程特点：间歇动作式和连续动作式。
转载机械：承接由装载机械卸入的煤岩，并将其卸入其
他运输设备
巷道支护机械：将巷道支护构件或加固材料敷设到巷道 顶板和侧帮 休整巷道机械：用于巷道挑顶、卧底、刷帮等作业
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掘进机械的分类
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综合机械化掘进设备：实现破落煤岩、
装载、转载及支护等工序的平行作业。
掘进机械化发展方向。
掘进机：破落煤岩体，以装载、转运机构把煤岩输送至后配套运输设备。 支护方式：可选用金属支架、锚喷支护。
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液压凿岩机
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以循环高压油为动力，驱动钎杆、钎头，以冲击回转方式在
岩体中凿孔的机械。 优点： 1、能量利用率30～40%，风动凿岩机10%； 2、机械性能好，凿岩速度快(冲击频率每分钟上万次，风动 凿岩机每分钟三千次左右)，速度提高一倍以上； 3、消除风动凿岩机的排气噪音和油雾，改善作业条件； 4、运动件在油液中工作，润滑条件好，提高零件寿命。 缺点： 投资大，单位功率的重量较大，技术要求和维护费用较高。
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第五节 掘进工作面设备配套
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原则： 配套单机的主要技术特征和参数必须适应巷道地质条
件和掘进工艺的要求
掘进成套设备综合生产能力，以掘进机生产
能力为主（掘进机的掘进速度受支护和转运 设备的影响而不能连续工作），其他设备的 能力应高于掘进机（桥式转载机、可伸缩胶 带机等） 应以巷道断面和岩层硬度为主要依据来选择 掘进机。
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横轴式悬臂掘进机
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截割头轴线与悬臂轴线相垂直。
结构视频
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横轴式悬臂掘进机
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工作时先进行掏槽截割，掏槽进给力来自行走机构，最大掏
槽深度为截割头直径的2/3。掏槽时，截割头需做短幅摆动， 以截割位于两半截割头中间部分的煤岩→操作较复杂。 掏槽可在工作面上部或下部进行，但截割硬岩时应尽可能在 工作面上部掏槽。 截齿齿尖运动轨 迹近似为空间螺 旋线。
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凿岩台车组成
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凿岩台车组成：凿岩机、钻臂(包括
推进器)、行走机构、控制系统、操 作台和动力源(泵站)等。
凿岩机普遍采用导轨式液压凿岩机。钻臂用于支承和推进凿
岩机，并可自由调节方位，以适应炮孔位置的需要。
1-钻臂；2-凿岩机；3-行走机构 4-操作台；5-动力源
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硬岩巷道。可一次截割出整个圆形断面。主要用于工 程涵洞和隧道的岩石掘进。
视频2
视频1
视频3
视频4
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部分断面掘进机
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一次只能截割出一部分巷道。需要工作机构多次摆动，才能
逐步掘出所需断面。断面形状可以是矩形、梯形、拱形等多 种形状。其中，悬臂式部分端面掘进机在煤矿应用普遍。 适用于单轴抗压强度60MPa的煤、半煤岩、软岩水平巷道。 大功率掘进机可用于单轴抗压强度200MPa的硬岩巷道。
3-注油器； 4-水管；5-风管； 6-气腿
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冲击配气机构
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配气机构——实现活塞往复运动以冲击钎尾的机构。 配气机构作用： 将由操纵阀输入的压气依次输送到气缸的后腔和前腔，推 动活塞往复运动——获得活塞对钎尾的连续冲击动作。 常用配气机构有被动阀配气机构、控制阀配气机构和无阀 配气机构。
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被动阀配气机构（环状阀）
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被动阀配气机构——依靠活塞往复运动时压缩前后腔
气体，形成高压气垫推动配气阀变换位置。 配气阀有球阀、环状阀和蝶状阀。球阀已很少使用。 环状阀和蝶状阀配气机构动作原理基本相似。
环状阀配气机构 1-压气入口；2-气道；3-配气阀；4-气缸后腔；5-活塞； 6-排气口；7-气动前腔；8-气路通道
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综掘作业线设备配套
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掘进工作面作业线配置：掘进机，转载机，运输设备，支架
机（或锚杆机），激光指向仪，瓦斯断电仪，除尘器，辅助 运输设备，电气系统等
作业线的构成：
掘进机+桥式转载机+可伸缩带式输
送机 掘进机+桥式转载机+刮板输送机
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第三节 掘进机
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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。
根据所掘断面的形状分全断面掘进机和部分断面掘
进机
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全断面掘进机
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适用于直径2.5-10m、岩石单轴抗压强度50-350MPa的
间歇动作式：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、铲斗装载机。 连续动作式：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、立爪式装载机、扒爪 立爪式装载机、圆盘式装载机等。

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耙斗装载机
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用耙斗作装载机构的装载设备。
适用于矿山平巷和倾角30o以下斜井巷道掘进装岩，装载能力
工作视频
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悬臂式掘进机
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按截割头布置方式：纵轴式和横轴式。 按掘进对象：煤巷、半煤岩巷和全岩巷悬臂式掘进
机。
结构演示
掘进机介绍
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截割运动
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纵轴式的锥体截割头，结构简单，容易实现内喷雾，易于切
出光滑轮廓的巷道。 悬臂摆动力过大：进给力大，截齿摩擦增大，若截割力不足， 截割头会被卡住； 摆动力过小：截齿无法切入煤岩壁足够深度，只能在煤壁表 面上切削而产生粉尘，并Байду номын сангаас截齿磨损加剧。 现代掘进机多采用液压调节装置自动调整悬臂的摆动力和摆 动速度，使进给力和截割力相适应，效果很好。
掘进机械的分类
1
随着回采工作面综合机械化程度的提高，要求巷道掘进 速度相应加快，以保证采掘比例协调和矿井的高产稳产。 按掘进工艺分： 钻眼爆破法掘进设备 综合机械化掘进设备。
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掘进机械的分类
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钻爆法掘进设备：
钻(凿)孔机械：在煤岩体上钻(凿)孔
装载机械：将煤岩装入矿车或其他运输设备