采掘機械知識點

1、緒論:1、 什么是采掘機械？采掘機械是通過各種驅動裝置，運用破碎煤巖的機械部件進行”挖、掘、采“的機械設備。2、 采掘機械的分類：鉆孔機械、挖掘機械、裝載機械、掘進機械、運輸機械、轉載機械等。3、 綜合機械化采煤:綜采工作面使用液壓支架，操縱液壓控制閥實現移溜和頂板支護；依靠液壓支架推移千斤頂推力將采煤機滾筒切入煤壁節(jié)省人力，提高工效。4、 普通機械化采煤：采煤工作面使用液壓支柱1、 煤礦生產系統簡圖1.采煤工作面：雙滾筒采煤機（或刨煤機）、刮板輸送機、液壓支架2.掘進工作面：掘進機、相關運輸機械3.采煤工作面運輸巷：轉載機、膠帶輸送機4.運輸上山：膠帶輸送機5.運輸大巷：膠帶輸送機（或礦車運

2、輸）6.副井：罐籠提升機7.主井：箕斗提升機8.風井：通風機9.水泵房：水泵第二章1、煤層固有的特性（煤層生成時條件決定，原生性構造特點）：1）層理煤層的層狀結構，與傾斜方向平行；2）節(jié)理與層理相交的微小裂隙；3）煤層的非均質性（非單一性材料）煤層由于地質動力原因形成的特點（次生性構造特點）:1）斷裂在煤層內的明顯的分離面2）裂隙在煤層內的可見縫隙2、斷裂和裂隙的特征參數： 1）斷裂和裂隙的傾角：斷裂和裂隙的一個側面與水平面的夾角；2）線裂隙密度S1，即單位煤層長度上的裂隙數；3）面裂隙密度S2，即單位煤層面積上的裂隙總長度。3、煤巖的物理性質：容重、濕度（即煤層含水率）、松散性（煤巖被破碎后

3、其容積增大的性能。 破碎后與破碎前煤巖的容積之比松散比或松散系數）、穩(wěn)定性（煤巖暴露出自由面以后，不致塌陷的性能）；4、煤巖的機械性質：1)強度(抗壓強度、抗剪強度、抗拉強度) 2）接觸強度（煤巖體表面強度）3）摩擦(煤巖體對金屬的摩擦作用) （4）摩擦磨蝕性（煤巖對金屬的磨蝕能力，即磨蝕性）5）彈性、塑性、脆性（煤巖彈塑性很小，可不計，煤巖是脆性材料，屬于脆性破壞）6）蠕變和松弛(蠕變：煤巖層經載荷作用較長時間其變形增加；松弛：發(fā)生蠕變的煤巖層其強度下降）7) 硬度（煤巖抵抗尖銳工具侵入的性能。反映煤巖體在較小的局部面積上抵抗外力作用而不被破壞的能力，大小取決于煤巖體的結構、組成顆粒的硬度、

4、形狀和排列方式等。 硬度越大，截割、鉆鑿越困難）。5、煤巖堅固性：大體上反映了煤巖破碎的難易程度，可以用于對煤巖進行分級。堅固性系數稱為普氏系數f。 f<4為煤，f=48為中等堅固巖石，f8為堅固巖石。煤分三級，軟煤f<1.5，中硬煤f=1.53，硬煤f>3。6、煤巖抗截強度：用標準刀具測得的單位截深的阻力值AN/mm,稱為抗截強度?？菇貜姸仁且粋€反映煤巖性質的綜合性指標，可用以劃分煤巖抵抗鉆進的難易程度(可鉆性)和煤巖抵抗切割的難易程度(可截割性)煤層按截割阻抗分：A180kN/m的煤為軟煤，適合用各種刨煤機特別是脆性煤層適于刨煤機; A=180240kN/m的煤為中硬煤，

5、其中韌性煤適合用采煤機，脆性煤適于滑行刨煤機； A=240360kN/m的煤為硬煤，韌性煤須用大功率采煤機，脆性煤可用滑行刨煤機。第三章1、滾筒采煤機：采高范圍大，對各種煤層適應性強，能截割硬煤，并能適應較復雜的頂底板條件。2、 滾筒采煤機的組成：電動機、牽引部(行走部)、截割部和附屬裝置：1、電動機動力2、牽引部行走機構；3、截割部固定減速箱、搖臂、滾筒；固定減速箱傳遞動力，減速增扭；搖臂調節(jié)采高；滾筒落煤、裝煤4、 附屬裝置弧形擋板、底托架、電氣箱、供水滅塵裝置、拖纜裝置。擋煤板(輔助裝煤)提高裝煤效果；底托架固定承托整、臺采煤機；電、氣箱電氣控制和保護；供水滅塵裝置內外噴霧防塵、降塵、冷

6、卻；拖纜裝置拖移電纜。3、 滾筒采煤機的分類：按滾筒數目分：單滾筒采煤機 、雙滾筒采煤機；按行走機構形式分：鋼絲繩牽引、鏈牽引和無鏈牽引；按行走驅動裝置的調速傳動方式分:機械調速、液壓調速和電氣調速滾筒采煤機(簡稱機械牽引、液壓牽引和電牽引采煤機)。按行走部布置位置分:內牽引和外牽引滾筒采煤機。按機身與工作面輸送機的配合導向方式分:騎槽式和爬底板式滾筒采煤機。按總體結構布置方式分:截割電動機縱向布置和橫向布置滾筒采煤機4、 安全規(guī)程規(guī)定，工作面傾角在15°以上時，必須有可靠的防滑裝置。防滑裝置有插棍式、抱軌式、安全絞車式和制動器式四種。 5、 采煤機的基本參數：1）生產率（理論生產率

7、、技術生產率、實際生產率）；2）截割高度（采煤機的實際開采高度）3）截深（采煤機滾筒切入煤壁的深度稱為截深）4）截割速度：滾筒上截齒齒尖的切線速度稱為截割速度。截割速度決定于滾筒直徑和滾筒轉速。5）牽引速度(采煤機沿工作面移動的速度)6）牽引力7)裝機功率截深：采煤機滾筒切入煤壁的深度稱為截深，與滾筒寬度相適應。截深決定著工作面每次推進的步距，是決定采煤機裝機功率和生產率的主要因素，也是與支護設備配套的一個重要參數。截深與截割高度關系很大。截割高度較小，工人行走艱難，采煤機牽引速度受到限制，為保證適當生產率，宜用較大截深。反之，截割高度很大時煤層容易片幫，頂板施加給支護設備的載荷大，此時限制生

8、產率的主要因素是運輸能力。截割速度：滾筒上截齒齒尖的切線速度稱為截割速度。第四章 連續(xù)采煤機1、連續(xù)采煤機組成：截割機構、裝適于薄、中厚及厚煤層，最大截高6m。運機構、行走機構、液壓系統、電氣系統、冷卻噴霧除塵裝置以及安全保護裝置等。2、結構特征：1）多電機驅動，模塊式布置2）軸式滾筒，強力截割機構3）側式裝載機構在裝煤鏟板上收集從滾筒截落的煤炭，再經刮板輸送機機內轉載至連續(xù)采煤機機后卸載。4）履帶行走機構5）液壓供水系統6）電氣系統電動機，主電路過載、漏電和短路保護。 3、采煤機截割部：1.采煤機截割部傳動裝置的作用：電動機動力傳遞到滾筒上，滿足滾筒工作需要。傳動裝置適應滾筒調高要求，使?jié)L筒

9、保持適當的工作高度。單滾筒采煤機傳動裝置能適應左、右工作面要求。2.傳動方式：根據滾筒采煤機的不同結構，機械傳動裝置分雙減速箱和單減速箱兩類。雙減速箱機械傳動裝置：雙減速箱機械傳動裝置是傳統的結構形式，使用于主電動機縱向布置于機身的采煤機。機械傳動裝置包括固定減速箱和擺動減速箱(搖臂)兩部分。 第五章 掘進機工作斷面：首先在巷道一個底角A處鉆進一定深度。右截、上截、左截，這樣往復工作形成完整的巷道斷面。AM50掘進機工作過程梯形斷面AS100掘進機工作過程：半圓形斷面首先在巷道一個底角A處鉆進一定深度。右截上截左截往復工作完成全斷面。EBZ160掘進機：由截割部、鏟板部、第一運輸機、本體部、行

10、走部、后支承、液壓系統、水系統、潤滑系統、電氣系統10部分構成。 E B Z 160 掘進機、懸臂式、縱軸式、截割機構功率 KW第八章 刨煤機1、刨煤機定義：以刨頭為工作機構，采用刨削方式破煤的采煤機械。2、刨煤機優(yōu)缺點：優(yōu)點：1）刨煤機的截深較淺(30120mm)，充分利用煤層的壓張效應，刨削力及單位能耗?。?）牽引速度大(2040m/min，快速刨煤機150m/min)；3）刨煤塊度大(平均切屑斷面積為7080cm2)，煤塵少；4）結構簡單、可靠，刨頭高度低(約300mm)，實現薄煤層、極薄煤層的機械化采煤；5）工人不必跟機操作，可在順槽內進行控制。缺點：1）對地質條件的適應性不如滾筒式采

11、煤機2）調高不易實現3）開采硬煤層比較困難，刨頭與輸送機和底板的摩擦阻力大，電動機功率利用率低。 3、刨煤機分類：按刨頭工作原理分動力刨煤機和靜力刨煤機。動力刨煤機：刨頭除受刨鏈牽引力外，還帶有破煤原動力的刨煤機。靜力刨煤機：刨頭本身不帶動力，單純憑刨鏈牽引力工作的刨煤機。靜力刨煤機由輸送機兩端的刨頭驅動裝置(電動機、液力偶合器和減速器組成)，使固定在刨頭上的刨鏈運行，拖動刨頭在工作面往返移動。 刨頭利用刨刀從煤壁落煤，同時利用犁面把刨落的煤裝進輸送機。4、刨煤機組成：刨煤部、輸送部、液壓推進系統、噴霧降塵系統、電氣系統和輔助裝置等。5、靜力刨煤機按刨頭的導向方式分拖鉤刨煤機、滑行刨煤機和滑行

12、拖鉤刨煤機。6、刨煤機缺點：下行時輸送機超載，上行時輸送機欠載。解決辦法：上、下行刨煤時，底刀長度選得一樣，使上、下行截深相同，而上行時刨刀選得長些，以增大落煤量來平衡輸送機裝載量。上、下行刨煤時，刨頭上的刨刀是相同的，但刨頭靠輸送機機頭側底刀比靠機尾側的要長，故下行后刨頭的推進量比上行后要大，使上行落煤量增大。7、滑行刨的組成部分：刨頭、刨鏈、導向架、拖動裝置；刨頭的組成部分：刨座、刨刀、加高塊、頂刀、撐臂等；刨煤機的工作方式：刨座刨頭沿工作面往復高速刨削，刨深h為50150mm，充分利用頂板壓力對煤壁的破碎作用。第九章 采煤工作面支護設備1、單體支柱和液壓支架是工作面常用的支護設備，按工作

13、特性分剛性、增阻可縮性和恒阻可縮性。剛性支柱是受載過程中不可縮或可縮性很小的支柱。隨著頂板下沉，作用在支柱的上的載荷會快速增加直至支柱破壞，如木支柱。剛性支柱屬被動支護。增阻支柱(支架)是受載過程中支護阻力隨頂板下沉而增加的可縮性支柱(支架)，如摩擦支柱。增阻支柱雖也屬被動支護，但工作特性和支護效果均優(yōu)于剛性支柱。恒阻支柱(支架)是受載達工作阻力后，壓縮量增加，工作阻力基本保持恒定的可縮性支柱(支架)，如液壓支架、單體液壓支柱、液壓放頂支柱等。2、活塞式單體液壓支柱1-頂蓋；2-三用閥；3-活柱；4-缸體；5-復位彈簧；6-活塞；7-底座；8-卸載手把；9-注液槍；10-供液管工作原理：升柱、

14、初撐、承載、卸載回柱支柱使用條件：煤層傾角小于25°、底板不宜過軟、頂板冒落后不影響支柱回收的地質條件。支柱選用：最大高度 = 煤層最大厚度 - 頂梁高度；最小高度 = 煤層最小厚度 - ( 頂板最大下沉量+頂梁高度+支柱卸載高度)。3、支架工作時的支撐力變化分三個階段：開始升柱至單向閥關閉時的初撐增阻階段t0，初撐后至安全閥開啟前的增阻階段t1，安全閥出現脈動卸載時的恒阻階段t2液壓支架的阻力時間特性。 4、 液壓支架分類：液壓支架按其對頂板的支護方式和結構特點不同，分支撐式、掩護式和支撐掩護式。5、 支撐式支架立柱支撐在頂梁上，沒有掩護梁。支撐式支架結構特點：頂梁較長，長度4m左

15、右；立柱多，46根，且垂直支撐；支架后部設復位裝置和擋矸裝置，以平衡水平推力和防止矸石竄入工作空間內。支撐式支架支護性能: 支撐力大，作用點在支架中后部，切頂性能好；對頂板重復支撐次數多，易把完整的頂板壓碎；抗水平載荷能力差，穩(wěn)定性差；護矸能力差，矸石易竄入工作空間；支架工作空間和通風斷面大。適應于緩傾斜、頂板穩(wěn)定的薄與中厚煤層。6、 掩護式支架以單排立柱為主要支撐部件并帶有掩護梁的液壓支架。用于直接頂中等穩(wěn)定以下，頂板周期來壓不強烈的采煤工作面。掩護式支架結構特點：掩護梁較寬以擋住采空區(qū)的矸石進入作業(yè)空間，掩護梁上端與頂梁鉸接，下端通過前后連桿與底座連接。雙紐線機構以保持穩(wěn)定的梁端距和承受水

16、平推力。立柱支撐力間接作用于頂梁或直接作用于頂梁上。掩護式支架立柱較少，且傾斜布置，以增加支架調高范圍，支架兩側有活動側護板把密封架間。頂梁較短，一般在3.0m左右。掩護式支架支護性能： 支撐力較小，切頂性能差，頂梁短，支撐力集中在靠近煤壁頂板，支護強度較大、均勻，掩護性好，能承受較大水平推力，對頂板反復支撐次數少，能帶壓移架。頂梁短，立柱傾斜布置，作業(yè)空間和通風斷面小。7、 支撐掩護式支架在支撐式和掩護式架型基礎上發(fā)展，兼有這兩種架型的主要技術特征。適用于直接頂中等穩(wěn)定、穩(wěn)定和堅硬，周期壓力強烈，底板軟硬均可，煤層傾角一般不大于25o，煤層厚度14.5m，沼氣涌出量適中的采煤工作面。支撐掩護

17、式液壓支架技術性能：頂梁長，有整體剛性和分體鉸接；有些頂梁帶外伸或內伸的伸縮梁。多數支架有雙人行通道，通風斷面大；支撐合力在頂梁后部，切頂能力強；底座為整體結構，有底封式和底開式；立柱傾斜度小，支撐效率高，調高范圍較小，適應煤層厚度的變化能力不如掩護式液壓支架；前后排立柱受載經常不均，在同樣煤層地質條件下要求其工作阻力和支護強度應高于掩護式液壓支架；液壓系統中的動力缸和控制元件多，操作較復雜，影響移架速度。8、 薄煤層支架結構特點：1伸縮比大 2人行通道困難 3.梁體薄伸縮比大 4.結構交叉布置 5.簡化結構6提高控制系統自動化9、 適應“三軟”條件的液壓支架設計 三軟：頂板軟，易冒落；煤層軟

18、，易片幫；底板軟，底板允許的比壓小于6MPa。1)架型選擇 “三軟”條件支架宜選用掩護式和插腿式掩護支架頂梁較短，支架支撐的合力靠近煤壁，使靠近煤壁處支撐能力較強，也有條件改善底座對底板比壓。2)頂梁設計 頂板軟支架頂梁盡可能短，如插腿式掩護支架。頂梁短，減少對頂板反復支撐次數，減輕其破碎度，使頂梁不易冒空。3)底座設計 底座是支架的基礎，必須有足夠的強度和剛度。底座還起傳力作用，合力作用點位置決定底座對底板比壓的分布規(guī)律。減少底座前端對底板的比壓是追求的目標之一。4)掩護梁設計 掩護式支架的掩護梁比較長，且和水平線夾角比較小，掩護梁在水平線上投影大于頂梁在水平線上投影。水平線夾角又比較小，掩

19、護梁上堆積的矸石比較多，也就是說掩護梁上又增加一個重力，在此力作用下，將使頂梁上合力作用點后移，其結果是減少底座前端對底板的比壓，這是“三軟”支架設計的原則之一。11.適應堅硬頂板的液壓支架設計 堅硬頂板工作面頂板不易冒落，直接頂或基本頂懸頂時間長。一旦冒落，瞬間頂板壓力顯著增大，支架立柱安全閥來不及釋放，立柱可能遭破壞。 12、堅硬頂板液壓支架設計要求：(1)根據直接頂和基本頂巖性、分類級別、截高及配套設備，確定支護強度和工作阻力，要有足夠切頂能力。(2)盡量減小掩護梁長度，增大掩護梁與水平夾角，減小掩護梁在水平線上的投影長度。 (3)支架掩護梁間的密封可嚴些，頂梁架間密封要求不十分嚴格，因

20、為頂梁間漏矸的可能性較小。(4)設置大流量安全閥，以避免頂板沖擊壓力造成支架過載較大安全閥流量的選擇應考慮立柱缸徑、沖擊載荷來壓程度。對于有沖擊載荷的頂板，如不采取頂板處理措施，立柱應安設一大一小兩個安全閥確保支架安全。(5)考慮沖擊載荷影響，提高支架結構件安全系數，至少比通常支架安全系數提高20%。(6)考慮支架可能承受的水平方向沖擊力。支架結構件設計，摩擦系數取值考慮f=0.4時水平力對支架強度的影響。7)頂梁側護板采用折頁式，后連桿在低位時和水平線夾角為負值。13、在綜采工作面支架選型時，注意： (1)不穩(wěn)定和中等穩(wěn)定頂板優(yōu)先選用掩護式支架。在底板極松軟條件下，嚴格驗算并限制支架底座尖端比壓，不得超過底板容許比壓即極限載荷強度避免使用重型支架(2)非常穩(wěn)定和穩(wěn)定的難垮落頂板和周期來壓強烈和十分強烈的頂板，優(yōu)先考慮選取支撐掩護式支架。 (3)頂板不平，四柱式支架中總有一根支柱對頂板的實際支撐力很低掩護式支架支撐能力利用率高于四柱式(二柱式支架對頂板的實際支撐力高于同樣名義額定阻力的四柱式支架，特別是對機道上方頂板的支護強度)。(4)不穩(wěn)定頂板條件下使用四柱式支架注意對機道上方的頂板控制，包括