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悬臂式掘进机发展历程(S100A综掘机工作原理)

发布时间:2023-05-17 13:24:03

星光电脑为您整理了悬臂式掘进机发展历程,还有S100A综掘机工作原理和掘进机的其他,下面一起来看掘进机工作原理吧。

悬臂式掘进机发展历程

掘进机的其他

然而,国内目前岩巷施工仍以钻爆法为主,重型悬臂式掘进机用于大断面岩巷的掘颤穗进在我国处于试验阶段,但国内煤炭生产逐步朝向高产、高效、安全方向发展,明顷煤矿技术设备正在向重型化、大型化、强力化、大功率和机电一体化发展,先后引进了德国WAV300、奥地利AHM105、英国MK3型重型悬臂式掘进机。全岩巷重型悬臂式掘进机代表了岩巷掘进技术今后的发展方向。
国产重型掘进机与国外先进设备的差距除总体性能参数偏低外,在基础研究方面也比较茄槐卜薄弱,适合我国煤矿地质条件的截割、装运及行走部载荷谱没有建立,没有完整的设计理论依据,计算机动态仿真等方面还处于空白;在元部件可靠性、控制技术、在截割方式、除尘系统等核心技术方面有较大差距。

S100A综掘机工作原理?

在液压系统设计部分,基本上确定各零部件的液压使用原理及参数计算。这里分析计算了截
割部、行走机构、装运机构、中间运输机等载荷分析。马达部分的誉胡确定:装载部的星轮机构
马达、行走机构的驱动马达、中间运输机的驱动马达等。油缸部分的确定:升降油缸、回转
油缸、伸缩油缸、履带行走机构的张紧油缸、铲板部的升举油缸的计算设计。
液压缸的结构设计部分,进行了伸缩油缸的机构设计计算,并绘制零件图。也进行了泵站的
参数计算确定和液压系统的计算,评估液压系统性能。
最后进行掘进机的通过性分析与稳定性分析。
关键词:纵轴式掘进机;总体方案设计;液压系统设计
中图分类号:TH
1 引言
1.1 当前国内外掘进机研究水平的状况
近年来,随着我国煤炭行业的快速发展,与之唇齿相依的煤机行业也日益受到重视。在
煤炭行业纲领性文件《关于促进煤炭工业健康发展的若干意见》中,在全国煤炭工业科学技
术大会上以及国家发改委出台的煤炭行业结构调整政策中,都涉及到发展大型煤炭井下综合
采煤设备等内容。
掘进和回采是煤矿生产的重要生产环节,国家的方针是:采掘并重,掘进先行。煤矿巷
道的快速掘进是煤矿保证矿井高产稳产的关键技术措施。采掘技术及其装备水平直接关系到
煤矿生产的能力和安全。高效机械化掘进与支护技术是保证矿井实现高产高效的必要条件,
也是巷道掘进技术的发展方向。随着综采技术的发展,国内已出现了年产几百万吨级、甚至
千万吨级超级工作面,使年消耗回采巷道数量大幅度增加,从而使巷道掘进成为备衫了煤矿高效
集约化生产的共性及关键性技术。
我国煤巷高效掘进方式中最主要的方式是悬臂式掘进机与单体锚杆钻机配套作业线,也
称为煤巷综合机械化掘进,在我国国有重点煤矿得到了广泛应用,主要掘进机械为悬臂式掘
进机。
我国煤巷悬臂式掘进机的研制和应用始于20 世纪60 年代,以30~50kW 的小功率掘进
机为主,研究开发和生产使用都处于试验阶段。80 年代初期,我国淮南煤机厂(现重组为
凯盛重工)引进了奥地利奥钢联公司AM50 型掘进机、佳木斯煤机厂(现隶属于国际煤机)
引进了日本三井三池制作所S-100 型掘进机,通过对国外先进技术的引进、消化、吸收,推
动了我国综掘机械化的发展。但当时引进的掘进机技术属于70 年代的水平,设备功率小、
机重轻、破岩能力低及可靠性差,仅适合在条件较好的煤巷中使用,加之国产机制造缺陷,
在使用中暴露了很多问题。国内进一步加强对引进机型的消化吸收工作,积极研制开发了适
合我国地质条件和生产工艺的综合机械化掘进装备。经过近30 年的消化吸收和自主研发,
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目前,我国已形成年产1000 余台的掘进机加工制造能力,研制生产了20 多种型号的掘进机,
其截割功率从30kW 到200kW ,初步形成系列化产品,尤其是近年来,我国相继开发了以
EBJ-120TP 型掘进机为代表的替代机型,在整体技术性能方面达到了国际先进水平。基本能
够满足国内半煤岩掘进机市场的需求,半煤岩掘进机以中型和重型机为主,能截割岩石硬度
为f=6~8,截割功率在120kW 以上,机重在35t 以上。煤矿现用主流半煤岩巷悬臂式掘进
机以煤科总院太原研究院院生产的EBJ-120TP 型、EBZ160TY 型及佳木斯煤机厂生产的
S150J 型三种机型为主,占半煤岩掘进庆滚拦机使用量的80%以上。
然而,国内目前岩巷施工仍以钻爆法为主,重型悬臂式掘进机用于大断面岩巷的掘进在
我国处于试验阶段,但国内煤炭生产逐步朝向高产、高效、安全方向发展,煤矿技术设备正
在向重型化、大型化、强力化、大功率和机电一体化发展,新集能源股份公司、新汶矿业集
团、淮南矿业集团及平顶山煤业集团公司等企业先后引进了德国WAV300、奥地利AHM105、
英国MK3 型重型悬臂式掘进机。全岩巷重型悬臂式掘进机代表了岩巷掘进技术今后的发展
方向。
虽然三一重装去年推出了国内第一台EBZ200H 型硬岩掘进机,但国产重型掘进机与国
外先进设备的差距除总体性能参数偏低外,在基础研究方面也比较薄弱,适合我国煤矿地质
条件的截割、装运及行走部载荷谱没有建立,没有完整的设计理论依据,计算机动态仿真等
方面还处于空白;在元部件可靠性、控制技术、在截割方式、除尘系统等核心技术方面有较
大差距。
1.2 本设计的主要研究内容
本论文的研究内容有:根据给定的设计要求和目的,按照中国煤炭行业标准和行业设计
规范,进行纵轴式掘进机的总体方案设计与液压系统设计。
主要有以下几个方面:
a. 按行业标准MT138—1995《悬臂式掘进机的型式与参数》,MT238.3—2006《悬臂
式掘进机|第3 部分|通用技术条件》,结合工作要求和设计目的,确定掘进机的总体型式和
总体参数;
b. 分析整个工作部件的工作原理,给出机械传动系统图和绘制整体配置图;
c. 为实现工作要求,进行了整体液压系统原理设计,形成本掘进机的液压系统原理图;
d. 对截割部、行走机构、装载机构、中间运输机构进行载荷分析,确定各部分的载荷,
为进行液压系统各执行元件的设计提供依据。这里通过计算确定了8 个马达和11 个油缸的
主要参数;
e. 重点选取伸缩油缸进行详细的结构设计,确定缸筒壁厚度,缸体外径,进出口布置,
工作行程,平底缸盖厚度,活塞宽度,最小导向长度,缸体长度等,并进行了强度,刚度和
稳定性校核;
f. 进行液压系统参数计算,由各回路的流量、工作压力,完成液压系统参数计算,确定
泵站的主要技术参数,确定6 个小系统所需要的6 个泵及其各自的功率,并综合确定泵站电
机的功率参数。同时,由6 个小系统的总体最大流量,确定油箱容积。进行液压系统的性能
验算,确定整个系统的效率、产生的热量和温升,以评估系统的优越。并做了液压缸的工作
速度验算,保证系统工作的顺利进行。
g. 按照规范进行了掘进机的通过性与稳定性分析。
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2 掘进机总体设计与液压系统设计的理论基础与设计规范
2.1 掘进机型式的基本参数要求
根据MT238.3—2006《悬臂式掘进机|第3 部分|通用技术条件》,确定掘进机型式的基
本参数。
表2-1 掘进机型式的基本参数[1]
Tab.2-1 Table of the basic parameters of roadheader models
机型
技术参数 单位
特轻 轻 中 重 超重
切割煤岩最大
单向抗拉强度 MPa ≤ 40 ≤ 50 ≤ 60 ≤ 80 ≤ 100
煤,m3 / min 0.6 0.8 — — —
生产能力 煤夹
矸,m3 / min
0.35 0.4 0.5 0.6 0.6
切割机构功率 kW ≤ 55 ≤ 75 90~132 > 150 > 200
适应工作最大
坡度(绝对值)
不小于
(·) ±16 ±16 ±16 ±16 ±16
可掘巷道断面 ㎡ 5~12 6~16 7~20 8~28 10~32
机重(不包括转
载机)
T ≤ 20 ≤ 25 ≤ 50 ≤ 80 > 80
2.2 掘进机的截割头载荷计算公式
截齿截割岩石的阻力产生了截割力, 其值与被切削的岩石有关, 也与截齿的形状和切深
有关。这些参数大多通过假岩壁截割试验取得, 所需截割力的近似计算按式(2-1)求得
K
P h
c
c z
c cos ( / 2)
0.016 2
2
β
σ
= π [2] (2-1)
式中: c P —平均截割力, kN;
c h —切屑厚度(截齿截割煤岩体的深度) , mm;
z σ —岩石的抗拉强度, MPa;
c β —截齿的刀具角, °;
K —岩石的脆性系数, D z K = σ /σ , 其中D σ 为岩石的抗压强度。在K 取值
为10 左右时,本公式准确性比较高。
2.3 纵轴式掘进机的截割头每个截齿的最大切割厚度计算公式
对于纵轴式掘进机截割头,每个截齿的最大切削厚度可由式(2-2)计算求得:
h V n m c b 0 = / [2] (2-2)
式中: b V —截割头牵引速度(或摆动速度),mm/ min ;
0 n —截割头的转速, r / min ;
m—在一条截线上的截齿数。
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2.4 工况分析及载荷计算公式
对于液压缸,外负载为:
c f i F = F + F + F [3] (2-3)
式中: F —工作负载;
f F —摩擦负载;
i F —惯性负载。
对于液压马达,外负载为:
n f i M = M + M + M [3] (2-4)
式中: M —工作负载扭矩;
f M —摩擦阻力矩;
i M —惯性力矩。
3 纵轴式掘进机总体设计
悬臂式掘进机主要由截割、行走、装运、装载四大机构和液压、水路、电气三大系统组
成,并通过主体部将各执行机构有机的组合于一体。总体方案设计主要是进行掘进机的选型
和总体参数的确定。根据任务书的要求,按行业标准MT138—1995《悬臂式掘进机的型式
与参数》,MT238.3—2006《悬臂式掘进机|第3 部分|通用技术条件》选定机型类别为重型
掘进机。按照行业的设计规范和使用的情况,确定各部件的驱动方式和连接结构。这里除了
截割头使用电机驱动外,其余的都采用液压驱动。
本掘进机的总体设计,主要包括以下内容:
1、据设计任务书选择机型及各部件结构型式。
2、定整机的主要技术性能参数,包括尺寸参数、重量参数、运动参数和技术经济指标。
3、按照总体设计的性能要求,确定整机系统的组成及它们之间的匹配性以及各个部件
的主要技术参数。
4、进行必要的总体计算,并绘制传动系统图和总体配置图。
切割头采用圆锥形式,按行业标准MT477-1996《YBU 系列掘进机用隔爆型三相异步电
动机》选取截割电机,减速机采用二级行星减速器。内伸缩式结构紧凑、尺寸小、伸缩灵活
方便,因此采用内伸缩式截割头。耙装部机构采用弧形三齿星轮式,有左右两个,对称布置。
输送机构,采用刮板链式输送机,由机尾向机头方向倾斜向上布置。转载机采用胶带输送机
的形式。行走机构采用履带式,驱动方式由液压马达驱动,可在底板不平或者松软的条件下
工作。采用喷雾式除尘,综合使用内喷雾形式和外喷雾形式。
掘进机的总体参数,是指主要性能参数,它表示了掘进机特性的指标。掘进机的总体参
数有:机重、外形尺寸、可掘断面、生产率、截深、摆动速度、切割力等。
确定的主要参数如表3-1:
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表3-1 主要技术参数
Tab.3-1 main technical parameters
总体参数
总体长度 总体宽度 总体高度 总重 卧底深度
8.7 m 2.8 m 1.8 m 45 t 200 mm
爬坡能力 截割硬度
±16° ≤60 Mpa
截割范围
高度 宽度 面积
4.5 m 5.6 m 22.6 ㎡
截割部
截割头形状 截割头转速 截割头伸缩量 隔爆型三相电动机喷雾
圆锥台形 46 r/min 550 mm
YBUD2-132-4 隔
爆,水冷方式,1 台
内、外喷雾方式
水平回转角 上摆角 下摆角
33° 32° 28°
铲板部
装载形式 装载宽度 星轮转速 装载能力 铲板卧底
三齿星轮式 2.8 m 28 r/min 230m3 /h 300 mm
铲板抬起
340 mm
刮板输送机
运输形式 溜槽宽度 链速 龙门高度 张紧形式
双边链刮板式 540 mm 0.90 m/s 360 mm 油缸张紧
行走部
形式 履带宽度 制动方式 接地比压 行走速度
履带式 450 mm 摩擦离合器制动 0.14 MPa 0-5/10m/min
接地长度 张紧形式
3.3 m 油缸张紧
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在本总体方案设计的最后,给出了本掘进机的传动系统图和总体配置图。
确定的掘进机的传动系统图如图3-1:
7 8 9 10 11 12
19 17 18
1 2 3 4 5 6
13
16
14
15
图3-1 掘进机的传动系统
Fig.3-1 The drive system of roadheader
1—内齿轮 2—中心轮 3—二级中心轮 4—行星轮 5—电动机 6、7—圆锥齿轮 8—链轮
9—链轮轴 10—内齿轮 11—二级行星减速机 12—齿轮 13—油马达 14—齿轮 15—齿圈 16—
油马达 17、18—涡轮蜗杆 19—星轮
4 掘进机液压系统设计
液压系统设计在明确基本要求的基础上,进行工况分析,工作负载计算,拟订液压系统
图。在进行各回路的设计之后,确定总体工作原理图,再进行各回路的执行元件的设计计算。
这里进行了截割部、行走机构、装载部、中间运输机构的载荷分析,详细确定了各部分的工
作情况,载荷大小,公式和分析方法来源于中国煤炭行业标准和中国煤炭科学研究院的研究
成果。由此确定了各部件的驱动方式和驱动元件的参数,包括8 个马达的技术参数和11 个
油缸的主要尺寸确定。
重点选取伸缩油缸进行详细的结构设计,确定缸筒壁厚度,缸体外径,进出口布置,工
作行程,平底缸盖厚度,活塞宽度,最小导向长度,缸体长度等,并进行了强度,刚度和稳
定性校核。
完成液压系统参数计算,确定泵站的主要技术参数,通过计算确定6 个小系统所需要的
6 个泵及其各自的功率,并综合确定泵站电机的功率参数。同时,由6 个小系统的总体最大
流量,确定油箱容积。
进行液压系统的性能验算,确定整个系统的效率、产生的热量和温升,以评估系统的优
越。并做了液压缸的工作速度验算,保证系统工作的顺利进行。
本设计确定的主要液压系统参数如表4-1。
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表4-1 主要液压系统参数
Tab.4-1 main hydraulic system parameters
泵站
三联泵1 三联泵2 系统额定压力 油箱容量
电机额定功

电机工作转

CBZ2063/63/32 CBZ2063/50/32 16 MPa 640 L 110 kW 1450 r/min
电机额定电压
AC1140V
装载回路
马达型号 泵型号 系统工作压力 泵提供流量 泵工作功率
马达额定工
作转速
2 个NHM1200 CBZ2063 16 MPa 77.6 L/min 24.4 kW 28 r/min
中间运输回路
马达型号 泵型号 系统工作压力 泵提供流量 泵工作功率
马达额定工
作转速
NHM400 CBZ2063 16 MPa 77.6 L/min 24.4 kW 87.2 r/min
行走回路(左、右)
马达型号 泵型号 系统工作压力 泵提供流量 泵工作功率
马达额定工
作转速
NHM175A CBZ2032 16 MPa 45.5 L/min 17.8 kW 280 r/min
转载机与水泵回路
装载机马达 水泵 系统工作压力 串联回路流量泵工作功率
马达额定工
作转速
BM-E630 CBZ2050 16 MPa 77.64 L/min 24.4 kW 87.2 r/min
泵—缸回路
泵型号 系统工作压力 泵提供流量 泵工作功率
CBZ2050 16 MPa 61.63 L/min 19.3 kW
本设计确定的油缸的参数如表4-2。
表4-2 油缸的主要参数
Tab.4-2 main parameters of fuel tank
伸缩油缸1 个
油缸驱动力 杆径 内径 无杆腔有效面积 有杆腔有效面积 工作最大流量
29.7 kN 80 mm 125 mm 123 cm2 72.5 cm2 25.3 L/min
升降油缸2 个
油缸驱动力 杆径 内径 无杆腔有效面积 有杆腔有效面积 工作最大流量
410.4 kN 110 mm 180 mm 254 cm2 159 cm2 13.3 L/min
回转油缸2 个
油缸驱动力 杆径 内径 无杆腔有效面积 有杆腔有效面积 工作最大流量
440.9 kN 110 mm 180 mm 254 cm2 159 cm2 8.3 L/min
履带行走机构张紧油缸2 个
油缸驱动力 杆径 内径 无杆腔有效面积 有杆腔有效面积
106.7 kN 63 mm 100 mm 78.5 cm2 47.4 cm2
铲板油缸2 个
油缸驱动力 杆径 内径 无杆腔有效面积 有杆腔有效面积 工作最大流量
89 kN 63 mm 100 mm 78.5 cm2 47.4 cm2 15.5 L/min
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伸缩油缸结构设计得出的主要参数如表4-3。
表4-3 伸缩油缸的重要参数
Tab.4-3 main parameters of extendable fuel tank
缸筒壁厚度 缸体外径 进出口布置行程 平底缸盖厚度最小导向长度 缸体长度
13.5 mm 152 ㎜
螺纹连接
M33×2
550 mm 12 ㎜ 230 mm 720 ㎜
液压系统的性能参数如表4-4。
表4-4 液压系统的主要性能参数
Tab.4-4 the main performance parameters of hydraulic system
系统效率 系统热量 系统温升
0.218 68.3×103 W 14.15 oC
5 本掘进机液通过性与稳定性分析
稳定性是指掘进机在规定方向行走和工作时不发生翻倒或侧滑的能力。它不仅关系到行
走和工作的安全、机器的生产率,而且还直接影响截齿、机械联接与传动元件、以及电气元
件和液压元件的寿命,是评价悬臂式掘进机使用性能的一项重要指标,只有具有良好的稳定
性,才能保证机器性能的充分发挥。本设计按照规范进行了掘进机的通过性与稳定性分析。
这是评估掘进机的综合性能的重要指标,是最终确定本掘进机的是否可以出产的重要依据。
通过性参数如表5-1。
表5-1 通过性参数
Tab.5-1 the parameters of through performance
离地最小间隙 接地比压 适应巷道坡度
253 mm 0.14Mpa ±16°
稳定性参数有:
(一) 静态稳定性计算结果如表5-2。
表5-2 静态稳定性参数
Tab.5-2 static stability parameters
极限倾翻角
上山(坡)极限倾翻角下山(坡)极限倾翻角横向极限倾翻角
下滑临界坡度角
40° 31° 36° 45°
(二) 动态稳定性计算结果如表5-3。
表5-3 动态稳定性参数
Tab.5-3 dynamic stability parameters
不同截割情况的稳定比
纵向截割(上下截割)
当截割头向上截割时 当截割头向下截割时
横向截割(左右截割) 轴向钻进
K = 3.8 K = 1.8 K = 2.3 K = 3.4
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6 结语
本设计主要是根据掘进机的设计要求和用途,进行本掘进机总体方案设计和液压系统设
计,确定掘进机型号为EBZ132,能够满足中低硬岩、煤层的经济截割,切割能力较强,应
用范围也很广泛,不只在井下采掘作业,也可以在工程建筑里面的航道掘进。EBZ132 整机
结构紧凑,布局合理,机重与截割功率匹配,接地比压小,地隙大,适应性强。

什么是巷道掘进?

悬臂式掘进机(boom-type roadheader)是一种能够完成截割、装载、转载煤岩,并能自己行走,具有喷雾灭尘等功能的巷道掘进联孝谨合机组,悬正迹臂式部分断面掘进机在煤矿地下巷道施工中得到了广泛的应用,随着社会经济的不断发展,科技的进步和人民生活水平的不断提高,要求巷道施工向安全、优质、高效、无人化方向发展,加强掘进机向智能化方向发展是一个大的趋势,未来的矿山机械将全面装备融合电子化、自动化、巧清基机器人化为一体的机电一体化技术。
本文主要论述悬臂式掘进机的智能化发展方向的以下四个方面的内容:1.掘进巷道的断面自动成形;2.掘进机行走系统的智能控制;3.恒功率控制;4.感应自适应系统

掘进机工作原理

工作原理:随着行走机构向前推进,工作机构中的切割头不断破碎岩石,并将碎岩运走。在推进油缸的轴向压力作用下,电动机驱动滚刀盘旋转,将岩石切压破碎,其周围有勺斗,随转动而卸到运输带上。硬岩不需支护,软岩支护时可喷射、浇灌混凝土或装配预制块。

掘进机的刀盘工作机构是在隧洞全断面上切割岩层的滚刀盘,分平面滚刀盘和球面滚刀盘两种。盘上装有数十把滚刀,布置形式有同心转轴式、行星转轴式等多种。刀盘工作机构用挡板与其他部分隔开。挡板前设有喷雾装置、吸尘设备,用枣森以除尘。挡板后方有驾驶室,内有隔声设备,以及液压操纵阀和激光导向设备,便于按隧道的设计轴线控制掘进机走向。

掘进隧洞时,电动机驱动各个传动机构,使工作机构的滚刀盘旋转,并由液压油缸将滚刀压向工作面岩壁。在轴向推进力作用下,所有滚刀的刀锋抵紧岩壁并不断滚动,此时岩石被刀锋的挤压力破碎,整个工作面岩壁被刻划出同心圈(或是内摆线)的沟槽和岩圈;同时,滚刀两侧启液的楔面挤紧沟槽所产生的侧向力将岩圈剪切碎裂。落下的石碴,由几个连续旋转的装碴铲斗轮流铲起,在转到最高位置时,卸入带式转载机的受料槽,再转载到轨道矿车,运出洞外。

扩展资料:

掘进机特点:掘进机的功率强大,又是联合作业,故掘进速度高;同时还具有洞壁匀整,超挖量小(仅为钻爆法的1/4),能节省衬砌材料;又因不用爆破,不致扰动周围岩层,以及操作自动化,并能保证施工安全等优点。其缺点是机体庞大,且专用性强,而无法适应不同形状、不同尺寸的隧洞断面;工作中维修也较困难;施工初期投资高,故掘进短隧洞不经济。

掘进机应用:掘进机已成功地应用于硬粘土、页岩、砂岩、石灰岩、花岗岩等岩质地层的隧洞施工,且水平和倾斜隧洞均能使用;掘进的隧洞直径自2.4米至10.8米。自20世纪50年代出现隧洞掘进机以来,已应用于矿山运输巷道、引水和泄水隧洞、交通用山岭隧道和水底隧道及原子能工程用的洞室等。

中国自60年代中期开始研制,经过近二十年来的使用与改进,主机结构已基本定型,技术性能日臻完善,已能有效地用盘形滚刀掘进抗压强度为200兆帕的中硬岩层;用球齿(碳化钨)滚刀掘进抗压强度为250兆帕的硬岩。对抗压强度超过300兆帕的极硬岩层,则因刀具磨损剧烈,在经济上不合理。当前,正在对悄岩物掘进机的刀具寿命和破岩机理作进一步研究,并试验用高压射流作辅助破岩。

参考资料来源:

百度百科-隧洞掘进机

百度百科-隧道掘进机

百度百科-掘进机

煤矿巷道掘进技术论文(2)

掘进技术论文篇二
煤矿掘进工程技术研究
摘要:随着社会与经济的高速发展,为了追求利益,大量的能源被浪费,如何充分利用资源在当今成为热门研究方向,而我国作为一个煤炭大国,这里就煤炭的采掘展开研究,对现有的挖掘技术进行归纳分析,并找出挖掘的各项技术和方法上的问题与不足,从而得出高效、高利用率、低能耗、环保的挖掘方式方法,并应用到实际开采中。
关键词:掘进技术;掘进设备;掘进效率
1.煤炭掘进的现状
我国的煤炭业主要采用井工开采方式,2005年国有煤矿企业的原煤产量有90.72%是通过井工开采而来。我国地理条件多为山岭,造成煤层的贮存条件复杂、多样,煤层的厚度参差不齐,分布在表层零点几米到地下几十米之间,为了开采煤炭资源,通常需要挖掘大量的煤矿井道。2005年原国有重点煤矿挖掘总进尺为7464.6km,煤矿的采煤尺寸深度为6300多km,煤占总比的84.6%;而同年原国有重点煤矿的机械化综掘进尺为1931.4km,占总比的25.87%,挖掘的累积量不及总数的三分之一。目前为止,原国有重点煤矿采煤工作面有1402个,为保证其正常生产交接,共开展了3986个掘进工作面,其中开拓工作面有1038个,掘进工作面与回采的工作面比例为3:1,为了促使采掘机械化的同步发展,满足当前五百多个综采工作面的需求,综掘机械化程度赢达到50%以上。当下,随着社会科学和技术的不断发展,煤矿掘进工程技术与时俱进地更新换代,年产量过千万吨级的极其已经在国内先行试水使用,大大提高了煤矿的采集效率和开采量,使得煤矿掘进工程技术愈发成为一种高效率、低消耗的绿色开采技术。
2.掘进方法技术
目前我国煤巷高效掘进的主要方式有3种:第一种是适用于高效高产的煤矿技术,仅仅在少数矿区使用,尚处于实验阶段;第二种是利用连续采煤机与锚杆钻车配套挖掘作业,此种采掘方式多用于我国神东、万利及鄂尔多斯等矿区,在掘进采煤机连续采掘的状态下,实行多巷掘进并交叉换位施工的采掘方式,应用相对第一种较为广泛;第三种称为煤巷综合机械化掘进,这种采掘方式在我国重点煤矿作业面中得到广泛应用,主要是通过悬臂式掘进机与单体锚杆钻机配合作业。
2.1 发烂谈渣掘适用于高效高产的煤矿技术
为了适应锚杆支护技术的快速发展,从而实现煤巷快速高效掘进,世界各个主要采煤国家的快速掘进装备都在不断发展进步,作为掘锚一体化设备的掘锚机组恰恰适用于高效高产的煤矿井巷,满足其高效掘进的要求,这种新机型的研发是建立在悬臂式掘进与连续采煤机的基础上。在工艺原理上,高效高产的煤矿技术采用的掘锚一体化设备使得掘进技术一条龙式进展,大大减少了煤矿生产掘进的作业时间,减少了掘进机器的使用,从以前的掘进和支护两台饥悄机器减少为掘进和支护在同一台机器上完成。当前主流掘锚机组分为两类:第一种是悬臂式掘进机机载锚杆机的掘锚机;第二种则是以连续采煤机为基础的掘锚机组。
2.2 连续采煤机的应用
作为及落煤、装载及移动于一体的综合机械化采掘设备――连续采煤机,它是一种具有较大截割宽的采掘机,主要以短壁开采,矩形断面的双巷或多巷进行快速掘进,在国外应用广泛,是现代高产高效矿井挖掘设备中的佼佼者。该种设备最早于1979年引入我国,由最初的单机发展到如今的成套设备,主要用于大断面煤巷的挖掘及短壁开采
2.3悬臂式掘进机的使用
悬臂式掘进机作为煤巷综合机械化掘进的关键性设备,其综合性能适用于我国现阶段国情,在提高掘进工作效率以及掘进尺寸方面发挥着重要作用。该项技术主要是将悬臂式掘进机、可伸缩带式输送机、转载机、单体锚杆钻机、通风除尘设备以及供电系统相结合,从而形成综合机械化掘进链。如今我国对于该种设备的年产量已超千余台,并根据实地情况研发制造了二十多种型号的机种,已形成系列化产品的雏形,大体满足了国内市场的需求。
3.掘进管理技术
在煤矿资源的挖掘过程中,先进的挖掘设备固然起着重要作用,但采用新的管理方式也具有重要的现实意义,侍梁通过先进的管理技术也可以形成生产力,在提高产量的前提下保证工程的安全可靠性。高效率并且具有实际应用价值的掘进管理技术包括以下几个方面:
3.1信息管理技术
对于任何一项管理技术而言,作为最基础的管理数据,信息的采集尤为重要。煤炭资源开采的最根本目的在于经济利益,影响煤炭价格变动的因素很多,譬如:交通运输成本、国际国内市场需求、政治因素、新型替代能源等,因此煤炭价格数据的及时采集更新显得尤为重要,根据价格的变动,若是提早发现其呈上升涨幅状态,增加开采量,则会大幅增长利润;同理可得,若是发现价格下跌,从而降低煤炭的开采量,则可降低因价格暴跌所带来的损失;若是在价格变动方面能掌握第一手信息,那么相对其他开采者而言,则具有策略优势,可预先制定相应措施,从而尽可能的降低风险,增长利润。其他方面,运输成本会根据汽油价格、道路情况、船只的变动的情况而变化,最终附加到煤炭成本价格上;世界范围内的竞争和需求、进出口税收的标准、各国相关政策的规定等等也会影响煤炭进出口的价格浮动。煤炭价格的高低从某些方面体现出世界经济的条件等情况。
3.2 安全管理技术
任何工程项目中最重要但又最容易被忽视的则是安全生产问题,管理者往往为了追求利益最大化,开采者往往因为惰性而不规范化操作,最终造成重大事故而导致井道坍塌、人员伤亡的惨剧,不仅对企业名誉造成损伤,也大大增加了企业意外支出成本。历年发生的矿难中,最常见也是危害最大的事故主要分为两类:矿井渗水事故和井道易燃气体爆炸事故。针对矿井渗水事故,一方面从设备着手,通过对设备的强化管理,采取定期检查排水系统方式,检测排水管是否有漏水、堵塞等隐患;检测排水泵是否故障,有无替代排水泵和替换应急电源,以及备用泵和备用应急电源是否能正常运行等等。另一方面,从人员安全意识着手,制定健全的安全规章制度和完整的安全规章体系,通过完善甘泉考核机制,并确定年度安全目标,来将安全责任落实到个人。
3.3 人员管理技术
任何工程项目中,最终执行者还是人本身,机器设备、管理技术只是起辅助作用。在煤炭挖掘工程中,人员更是重中之重,人员不仅仅是煤矿的开采者,其整体素质也影响着煤矿企业产品的产量和质量,代表着同行业的核心竞争力之一。首先,采取从上而下的管理制度,管理者必须以身作则,其素质影响到整个团队。加强管理管理者的自身素质和能力主要包括以下几个方面:(1)管理者对信息技术的理解水平;(2)管理者对紧急事故的处理和应变能力;(3)管理者对新型工具的实际应用水平;(4)管理者对安全措施的灌输和督促;(5)管理者对人员调动情况清楚且合理;(6)管理者的行业素质等等。其次,强化员工的基本素质,比如强化员工的安全防患意识;强化员工的自检能力,以及强化员工的逃生技能、自救能力等等。总而言之,以人为本,人员管理制度是所有技术实施的基础和前提。
4.结论
随着社会的飞速发展,不断有新型能源被开发,但目前而言,煤炭资源在我国主要开采能源中仍旧占据重要组成部分,况且我国作为一个人口大国,在能耗的方面对煤炭的需求量也居高不下。在当前社会背景下,对于高性价比的煤炭资源而言,如何选择高效率、使用成本低、安全可靠的开采方式及高效管理方法技术则显得尤为重要。
参考文献:
[1]李建民,章之燕,于景泉 快速高效机械化综合配套作业线在大断面岩巷施工中的应用[J] 煤矿机电,2010(5)
[2]柴敬,张征,高习海,等 石嘴山二矿煤巷综掘技术[J] 煤炭科学技术,2011(4)
[3]杨春海 煤巷快速掘进和支护装备的应用及发展[C]//2007 短壁机械化开采专业委员会学术研讨会论文集,2009
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