第二章 礦山采掘機(jī)械設(shè)備選型設(shè)計(jì)

第二章礦山采掘機(jī)械設(shè)備選型設(shè)計(jì)第一節(jié)設(shè)計(jì)任務(wù)及原始資料一、設(shè)計(jì)任務(wù)根據(jù)采煤工作面設(shè)計(jì)生產(chǎn)率及煤層條件，正確選擇采煤機(jī)械。根據(jù)煤層條件、頂?shù)装逍再|(zhì)及力學(xué)性質(zhì)，合理選擇采煤工作面支護(hù)設(shè)備。3、根據(jù)地質(zhì)構(gòu)造及礦井巷道布置情況，正確選擇掘進(jìn)機(jī)械和裝載設(shè)備。二、設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)掌握的原始資料礦井、采區(qū)、工作面的生產(chǎn)能力；煤層條件及開(kāi)采的有關(guān)參數(shù)；煤的實(shí)體密度及力學(xué)性質(zhì)；地質(zhì)構(gòu)造及頂?shù)装逍再|(zhì)；特殊開(kāi)采要求；礦井沼氣等級(jí)及涌出情況。第二節(jié)采煤機(jī)械的選擇計(jì)算機(jī)械化采煤工作面的生產(chǎn)能力主要取決于采煤機(jī)械的落煤能力。因此，根據(jù)不同的煤層條件，正確選用采煤機(jī)械，對(duì)提高工作面產(chǎn)量、節(jié)約能耗及安全生產(chǎn)是十分重要的。一、對(duì)采煤機(jī)械的基本要求在采煤機(jī)選型時(shí)應(yīng)盡量滿足以下基本要求：1、功能方面的要求采煤機(jī)械主要完成采煤工藝的落煤和裝煤這兩道工序，因此，采煤機(jī)械的工作機(jī)構(gòu)必須有足夠的落煤和裝煤能力，高度能調(diào)節(jié)，能量消耗小，割下的煤塊度大，截煤過(guò)程中產(chǎn)生的煤塵少，能自開(kāi)缺口等等。2、適應(yīng)性方面的要求采煤機(jī)械必須適應(yīng)給定的煤層厚度、硬度、煤層傾角、圍巖條件等要求。3、性能方面的要求采煤機(jī)械的性能應(yīng)當(dāng)滿足工作面設(shè)計(jì)的要求。如采煤機(jī)械的生產(chǎn)率必須滿足工作面產(chǎn)量要求，并具有足夠的牽引力和牽引速度；截割速度應(yīng)滿足煤的塊度和降低煤塵含量的要求；截深應(yīng)滿足控頂距及支架移動(dòng)步距的要求。4、安全及勞動(dòng)保護(hù)方面的要求采煤機(jī)械要有可靠的噴霧降塵裝置和完善的安全保護(hù)裝置。如電動(dòng)機(jī)恒功率自動(dòng)調(diào)速、液壓自動(dòng)調(diào)速、高低壓保護(hù)、回零保護(hù)、油溫保護(hù)、冷卻水保護(hù)等裝置；電氣設(shè)備必須防爆；當(dāng)煤層傾角較大時(shí)，應(yīng)有安全防滑措施等等。采煤機(jī)械的各種操縱按鈕、手把的布置便于司機(jī)安全可靠的操作，必要時(shí)應(yīng)設(shè)置閉鎖裝置，以防止誤操作。5、經(jīng)濟(jì)性和可靠性方面的要求采煤機(jī)械是機(jī)械化采煤的關(guān)鍵設(shè)備，它的維護(hù)費(fèi)用在噸煤成本中所占比例相當(dāng)大。因此，采煤機(jī)械必須有良好的可靠性和經(jīng)濟(jì)性，以保證安全、高效、經(jīng)濟(jì)的運(yùn)行。二、采煤機(jī)械的選擇1、根據(jù)煤層厚度選擇采煤機(jī)械根據(jù)開(kāi)采技術(shù)要求，將煤層厚度分為三類：從最小開(kāi)采厚度至1.3m為薄煤層；1.3～3.5為中厚度煤層；3.5m以上為厚煤層。煤層厚度決定著所需采煤機(jī)的最大采高、最小采高、機(jī)面高度、過(guò)煤高度以及電動(dòng)機(jī)功率大小等?，F(xiàn)有滾筒采煤機(jī)適應(yīng)性很寬，可用來(lái)開(kāi)采不同硬度（煤的最堅(jiān)硬度系數(shù)可達(dá)f=4～5或抗壓強(qiáng)度限達(dá)56MPa），煤層厚度為0.65～4.5m的緩傾斜煤層。鏈牽引采煤機(jī)設(shè)置防滑裝置可用于35o甚至更大傾角的煤層；無(wú)鏈牽引采煤機(jī)最大可用于40o～50o傾角的煤層。當(dāng)最小采高在0.65～0.8m時(shí)，只能選用爬地板采煤機(jī)，如K-103型采煤機(jī)，EDW-170-LN型采煤機(jī)。當(dāng)采高在3m左右的中厚煤層時(shí)，開(kāi)采這類煤層的機(jī)采技術(shù)比較成熟，工作面效益好，采煤機(jī)的型號(hào)也比較多，如MLS3-170（2×170）、MXA-300/3.5、MG300-W（2×300）、ZGC-300、EDW-300-L、DTS-300型等。當(dāng)采高在3.5～4.5m左右的厚煤層時(shí)，采煤機(jī)有MG300-W（2×300）、MXA-300/45、AM-500型、EDW-600-L等。當(dāng)采高在1.1～1.2m左右時(shí)，煤質(zhì)中硬，應(yīng)選用單滾筒采煤機(jī)。如DY-150、BD-100、MLQ3-100型等當(dāng)采高在1.3～2.5左右時(shí)，應(yīng)選用雙滾筒采煤機(jī)，如MG-150-W、MG-150或單滾筒MLD1-170型等。2、根據(jù)煤的力學(xué)性質(zhì)選擇采煤機(jī)煤的力學(xué)性質(zhì)主要包括煤的堅(jiān)硬系數(shù)f、抗壓強(qiáng)度、截割阻抗A、韌性、層理和節(jié)理的發(fā)展?fàn)顩r、夾石含量和分布等。這些因素關(guān)系到選擇采煤機(jī)械的工作機(jī)構(gòu)形式和采煤機(jī)的功率大小。根據(jù)煤的堅(jiān)硬系數(shù)f和截割阻抗A，將煤分為三類：軟煤—f≤1.5，A<180N/mm；中硬煤—f=1.5～3.0，A=180～240N/mm；硬煤—f≥3.0，A=240～360N/mm。各種刨煤機(jī)最適合開(kāi)采軟煤，特別是脆性軟煤；韌性中硬煤應(yīng)選用中等功率的滾筒式采煤機(jī)；脆性中硬煤宜選用中等功率的滑行刨煤機(jī)；硬煤必須選用大功率的滾筒式采煤機(jī)。滾筒式采煤機(jī)可截割各種不同硬度的煤層。3、煤層傾角對(duì)選擇采煤機(jī)械的影響根據(jù)開(kāi)采技術(shù)特點(diǎn)，將煤層傾角分為三類：00～250為緩傾斜煤層；250～450為傾斜煤層；450～900為急傾斜煤層。傾角小于100的煤層，對(duì)機(jī)械化開(kāi)采最為有利，一般不考慮采煤機(jī)械的防滑問(wèn)題。當(dāng)煤層傾角大于100時(shí)，一般要考慮采煤機(jī)械的防滑問(wèn)題。無(wú)鏈牽引采煤機(jī)，由于具有可靠的制動(dòng)裝置，牽引力又大，故可用在傾角400～540的采煤工作面。4、頂?shù)装逍再|(zhì)對(duì)選擇采煤機(jī)械的影響頂?shù)装逍再|(zhì)主要影響頂板管理和支護(hù)設(shè)備的選擇。因此，選擇采煤機(jī)時(shí)應(yīng)同時(shí)考慮選擇何種支護(hù)設(shè)備。例如，不穩(wěn)定頂板，控頂距應(yīng)盡量小些，應(yīng)選用窄機(jī)身采煤機(jī)和能超前支護(hù)的支架。底板松軟，不宜選用拖鉤式刨煤機(jī)、底板支承式爬地板采煤機(jī)和混合支承式爬地板采煤機(jī)，而應(yīng)選用靠輸送機(jī)支承和導(dǎo)向的滑行刨、懸臂支承式爬地板采煤機(jī)、騎溜子工作的滾筒式采煤機(jī)和對(duì)底版接觸比壓小的支架。5、滾筒式采煤機(jī)的參數(shù)選擇采煤機(jī)的主要參數(shù)包括：生產(chǎn)率、截深、滾筒直徑、機(jī)面高度、采高、調(diào)高范圍、臥底量、牽引速度、牽引力、截割速度以及裝機(jī)功率等。（1）采煤機(jī)的生產(chǎn)率采煤機(jī)的生產(chǎn)率分：理論生產(chǎn)率、技術(shù)生產(chǎn)率和實(shí)際生產(chǎn)率三種。理論生產(chǎn)率又稱最大生產(chǎn)率，它是指在給定條件下以最大參數(shù)運(yùn)行的生產(chǎn)率，其計(jì)算公式為Qt=60HBVgρ（2—1）式中H—采高，m；B—截深，m；Vg—給定工作面條件下可能的最大牽引速度，m/min；ρ—煤的實(shí)體密度，常取ρ=1.3～1.4，t/m。由上式可知，采煤機(jī)的理論生產(chǎn)率取決于煤層條件（H及ρ）和機(jī)器的參數(shù)（B和Vg）一般情況下，采高、密度和截深是一定的，因此，理論生產(chǎn)率主要取決于牽引速度。從這個(gè)角度講，在機(jī)器工作過(guò)程中，應(yīng)以盡可能大的牽引速度運(yùn)行，但是，牽引速度的增大要受到采煤機(jī)電動(dòng)機(jī)功率、滾筒裝煤能力以及移架速度等多方面因素的限制。采煤機(jī)理論生產(chǎn)率是選擇與采煤機(jī)配套的工作面刮板輸送機(jī)、轉(zhuǎn)載機(jī)、帶式輸送機(jī)運(yùn)輸能力為依據(jù)。一般工作面輸送機(jī)的運(yùn)輸能力應(yīng)略大于采煤機(jī)的理論生產(chǎn)率。技術(shù)生產(chǎn)率是指在除去采煤機(jī)必要的輔助（調(diào)動(dòng)機(jī)器、檢查機(jī)器、更換截齒、自開(kāi)缺口等）和排除故障所占用的時(shí)間后的生產(chǎn)率。其計(jì)算公式為Q=Qt·K1（t/h）（2—2）式中K1——與采煤技術(shù)上的可靠性和完備性有關(guān)的系數(shù)，一般K1=0.5～0.7。實(shí)際生產(chǎn)率是指采煤機(jī)每小時(shí)的實(shí)際產(chǎn)量，其計(jì)算公式為Qm=Q·K2（t/h）（2—3）式中K2——是考慮由于工作面其它配套設(shè)備的影響（如采區(qū)運(yùn)輸系統(tǒng)銜接不良、輸送機(jī)和支護(hù)設(shè)備出現(xiàn)故障等），處理頂、底板事故，勞動(dòng)組織不周等原因造成的采煤機(jī)被迫停機(jī)所占有的時(shí)間，一般K2=0.6～0.65。采煤機(jī)的實(shí)際生產(chǎn)率應(yīng)當(dāng)滿足工作面的計(jì)劃日產(chǎn)能力的要求。（2）截深截深是采煤機(jī)一次循環(huán)的推進(jìn)量，即一次截割煤層的深度。目前多數(shù)采煤機(jī)采用的截深為0.6m，薄煤層采煤機(jī)為了提高生產(chǎn)率，在條件允許的情況下可加大到0.75～1.0m。采煤機(jī)的截深應(yīng)與液壓支架的移動(dòng)步距相同，與金屬鉸接頂梁的長(zhǎng)度成整數(shù)倍。（3）滾筒直徑單滾筒采煤機(jī)一次采全高或薄煤層雙滾筒采煤機(jī)：D=Hmin—（0.1～0.3）Hmin（Hmin為最小采高）；中厚煤層使用的單滾筒采煤機(jī)：D=（0.55～0.6）Hmax（Hmax為最大采高）；雙滾筒采煤機(jī)的直徑應(yīng)略大于最大采高之半。注意：應(yīng)核算過(guò)煤高度C。中厚煤層C250mm～300mm；薄煤層中應(yīng)達(dá)到C200mm～240mm。（4）校核機(jī)面高度、臥底量、采高及調(diào)高范圍采煤機(jī)的機(jī)面高度是采煤機(jī)的一個(gè)重要參數(shù)。機(jī)器出廠時(shí)給出了采高范圍、幾種機(jī)面高度和相應(yīng)尺寸的底托架高度、配套輸送機(jī)溜槽高度等。用戶在選定機(jī)面高度、滾筒直徑后，應(yīng)按以下公式進(jìn)行校核采高范圍及臥底量，看能否滿足工作需要（圖2—1）。最大采高Hmax=A-+Lsinαmax+最小采高Hmin=A-+Lsinαmin+最大臥底量Kmax=A--Lsinβmax-最小臥底量Kmin=A--Lsinβmin-式中A——機(jī)面高度；h——電動(dòng)機(jī)高度；L——搖臂長(zhǎng)度；αmax、αmin——搖臂向上最大、最小擺角；βmax、βmin——搖臂向下最大、最小擺角；D——滾筒直徑。以上各尺寸在產(chǎn)品說(shuō)明書中均可查到。機(jī)面高度及滾筒直徑選定后，利用上式可驗(yàn)算能否滿足工作要求。為了提高采煤機(jī)的調(diào)高性能，最大采高與最小采高之比最好應(yīng)滿足=1.6～2.0為了適應(yīng)底板起伏不平的情況，采煤機(jī)割煤臥底量一般為K=100～300mm。若已知工作面最大采高Hmax，則根據(jù)上式可以確定機(jī)面高度A和底托架高度UA=Hmax+-（Lsinαmax+）U=A–h–S=Hmax-（+Lsinαmax++S）（2—4）式中S—輸送機(jī)槽幫高度。應(yīng)注意，底托架高度U太小，會(huì)使過(guò)煤空間高度C太小，會(huì)造成機(jī)身下面的煤流堵塞。一般過(guò)煤空間高度C應(yīng)為：對(duì)中厚煤層C≥250～300mm；對(duì)薄煤層C≥200～240mm。圖2-1滾筒式采煤機(jī)采高與機(jī)器尺寸關(guān)系（5）牽引速度牽引速度愈大，采煤機(jī)的生產(chǎn)率愈高，但相應(yīng)的電動(dòng)機(jī)負(fù)荷和牽引力也相應(yīng)增大。在頂板管理、輸送機(jī)運(yùn)輸能力以及采煤機(jī)電動(dòng)機(jī)功率允許的情況下，適當(dāng)提高牽引速度是合理的，這樣會(huì)增加產(chǎn)量。反之，應(yīng)降低牽引速度，防止電動(dòng)機(jī)過(guò)載，保證機(jī)器正常工作。目前，采煤機(jī)的最大速度一般為8～10m/min，截煤時(shí)，牽引速度一般不超過(guò)5～6m/min。最大牽引速度僅用于采煤機(jī)返程清理浮煤和空載調(diào)動(dòng)機(jī)器。（6）牽引力采煤機(jī)牽引力的大小取決于煤質(zhì)軟硬、牽引速度、煤層傾角、采高、機(jī)器質(zhì)量等因素。目前使用的鏈牽引采煤機(jī)的牽引力P（kN）與電動(dòng)機(jī)功率N（kW）間有以下關(guān)系P=（1.0～1.3）N無(wú)鏈牽引的采煤機(jī)由于要用到大傾角煤層，一般都是雙牽引部，故牽引力比鏈牽引的牽引力大一倍。（7）截割速度采煤機(jī)的截割速度是指滾筒上截齒齒尖的圓周切線速度，它與采煤機(jī)的牽引速度有著非常密切的關(guān)系。根據(jù)采煤機(jī)牽引速度的不同，截割速度一般在3～5m/s之間。（8）裝機(jī)功率采煤機(jī)裝機(jī)功率大約85～90%消耗在截割部，牽引部所消耗的功率占采煤機(jī)的一小部分。為了防止電動(dòng)機(jī)經(jīng)常處于過(guò)載狀態(tài)運(yùn)行，一般電動(dòng)機(jī)的功率都有一定的富余量。（9）采煤機(jī)質(zhì)量采煤機(jī)質(zhì)量的大小，會(huì)影響采煤機(jī)的穩(wěn)定性和牽引力的大小。常用采煤機(jī)的質(zhì)量M（t）與電動(dòng)機(jī)功率N（kW）之間有以下關(guān)系：M=（0.07～0.1）N第三節(jié)液壓支架的架型選擇及基本參數(shù)的確定正確選擇液壓支架的架型，對(duì)于提高綜采工作面的產(chǎn)量和效率，充分發(fā)揮綜采設(shè)備的效能，實(shí)現(xiàn)高產(chǎn)高效，是一個(gè)很重要的因素。在具體選擇架型時(shí)，首先要考慮煤層的頂板條件，表2－1就是根據(jù)國(guó)內(nèi)外液壓支架的使用經(jīng)驗(yàn)，列出的各種頂板條件下適用的架型。它是選擇支架架型的主要依據(jù)。表2－1適應(yīng)不同等級(jí)頂板的架型和支護(hù)強(qiáng)度老頂級(jí)別ⅠⅡⅢⅣ直接頂類別12312312344支架類型掩護(hù)式掩護(hù)式支撐式掩護(hù)式掩護(hù)或支撐掩護(hù)式支撐式支撐掩護(hù)式支撐掩護(hù)式支撐或支撐掩護(hù)式支撐或支撐掩護(hù)式支撐式采高小于2.5m時(shí)支撐掩護(hù)式采高大于2.5m時(shí)12340.2940.384(0.245)0.441(0.343)0.539(0.441)1.3×0.2941.6×0.2941.6×0.3431.6×0.4411.6×0.539>2×0.249>2×0.343>2×0.441>2×0.539應(yīng)結(jié)合深孔爆破，軟化頂板等措施處理采空區(qū)1230.4170.2450.3431.3×0.1471.3×0.2451.3×0.3431.6×0.1471.6×0.2461.6×0.343按采空區(qū)處理方法確定注：①括號(hào)內(nèi)的數(shù)字是掩護(hù)式支架的支護(hù)強(qiáng)度。表中所列支護(hù)強(qiáng)度在選擇時(shí)，可根據(jù)本礦情況允許有±5%的波動(dòng)范圍。②表中1.3、1.6、2分別為Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ級(jí)老頂?shù)姆旨?jí)增壓系數(shù)；Ⅳ級(jí)老頂只給出最低值2，選用時(shí)可根據(jù)本礦實(shí)際確定適宜值。一、選擇架型時(shí)應(yīng)考慮的一般因素1、煤層厚度煤層厚度不但直接影響到支架的高度和工作阻力，而且還影響到支架的穩(wěn)定性。當(dāng)煤層厚度大于2.5～2.8m(軟煤取下限，硬煤取上限)時(shí)，應(yīng)選用抗水平推力強(qiáng)且?guī)ёo(hù)幫裝置的掩護(hù)式或支撐掩護(hù)式支架。當(dāng)煤層厚度變化較大時(shí)，應(yīng)選用調(diào)高范圍大的支架。2、煤層傾角煤層傾角主要影響支架的穩(wěn)定性，傾角大時(shí)易發(fā)生傾倒、下滑等現(xiàn)象。當(dāng)煤層傾角大于10°～15°時(shí)，應(yīng)設(shè)防滑和調(diào)架裝置，當(dāng)傾角超過(guò)18°時(shí)，應(yīng)同時(shí)具有防滑防倒裝置。3、底板性質(zhì)底板承受支架的全都載荷，對(duì)支架的底座影響較大，底板的軟硬和平整性，基本上決定了支架底座的結(jié)構(gòu)和支承面積。選型時(shí)，要驗(yàn)算底座對(duì)底板的接觸比壓，其值要小于底板的允許比壓(對(duì)于砂巖底板，允許比壓為1.96～2.16MPa，軟底板為0.98MPa左右)。4、瓦斯涌出量對(duì)于瓦斯涌出量大的工作面，支架的通風(fēng)斷面應(yīng)滿足通風(fēng)的要求，選型時(shí)要進(jìn)行驗(yàn)算。5、地質(zhì)構(gòu)造地質(zhì)構(gòu)造十分復(fù)雜，煤層厚度變化又較大，頂板允許暴露面積和時(shí)間分別在5～8m2和20min以下時(shí)，暫不宜采用液壓支架。6、設(shè)備配套支架的寬度與工作面中部輸送機(jī)溜槽長(zhǎng)度一致；推移千斤頂?shù)男谐虘?yīng)比采煤機(jī)截深大100mm～200mm；全工作面的移架速度應(yīng)能跟上采煤機(jī)的落煤與牽引速度；支架前梁應(yīng)與機(jī)身寬度、采煤機(jī)截深相匹配，以滿足端面距的要求等。7、設(shè)備成本在滿足要求的前提下，應(yīng)選用價(jià)格便宜的支架。此外，對(duì)于特定的開(kāi)采要求，應(yīng)選用特種支架。二、在不穩(wěn)定頂板中選擇支架不穩(wěn)定頂板綜采工作面礦壓顯現(xiàn)特點(diǎn)是老頂來(lái)壓步距小，來(lái)壓強(qiáng)度低，直接頂穩(wěn)定性差，特別是端面難控制，移架影響范圍大，因而對(duì)支架有以下要求：1、初撐力高，支撐效率高，以減小頂板早期移動(dòng)量，提高端面頂板的穩(wěn)定性。2、選用四連桿機(jī)構(gòu)，使其雙紐線最佳段為支架的工作范圍，確保支架對(duì)端面有較強(qiáng)的控制能力。3、利用伸縮梁或可旋轉(zhuǎn)180°挑梁及時(shí)支護(hù)剛暴露出的頂板，減小頂板早期破壞，并利用頂粱側(cè)護(hù)板等裝置提高支架護(hù)頂能力，防止頂板巖塊竄入工作空間。4、設(shè)計(jì)有護(hù)幫裝置和完善的擋矸裝置，以減小煤壁片幫深度和面積，防止采空區(qū)矸石竄入工作空間。5、設(shè)置靈活快速的操縱閥，保證快速的鄰架操作移架。三、大采高工作面選擇支架隨著采高加大，老頂初次來(lái)壓和周期來(lái)壓步距均有增大，來(lái)壓強(qiáng)度劇烈。采高加大后，煤壁片幫的深度和面積也隨之加大，大采高支架的穩(wěn)定性和剛度十分重要，因而對(duì)支架有以下要求：1、應(yīng)有較高的初撐力和足夠富裕的工作阻力，并提高支架的剛度。2、支架的工作范圍應(yīng)處于四連桿機(jī)構(gòu)雙紐線的最佳段，支架對(duì)工作面端面有較強(qiáng)的控制能力，并利用外套式伸縮梁或可旋轉(zhuǎn)180o挑梁及時(shí)支護(hù)頂板。3、必須有完善的防倒防滑裝置，增加支架抗歪斜傾倒的穩(wěn)定性。必須裝備有效的防煤壁片幫裝置，提高煤壁穩(wěn)定性。4、盡量采用非插腿式底座，并加大底座面積，必要時(shí)可增加提底裝置。5、提高泵站壓力和流量，滿足數(shù)架支架成組快速移架或同時(shí)動(dòng)作的要求。四、液壓支架基本參數(shù)的確定1、支護(hù)強(qiáng)度和工作阻力支護(hù)強(qiáng)度取決于頂板性質(zhì)和煤層厚度，根據(jù)表2－1可以確定支護(hù)強(qiáng)度的大小。除此之外，支護(hù)強(qiáng)度也可根據(jù)下列公式估算MPa（2－5）式中K－作用于支架上的頂板巖石系數(shù)，一般取5～8。頂板條件好、周期來(lái)壓不明顯時(shí)取下限，否則取上限；H—采高，m；—頂板巖石密度，一般取2.310kg／m3。放頂煤支架的支護(hù)強(qiáng)度一般為0.5～0.7MPa。支架工作阻力P應(yīng)滿足頂板支護(hù)強(qiáng)度的要求，即支架工作阻力由支護(hù)強(qiáng)度和支護(hù)面積所決定。kN（2－6）式中F—支架的支護(hù)面積，m2。可按下式計(jì)算m2（2－7）式中L—支架頂粱長(zhǎng)度，m；C—梁端距，m；B—支架頂梁寬度，m；K1—架間距，m；A—支架中心距，m。對(duì)于支撐式支架，支架立柱的總工作阻力等于支架工作阻力。對(duì)于掩護(hù)式和支撐掩護(hù)式支架，由于受到立柱傾角的影響，支架工作阻力小于支架立柱的總工作阻力。工作阻力與支架立柱的總工作阻力的比值，稱為支架的支撐效率。所以支架立柱的總工作阻力P總為kN（2－8）支撐式支架的＝100％，掩護(hù)式和支撐掩護(hù)式支架?。?0％左右。2、初撐力初撐力的大小是相對(duì)于支架的工作阻力而言，并與頂板的性質(zhì)有關(guān)。較大的初撐力可以使支架較快地達(dá)到工作阻力，防止頂板過(guò)早的離層，增加頂板的穩(wěn)定性。對(duì)于不穩(wěn)定和中等穩(wěn)定頂板，為了維護(hù)機(jī)道上方的頂板，應(yīng)取較高的初撐力，約為工作阻力的80％，對(duì)于穩(wěn)定頂板，初撐力不易過(guò)大，一般不低于工作阻力的60％，對(duì)于周期來(lái)壓強(qiáng)烈的頂板。為了避免大面積垮落對(duì)工作面的動(dòng)載威脅，應(yīng)取較高的初撐力，約為工作阻力的75％。3、移架力和推溜力移架力與支架結(jié)構(gòu)、噸位、支撐高度、頂板狀況、是否帶壓移架等因素有關(guān)。一般薄煤層支架的移架力為100～150kN，中厚煤層支架為150～300kN，厚煤層支架為300～400kN。推溜力一般為100～150kN。4、支架調(diào)高范圍支架最大結(jié)構(gòu)高度m（2－9）支架最小結(jié)構(gòu)高度m（2－10）式中Mmax、Mmin一煤層最大、最小采高，m；S1—偽頂冒落的最大厚度，一般取0.2～0.3；S2—頂板周期來(lái)壓時(shí)的最大下沉量、移架時(shí)支架的下降量和頂梁上、底座下的浮矸、浮煤厚度之和，一般取0.25～0.35m。確定支架的最低高度時(shí)還應(yīng)考慮到井下的允許運(yùn)輸高度。支架的伸縮比（2－11）KS值的大小反映了支架對(duì)煤層厚度變化的適應(yīng)能力，其值越大，說(shuō)明支架適應(yīng)煤層厚度變化的能力越強(qiáng)。采用單伸縮立柱，KS值一般為1.6左右。若進(jìn)一步提高伸縮比，需采用帶機(jī)械加長(zhǎng)桿的立柱或雙伸縮立柱，其KS值一般為2.5左右。薄煤層支架可達(dá)3。5、頂梁尺寸和覆蓋率頂梁的長(zhǎng)度和寬度取決于支架的類型，它影響支架與頂板的接觸性能、控頂距、移架速度和穩(wěn)定性，通常在保證一定的工作空間和合理布置設(shè)備的前提下，應(yīng)盡量減小頂粱長(zhǎng)度，以縮小控頂距和支架的重量。對(duì)于支撐式和支撐掩護(hù)式支架，由于立柱為雙排布置，支撐力較大，故這類支架的頂粱較長(zhǎng)，當(dāng)采用滯后支護(hù)時(shí)，頂梁全長(zhǎng)為2.5m左右；當(dāng)采用及時(shí)支護(hù)時(shí)，頂梁全長(zhǎng)為3.0～4.0m。對(duì)于掩護(hù)式支架，由于一般用于破碎頂板，應(yīng)盡量減少支架對(duì)頂板的重復(fù)支撐次數(shù)，加之立柱多為單排布置，故頂梁長(zhǎng)度較小，通常為1.5～2.5m，最大達(dá)3m左右。頂梁的寬度應(yīng)根據(jù)支架間距和架型來(lái)定。我國(guó)規(guī)定支架標(biāo)準(zhǔn)中心距為1.5m。掩護(hù)式和支撐掩護(hù)式支架包括側(cè)護(hù)板在內(nèi)的頂梁寬度為1.4～1.6m(下限為側(cè)護(hù)板收縮時(shí)的運(yùn)輸寬度，1.5m為支架的正常寬度，1.6m為調(diào)架時(shí)側(cè)護(hù)板伸出后的最大寬度)。垛式支架的架間距一般為0.1～0.2m。支架頂梁對(duì)支護(hù)面積的覆蓋率為（2－12）式中的符號(hào)所表示的意義見(jiàn)式(2－7)。覆蓋率應(yīng)符合頂板性質(zhì)的要求，一般不穩(wěn)定頂板為85％～95％；中等穩(wěn)定頂板為75％～85％；穩(wěn)定頂板為60％～70％。6、底座的寬度支架底座寬度一般為1.1~1.2m。為提高橫向穩(wěn)定性和減小對(duì)底板比壓，厚煤層支架，可加大到1.3m左右，放頂煤支架為1.3～1.4m。底座中間安裝推移裝置的槽子寬度，與推移裝置的結(jié)構(gòu)和千斤頂缸徑有關(guān)，一般為300~380mm。第四節(jié)掘進(jìn)機(jī)械的選擇隨著綜合機(jī)械化采煤和高檔普采的發(fā)展，加快了回采工作面的推進(jìn)速度，因此要求巷道掘進(jìn)速度也要相應(yīng)加快，以保持適當(dāng)?shù)牟删虮壤P(guān)系，使礦井持續(xù)穩(wěn)產(chǎn)高產(chǎn)。目前，許多國(guó)家主要還是采用鉆眼爆破法來(lái)掘進(jìn)巷道，即先按作業(yè)規(guī)程要求，在工作面鉆鑿有規(guī)律的炮眼，然后在炮眼中裝上炸藥進(jìn)行爆破，最后用裝載機(jī)械或人力將爆破下來(lái)的煤、巖裝入運(yùn)輸設(shè)備。此外，在條件許可的情況下，也可采用掘進(jìn)機(jī)法來(lái)掘進(jìn)巷道，它沒(méi)有鉆眼爆破工序，直接靠掘進(jìn)機(jī)上的刀具破落工作面上的煤、巖，并由裝運(yùn)機(jī)構(gòu)進(jìn)行裝載。這種掘進(jìn)機(jī)法要比鉆爆法機(jī)械化程度高，生產(chǎn)率高，大大加快了巷道的掘進(jìn)速度，是目前一種比較先進(jìn)的掘進(jìn)工藝。一、鑿巖機(jī)的特點(diǎn)及類型鑿巖機(jī)適宜在中等堅(jiān)硬和堅(jiān)硬的巖石上鉆鑿炮眼，應(yīng)用十分廣泛，除用于煤礦的巖巷掘進(jìn)外，也是冶金礦山、鐵路、公路、建筑和水利工程中的重要鑿巖工具。鑿巖機(jī)的類型很多，常見(jiàn)的分類方法如下：1、按鑿巖機(jī)安設(shè)及推進(jìn)方式的不同分為四類：1）手持式鑿巖機(jī)質(zhì)量小于２５kg，手持進(jìn)行操作，適用于鉆鑿炮眼直徑小于４０mm，眼深小于３m各種方向的較淺的小炮眼。2）氣腿式鑿巖機(jī)利用氣腿支承及推進(jìn)鑿巖機(jī)，質(zhì)量小于３０kg，可鉆鑿直徑３４～４２mm，眼深２～５m，方向?yàn)樗交騼A斜的炮眼，礦山廣泛使用。3）伸縮式鑿巖機(jī)氣腿與鑿巖機(jī)主體剛性固定呈一條直線，適用于鉆鑿６０～９０°的向上炮眼，可用于鉆錨桿孔和挑頂炮眼，故又稱為向上式鑿巖機(jī)。4）導(dǎo)軌式鑿巖機(jī)鑿巖機(jī)裝在鑿巖臺(tái)車或架柱導(dǎo)軌上使用，機(jī)體較重（３０～１００kg），鉆眼較深（５～１０m以上），鉆眼直徑較大（可達(dá)７５mm）,鑿巖機(jī)安裝在可使其往復(fù)運(yùn)動(dòng)的滑動(dòng)軌道上，此滑動(dòng)軌道又架設(shè)在鉆車或柱架上，可鉆鑿水平及各種方向的炮眼。2、按鑿巖機(jī)所使用的動(dòng)力不同分為四類：1）風(fēng)動(dòng)鑿巖機(jī)以壓縮空氣作為驅(qū)動(dòng)動(dòng)力，結(jié)構(gòu)較簡(jiǎn)單，使用安全可靠，為礦山大量使用。2）電動(dòng)鑿巖機(jī)以電動(dòng)機(jī)作為驅(qū)動(dòng)動(dòng)力，效率較高，可省去壓氣設(shè)備，使動(dòng)力單一化，有省電、節(jié)油、減少設(shè)備投資和降低鑿巖成本的明顯效果，但鑿巖速度較低，可靠性較差，目前多用于地方小煤礦。3）內(nèi)燃鑿巖機(jī)以小功率的內(nèi)燃機(jī)作為驅(qū)動(dòng)動(dòng)力，使用靈活，可適用于野外或山地以及沒(méi)有其它能源的地方進(jìn)行鑿巖作業(yè)。在礦井中應(yīng)用時(shí)廢氣的凈化和防爆問(wèn)題不易解決。4）液壓鑿巖機(jī)以高壓液體作為驅(qū)動(dòng)動(dòng)力，具有鉆眼速度快，能量利用率高，動(dòng)力消耗少，零件壽命高，無(wú)噪音和油霧，改善了工作環(huán)境等優(yōu)點(diǎn)，是發(fā)展的方向。但液壓鑿巖機(jī)需要和液壓臺(tái)車配套使用，投資大，設(shè)備重，技術(shù)要求和維護(hù)費(fèi)用高，因此目前還不能廣泛應(yīng)用于現(xiàn)場(chǎng)生產(chǎn)。.表2—2氣腿式鑿巖機(jī)的主要技術(shù)特征型型號(hào)項(xiàng)目YT-23YT-24YT-25YT-26YTP-26氣缸直徑，mm7670707595活塞行程，mm6070557050沖擊頻率，次／min>2000>1800>1800>2000>2600沖擊功，N·m>60>60>56>70>60扭矩，N·m>15>13>10>15>18鉆眼直徑，mm34~4234~4234~3834~4236~45配氣閥型式環(huán)狀碗狀蝶狀碗狀無(wú)閥機(jī)器質(zhì)量，kg２４２４２３２６２６.5使用氣壓，MPa0.5二、鑿巖臺(tái)車鑿巖臺(tái)車是用于煤礦平巷掘進(jìn)的一種機(jī)械化鑿巖設(shè)備。用它來(lái)代替人工扶持沖擊式鑿巖機(jī)。司機(jī)坐在臺(tái)車上可以同時(shí)操作2～3臺(tái)中、重型、高頻沖擊式鑿巖機(jī)，并可與裝載、轉(zhuǎn)載和運(yùn)輸設(shè)備等配套使用，組成機(jī)械化程度較高的作業(yè)線，提高了鑿巖速度，減輕了工人勞動(dòng)強(qiáng)度，改善了勞動(dòng)條件，提高了勞動(dòng)生產(chǎn)效率。目前我國(guó)生產(chǎn)的幾種鑿巖臺(tái)車的主要技術(shù)特征見(jiàn)表2—3。表2—3我國(guó)幾種鑿巖臺(tái)車的技術(shù)特征型型號(hào)名稱CGJ-2CGJ-3CTJ-2CTJ-3適用巷道斷面最?。ǜ摺翆挘?m最大（高×寬）/m1.8×202.6×3.23.2×2.23.5×4.52.4×2.43.4×4.23.0×3.04.0×5.0支臂數(shù)目/個(gè)運(yùn)動(dòng)方式平動(dòng)方式補(bǔ)償方式補(bǔ)償長(zhǎng)度/m2直角坐標(biāo)液壓平動(dòng)液壓缸1.203極坐標(biāo)液壓平動(dòng)液壓缸1.202直角坐標(biāo)液壓平動(dòng)液壓缸1.203極坐標(biāo)液壓平動(dòng)液壓缸1.025推進(jìn)器推進(jìn)方式推進(jìn)力/N推進(jìn)風(fēng)馬達(dá)型式風(fēng)馬達(dá)絲杠1960TM—2.2油缸鋼絲繩4900—油缸鋼絲繩1960—風(fēng)馬達(dá)絲杠6860TM1B—1行走機(jī)構(gòu)行走方式行走功率/KW行走速度/KM/h-1軌輪3.56～8軌輪——輪胎——輪胎—3液壓系統(tǒng)油泵型號(hào)工作壓力/MPa油泵驅(qū)動(dòng)功率/KWYB-A14B-FL62.06ZB-100107.5—164———外形尺寸（長(zhǎng)×寬×高）/m機(jī)器質(zhì)量/kg配套鑿巖機(jī)型號(hào)5.6×4.3×3.02200YGP—288.0×1.3×1.75500YG—357.05×1.7×1.96000YGP—28YGZ-70根據(jù)上述鑿巖機(jī)械的特點(diǎn)及使用條件，即可進(jìn)行掘進(jìn)機(jī)械類型的選擇。第五節(jié)裝載機(jī)械的選擇計(jì)算我國(guó)煤礦井下巷道掘進(jìn)，主要采用鉆爆法，將爆破下來(lái)的巖石或煤裝入礦車或輸送機(jī)運(yùn)走，所以就必須進(jìn)行裝載作業(yè)。裝載作業(yè)是采掘生產(chǎn)中最繁重的工作之一。消耗在這一工作上的勞動(dòng)量約占整個(gè)掘進(jìn)循環(huán)的40～70%，裝載作業(yè)時(shí)間占整個(gè)掘進(jìn)總循環(huán)時(shí)間的30～40%。因此合理選擇使用裝載機(jī)械，提高裝載作業(yè)的機(jī)械化水平，對(duì)于減輕體力勞動(dòng)，提高生產(chǎn)率和掘進(jìn)效率，降低生產(chǎn)費(fèi)用具有十分重要的意義。一、裝載機(jī)的主要類型裝載機(jī)的類型很多，一般可按下列幾種方法進(jìn)行分類。（1）按工作機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)可分為：耙斗式裝載機(jī)、蟹爪式裝載機(jī)、鏟斗式裝載機(jī)和立爪式裝載機(jī)。目前礦山使用較多的主要有耙斗式和蟹爪式裝載機(jī)。（2）按所裝物料性質(zhì)可分為:裝巖機(jī)和裝煤機(jī)，大多數(shù)裝載機(jī)既可裝巖也可裝煤,只是對(duì)工作機(jī)構(gòu)形狀和強(qiáng)度要求不同。（3）按所用動(dòng)力可分為：電動(dòng)裝載機(jī)、氣動(dòng)裝載機(jī)、液動(dòng)裝載機(jī)等，電動(dòng)裝載機(jī)礦山使用較多。（4）按行走方式可分為：軌輪式裝載機(jī)、履帶式裝載機(jī)、輪胎式裝載機(jī)、履帶輪胎式裝載機(jī)。（5）按工作機(jī)構(gòu)動(dòng)作原理可分為：上取式、底取式和側(cè)取式。立爪和耙斗屬上取式工作機(jī)構(gòu)，鏟斗屬于底取式工作機(jī)構(gòu)，蟹爪屬于側(cè)取式工作機(jī)構(gòu)。近年來(lái)，為了進(jìn)一步提高掘進(jìn)機(jī)械化水平，又發(fā)展了鑿巖臺(tái)車和裝載機(jī)結(jié)合成一體的鉆載機(jī)，既可鉆眼、也可裝載。二、對(duì)裝載機(jī)的要求（1）裝載能力大。要求裝斗容量大或者能連續(xù)裝載。（2）結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，堅(jiān)固耐用，動(dòng)力單一，操縱簡(jiǎn)單，維修方便。（3）行動(dòng)靈活，便于調(diào)動(dòng)，能在彎曲巷道中工作。（4）適應(yīng)能力強(qiáng)，要求能裝運(yùn)各種不同塊度的貨載，清底干凈，能在一定角度的傾斜巷道中進(jìn)行裝載。（5）造價(jià)低，運(yùn)轉(zhuǎn)費(fèi)用少。三、裝載機(jī)的使用范圍及基本參數(shù)（一）耙斗裝載機(jī)1、P-30B型耙裝機(jī)的使用范圍P-30B型耙裝機(jī)適用于高2m，寬2m以上的巷道斷面；巷道曲率半徑大于15m，巷道傾角0o～30o；適用于各種硬度的巖石和煤，塊度小于300mm；配一噸礦車或其它運(yùn)輸設(shè)備。2、耙斗裝載機(jī)的基本參數(shù)1）生產(chǎn)率耙斗裝載機(jī)的生產(chǎn)能力與耙運(yùn)距離、耙斗工作與返回行程的速度、耙斗改變行程所需時(shí)間、耙斗裝滿巖碴程度和巖石松散容重等因素有關(guān)。（1）耙斗往返耙運(yùn)一次巖石所需的循環(huán)時(shí)間t，s（2—13）式中L—耙斗運(yùn)行距離，m；υ1—耙斗工作行程速度；m/s；υ2—耙斗返回行程速度，m/s；t1、t2—耙斗在兩次改變行程時(shí)的間隙時(shí)間，S；一般取t1=t2=10～20S。（2）每小時(shí)裝載次數(shù)ｉ,次/h（3）耙斗裝載機(jī)的小時(shí)生產(chǎn)率Ｑ單位為m3/h時(shí)的計(jì)算式,m3/h（2—14）單位為t/h時(shí)的計(jì)算式,t/h（2—15）式中Ｖ—耙斗容積,m3;—耙斗裝滿系數(shù),一般對(duì)于煤取=0.7～0.9；對(duì)于巖石取=0.5～0.9；γ—巖石的松散容重,t/m3。2）耙斗的容積從上式可以看出，耙斗裝載機(jī)的生產(chǎn)能力，不僅與每小時(shí)的耙裝次數(shù)i有關(guān)，而且與耙斗的容積V有關(guān)。如果設(shè)計(jì)或選擇的耙斗容積過(guò)大，生產(chǎn)率過(guò)高，則增加了制造成本。反之，耙斗容積過(guò)小，則不能完成裝運(yùn)任務(wù)。因此可以根據(jù)裝載量的任務(wù)大小，反過(guò)來(lái)計(jì)算耙斗所需的容積。,m3(2—16)根據(jù)計(jì)算結(jié)果，取稍大的標(biāo)準(zhǔn)耙斗容積。耙斗的容積，除與幾何尺寸有關(guān)外，還和耙斗的結(jié)構(gòu)型式、耙角等因素有關(guān)。目前只能按經(jīng)驗(yàn)公式確定。對(duì)耙式耙斗：,m3（2—17）對(duì)箱式耙斗：V=BHL-0.4BH2,m3（2—18）式中H—耙斗高度,m;B—耙斗寬度，m.β—巖石的自然安息角，一般β＝４０°；α—耙斗的耙角。L—耙斗的長(zhǎng)度，m。所選或設(shè)計(jì)的耙斗容積，應(yīng)大于為了滿足裝載任務(wù)要求而計(jì)算出來(lái)的所需耙斗容積。3）耙斗運(yùn)行時(shí)所需的牽引力（1）牽引阻力耙斗做往復(fù)耙裝運(yùn)動(dòng)時(shí)，所需的牽引力，必須克服耙斗在運(yùn)動(dòng)中的牽引阻力。牽引阻力有：①內(nèi)巖石移動(dòng)的阻力W1,N；②耙斗本身的移動(dòng)阻力W2,N；③耙斗耙取巖石時(shí)的阻力W3,N；④鋼絲繩在底板上的摩擦阻力W4,N；⑤鋼絲繩繞過(guò)導(dǎo)向滑輪時(shí)的運(yùn)動(dòng)阻力W5,N。上面幾項(xiàng)工作阻力，可分別按下列公式計(jì)算：W1=G(f1cosβ±sinβ),N（2—19）式中G—耙斗內(nèi)巖石的重力，N；?1—巖石對(duì)巷道底板的摩擦系數(shù)，?1=0.6～０.８；β—巷道傾角。W2=G0(?2cosβ±sinβ),N（2—20）式中G0—耙斗的自重，N;?2—耙斗與巷道底板的摩擦系數(shù)，?2=0.4～0.6。以上兩公式中耙斗向上耙裝時(shí)取“＋”，向下耙裝時(shí)取“－”。W3、W4和W5等阻力總和，與前兩項(xiàng)阻力W1和W2相比，其值很小，可用一個(gè)附加阻力系數(shù)k來(lái)找替，一般可取k=1.4～１.5。（2）耙斗工作行程時(shí)所需的牽引力ＦɡＦɡ=k(Ｗ1＋Ｗ2)，Ｎɡ（2—21）計(jì)算出的Fɡ值，應(yīng)小于絞車鋼絲繩的額定牽引力。（3）耙斗返回行程時(shí)所需的牽引力F?F?=KＷ2,N（2—22）4）電動(dòng)機(jī)功率耙斗裝載機(jī)在各種工作情況下所需的電動(dòng)機(jī)功率計(jì)算如下：（1）耙斗工作行程時(shí)所需的電動(dòng)機(jī)功率Νg，KW（2—23）式中η—耙斗絞車的傳動(dòng)效率，η＝０.8～0.85。（2）耙斗返回行程時(shí)所需的電動(dòng)機(jī)功率Ν?,KW（2—24）（3）電動(dòng)機(jī)的等值功率Ν,KW（2—25）計(jì)算出的電動(dòng)機(jī)等值功率Ν，應(yīng)小于或等于絞車電動(dòng)機(jī)的額定功率。表2—4耙斗合理耙角α巷道傾角0o≤20o>20o耙角α50～55o65o70～75o表2-5國(guó)產(chǎn)煤礦耙斗裝載機(jī)技術(shù)特征型型號(hào)項(xiàng)目P-15BP-30B（ZYP-17）P-60B（ZYP-30）ZYP-5.5MP-15BZP-50B(NZ-0.5)ZYPD-1/30ZYPD-3/30生產(chǎn)率（m3/ｈ）耙斗容積（m3）150.1535～500.3070～1100.60120.10150.1540～600.5080～1200.8070～1100.80絞車型式行星齒輪傳動(dòng)雙卷筒圓錐摩擦輪內(nèi)漲摩擦輪牽引力（KN）裝載行程返回行程6.4～10.15.04～7.8513.5～19.59.6～13.9223.3～32.717.5～24.54.56～5.644.56～5.649.5～13.79.5～13.715～21.515～21.523.3～32.723.3～32.7牽引速度(m/s)裝載行程返回行程0.9～1.41.2～1.90.85～1.221.18～1.700.97～1.351.34～1.860.8530.8351.0～1.61.0～1.60.95～1.350.95～1.351.11.571.11.57鋼絲繩直徑（mm）9.912.5～1415.5～1710.5-12.512.512.516.516.5臺(tái)車軌距（mm）軸距（mm）600700600,900930600,9001000600600700600,9001100600900電動(dòng)機(jī)型號(hào)功率（KW）JB-12-411DZ3b-1717YBB-30-4305.5DtsB-1711BJQO2-71-4D2223030外形尺寸（mm）(長(zhǎng)×寬×高)4700×1040×17506600×2045×19507825×1850×23272065×915×15707100×2045×19159314×2045×22507105×2600×22708540×3310×2470（二）蟹爪裝載機(jī)耙斗裝載機(jī)的工作機(jī)構(gòu)，是按周期間歇地進(jìn)行裝載巖石，生產(chǎn)率的提高受到一定限制。和耙斗式裝載機(jī)相比，蟹爪式裝載機(jī)的主要優(yōu)點(diǎn)是：連續(xù)裝載，生產(chǎn)效率高；工作所需高度很小，適合于較矮的巷道使用。蟹爪運(yùn)動(dòng)時(shí)，插入巖碴堆的深度較淺，裝載機(jī)構(gòu)受力小，因而能連續(xù)快速裝載。我國(guó)目前生產(chǎn)的蟹爪裝載機(jī)的技術(shù)特征見(jiàn)表2—6，可根據(jù)礦井生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況進(jìn)行選擇。表2—6國(guó)產(chǎn)蟹爪裝載機(jī)的技術(shù)特征型型號(hào)項(xiàng)目ZMZ2A—17ZS—60ZXZ60LB—150生產(chǎn)率（m3/h）蟹爪動(dòng)作頻率（次/mm）鏟臺(tái)寬度（mm）履帶行走速度（m/min）轉(zhuǎn)載機(jī)尾部擺角（左右）4045159017.545o6035135012.530o6031.8160012.830o1503521509.8裝載機(jī)總功率（KW）機(jī)頭部動(dòng)力及功率（KW）行走部動(dòng)力及功率（KW）單電機(jī)1725徑向柱塞液壓馬達(dá)液壓2×764.5電動(dòng)2×13電動(dòng)3083.5電動(dòng)2×13電動(dòng)2×13外形尺寸（mm）長(zhǎng)度寬度高度720014602200757013501720810016001770877021501790機(jī)重（t）4.16523第六節(jié)礦山采掘機(jī)械設(shè)備技術(shù)參數(shù)及相關(guān)圖表本節(jié)主要介紹機(jī)械化采煤工作面的類型和設(shè)備布置基本情況，以及部分采掘機(jī)械設(shè)備的技術(shù)特征。一、機(jī)械化采煤的類型及設(shè)備布置機(jī)械化采煤工作面分為普通機(jī)械化工作面（簡(jiǎn)稱普采）和綜合機(jī)械化工作面（簡(jiǎn)稱綜采）。其主要區(qū)別是工作面支護(hù)設(shè)備不同。1、普通機(jī)械化采煤工作面設(shè)備布置普通機(jī)械化采煤工作面因支護(hù)設(shè)備不同，又分為普通機(jī)械化采煤工作面和高檔普通機(jī)械化采煤工作面。除采煤機(jī)和可彎曲刮板輸送機(jī)外，普通機(jī)械化采煤工作面用金屬支柱和鉸接頂梁支護(hù)，而高檔普通機(jī)械化采煤工作面用的是單體液壓支柱加鉸接頂梁支護(hù)。普通機(jī)械化采煤工作面設(shè)備布置如圖2－2所示。采煤機(jī)1為單滾筒采煤機(jī)，騎在工作面刮板輸送機(jī)2上。當(dāng)滾筒直徑接近采高時(shí)，采煤機(jī)每割一刀（沿工作面全長(zhǎng)截割一次稱為一刀），工作面推進(jìn)一個(gè)截深（截入煤壁的深度），稱為一刀一進(jìn)的方式。若采高較大或煤質(zhì)粘頂，特別是頂板不太穩(wěn)定時(shí)，首先沿工作面傾斜向上移動(dòng)，把靠近頂板的煤采落并裝入輸送機(jī)，裸露的巖石頂板，用金屬支柱3和金屬鉸接頂梁4及時(shí)支護(hù)。采煤機(jī)采完頂煤后，再返回下行采底部余煤，并把落在底板上的煤裝入輸送機(jī)。隨后千斤頂把輸送機(jī)推移至新的煤壁，推移步距等于采煤機(jī)滾筒截割深度（一般為0.6～1.0m）。同時(shí)拆除采空區(qū)后排支柱和鉸接頂梁，讓頂板巖石冒落，實(shí)現(xiàn)回柱放頂。沿工作面全長(zhǎng)這一工作過(guò)程為一個(gè)工作循環(huán)，稱為往返一刀一進(jìn)的采煤方式。普采工作面也可用雙滾筒采煤機(jī)。普采方式的優(yōu)點(diǎn)是工作面設(shè)備投資比較少，但由于要用人力掛頂梁、架設(shè)和回收支柱，所以生產(chǎn)效率低，安全性差。圖2－2普通機(jī)械化工作面布置圖1—單滾筒采煤機(jī)；2—刮板輸送機(jī)；3—金屬支柱；4—金屬鉸接頂梁；5—千斤頂2、綜合機(jī)械化采煤工作面設(shè)備布置綜采工作面采用雙滾筒采煤機(jī)落煤、裝煤并自開(kāi)缺口，重型可彎曲刮板輸送機(jī)運(yùn)煤，液壓支架維護(hù)和管理頂板，使采煤過(guò)程全部機(jī)械化。綜采工作面的機(jī)械設(shè)備與采煤工序之間聯(lián)系密切，并且連續(xù)作業(yè)，因而產(chǎn)量大、效率高、安全性好。綜采工作面的設(shè)備布置如圖2－3所示，主要機(jī)械設(shè)備的作用和相互關(guān)系見(jiàn)表2－7。表2－7綜采工作面的主要機(jī)械設(shè)備設(shè)備名稱作業(yè)與相互關(guān)系雙滾筒采煤機(jī)以刮板輸送機(jī)槽幫或地板為軌道，沿工作面往返運(yùn)行，完成落煤和裝煤工序液壓支架沿工作面全長(zhǎng)架設(shè)，隨采煤作業(yè)推進(jìn)而自行前移并推移刮板輸送機(jī)，可及時(shí)支護(hù)、控制新裸露的頂板與采空區(qū)，為連續(xù)實(shí)現(xiàn)采煤作業(yè)提供安全的工作空間刮板輸送機(jī)沿工作面鋪設(shè)，以千斤頂與液壓支架相聯(lián)系，為采煤機(jī)提供運(yùn)行軌道，將采煤機(jī)落下的煤運(yùn)入轉(zhuǎn)載機(jī)，完成工作面運(yùn)煤工序轉(zhuǎn)載機(jī)鋪設(shè)在下順槽中，是工作面輸送機(jī)與下順槽可伸縮膠帶輸送機(jī)之間的中間轉(zhuǎn)運(yùn)設(shè)備可伸縮帶式輸送機(jī)沿下順槽全長(zhǎng)鋪設(shè)，可隨工作面推進(jìn)改變長(zhǎng)度，將煤運(yùn)出采區(qū)端頭支架支護(hù)工作面與順槽相接空間的頂板以及推移工作面輸送機(jī)的機(jī)頭、機(jī)尾和轉(zhuǎn)載機(jī)乳化液泵站安置在順槽設(shè)備列車上，為液壓支架提供動(dòng)力噴霧泵站安置在順槽內(nèi)，為采煤機(jī)的噴霧冷卻裝置提供高壓水液壓安全絞車工作面傾角15°以上時(shí)必須配備，用于防止鏈牽引采煤機(jī)斷鏈下滑圖2－3綜合機(jī)械化采煤工作面機(jī)械配套情況1—雙滾筒采煤機(jī)；2—輸送機(jī)；3—液壓支架；4—端頭支架；5—錨固支架；6—巷道棚梁；7—轉(zhuǎn)載機(jī)；8—轉(zhuǎn)載機(jī)推移裝置；9—可伸縮帶式輸送機(jī)；10—控制臺(tái)；11—配電點(diǎn)；12—泵站；13—移動(dòng)裝置；14—移動(dòng)變電站；15—煤倉(cāng)；16—絞車；17—單軌吊車二、幾種常用類型采煤機(jī)的適用范圍及技術(shù)參數(shù)1、DY—150型采煤機(jī)DY-150型采煤機(jī)是我國(guó)自行設(shè)計(jì)制造的單滾筒采煤機(jī)。它和SGW-150型刮板輸送機(jī)，DZ型單體液壓支柱和金屬鉸接頂梁等組成高檔普采設(shè)備。由于投資少、生產(chǎn)效率高、適應(yīng)性好，因此在中型或地方煤礦廣泛應(yīng)用。1）適用范圍該機(jī)適用于采高1.3～2.5m，煤質(zhì)中硬的緩傾斜煤層。工作面傾角超過(guò)15°時(shí)，應(yīng)配置液壓安全絞車。2）主要技術(shù)參數(shù)采高，m1.1～2.3,1.3～2.5截深，mm600/1000滾筒直徑，mm1250/1400生產(chǎn)能力（滾筒直徑1250mm，截深1000mm），t/h牽引速度4m/min390牽引速度6m/min585滾筒轉(zhuǎn)速,r/min63牽引形式全液壓傳動(dòng)，錨鏈牽引牽引速度,m/min最大牽引力時(shí)0～6空載時(shí)0～8.2牽引鏈規(guī)格,mmφ22×86最大牽引力，kN120主液壓泵型式MXB-63型軸向柱塞式變量泵理論流量，L/min104工作壓力,MPa13液壓馬達(dá)型式低速大轉(zhuǎn)矩內(nèi)曲線液壓馬達(dá)排量，L/r10扭矩，N·m18100轉(zhuǎn)速，r/min10輔助泵型式擺線轉(zhuǎn)子泵理論流量，L/min30額定壓力,MPa2調(diào)高液壓泵型式閥式配油單柱塞泵流量,L/min6.68工作壓力,MPa11.5電動(dòng)機(jī)型式定子水冷偏心出軸長(zhǎng)時(shí)功率,kW150工作電壓,V660電氣控制方式動(dòng)力載波主電纜規(guī)格，mm3×50+1×10噴霧降塵方式內(nèi)、外噴霧最大外形尺寸（不包括搖臂及電纜架）,mm長(zhǎng)度×寬度×高度4096×972×1070機(jī)器質(zhì)量,t12.52、MLS3—170型采煤機(jī)1）適用范圍該機(jī)適用于工作面長(zhǎng)度200m左右，煤層厚度1.6～3.0m，頂板中等穩(wěn)定，底板起伏不大，傾角為0～300的煤層（煤層傾角超過(guò)100時(shí)，須安裝防滑安全裝置）。可在有瓦斯和煤塵爆炸危險(xiǎn)的礦井中使用，可截割硬度達(dá)普氏系數(shù)f=2～3的矸石夾層。2）主要技術(shù)參數(shù)采高，m1.6～3.0截深，mm600滾筒直徑，mm1100/1600/1800搖臂長(zhǎng)度，m1.19搖臂擺角（出廠時(shí)）+85。、-17。牽引形式液壓傳動(dòng)，錨鏈牽引生產(chǎn)能力（最大），t/h780牽引速度,m/min0～9.3最大牽引力，kN200(牽引速度0～4.6m/min時(shí))100(牽引速度4.7～9.3m/min時(shí))牽引鏈規(guī)格,mmφ22×86圓環(huán)連，破斷力570kN牽引部主液壓泵型式725擺缸軸向柱塞泵理論流量，L/min210額定轉(zhuǎn)速，r/min2000工作壓力,MPa15牽引部液壓馬達(dá)型式725軸向柱塞液壓馬達(dá)排量，L/r10額定轉(zhuǎn)速，r/min1796最大工作壓力,MPa15牽引部輔助泵型式擺線轉(zhuǎn)子泵理論流量，L/min30額定壓力,MPa1.5電動(dòng)機(jī)型式DMB-1705防爆雙鼠籠型長(zhǎng)時(shí)功率,kW170額定電壓,V660/1140同步轉(zhuǎn)速，r/min1500噴霧降塵方式內(nèi)、外噴霧機(jī)器外形尺寸,mm兩滾筒間最大軸心距6.7m機(jī)身長(zhǎng)度（單電動(dòng)機(jī)時(shí)）6m機(jī)器總質(zhì)量,t21.63、MXA-300/3.5型采煤機(jī)1）適應(yīng)范圍MXA-300/3.5型采煤機(jī)適合在煤層厚度2～3.5m，傾角0°～40°的工作面使用，要求頂板中等穩(wěn)定，底板較堅(jiān)硬且起伏不大，煤質(zhì)在中硬以下，夾矸較軟（f=23）。2）主要技術(shù)參數(shù)生產(chǎn)能力708t/h采高3.5m截深0.625m滾筒直徑2m、1.8m、1.6m滾筒轉(zhuǎn)速37r/min切割速度3.48m/s搖臂長(zhǎng)度1.6m搖臂擺角+62.5°～﹣17.5°臥底量194mm牽引方式無(wú)鏈液壓牽引牽引速度0～8.35m/min最大牽引力200kN（8.35m/min）、400kN（4.17m/min）齒軌間距125mm電動(dòng)機(jī)額定功率300kW額定電壓1140V額定電流183A外形尺寸 兩滾筒間最大距離9070mm機(jī)身長(zhǎng)度6036mm寬度