采掘机械知识点

绪论:

1、 什么是采掘机械？采掘机

械是通过各种驱动装置，运用破碎煤岩的机械部件进行”挖、掘、采“的机械设备。 2、 采掘机械的分类：钻孔机

械、挖掘机械、装载机械、掘进机械、运输机械、转载机械等。

3、 综合机械化采煤:综采工作

面使用液压支架，操纵液压控制阀实现移溜和顶板支护；依靠液压支架推移千斤顶推力将采煤机滚筒切入煤壁——节省人力，提高工效。

4、 普通机械化采煤：采煤工作

面使用液压支柱 1、 煤矿生产系统简图

1.

采煤工作面：双滚筒采煤机（或刨煤机）、刮板输送机、液压支架2.掘进工作面：掘进机、相关运输机械3.采煤工作面运输巷：转载机、胶带输送机4.运输上山：胶带输送机5.运输大巷：胶带输送机（或矿车运输）6.副井：罐笼提升机7.主井：箕斗提升机8.风井：通风机9.水泵房：水泵 第二章

1、煤层固有的特性（煤层生成时条件决定，原生性构造特点）：1）层理——煤层的层状结构，与倾斜方向平行；2）节理——与层理相交的微小裂隙；3）煤层的非均质性（非单一性材料）煤层由于地质动力原因形成的特点（次生性构造特点）:1）断裂——在煤层内的明显的分离面2）裂隙——在煤层内的可见缝隙

2、断裂和裂隙的特征参数： 1）断裂和裂隙的倾角α：

断裂和裂隙的一个侧面与水平面的夹角；2）线裂隙密度S1，即单位煤层长度上的裂隙数； 3）面裂隙密度S2，即单位煤层面积上的裂隙总长度。

3、煤岩的物理性质：容重、湿度（即煤层含水率）、松散性（煤

岩被破碎后其容积增大的性能。

破碎后与破碎前煤岩的容积之比——松散比或松散系数）、稳定性（煤岩暴露出自由面以后，不致塌陷的性能）；

4、煤岩的机械性质：1)强度(抗压强度、抗剪强度、抗拉强度) 2）接触强度（煤岩体表面强度）3）摩擦(煤岩体对金属的摩擦作用) （4）摩擦磨蚀性（煤岩对金属的磨蚀能力，即磨蚀性）5）弹性、塑性、脆性（煤岩弹塑性很小，可不计，煤岩是脆性材料，属于脆性破坏）6）蠕变和松弛(蠕变：煤岩层经载荷作用较长时间其变形增加；松弛：发生蠕变的煤岩层其强度下降）7) 硬度（煤岩抵抗尖锐工具侵入的性能。反映煤岩体在较小的局部面积上抵抗外力作用而不被破坏的能力，大小取决于煤岩体的结构、组成颗粒的硬度、形状和排列方式等。 硬度越大，截割、钻凿越困难）。

5、煤岩坚固性：大体上反映了煤岩破碎的难易程度，可以用于对煤岩进行分级。坚固性系数称为普氏系数f。 f<4为煤，f=4～8为中等坚固岩石，f≥8为坚固岩石。煤分三级，软煤f<1.5，中硬煤f=1.5～3，硬煤f>3。 6、煤岩抗截强度：用标准刀具测得的单位截深的阻力值A[N/mm],称为抗截强度。抗截强度是一个反映煤岩性质的综合性指标，可用以划分煤岩抵抗钻进的难易程度(可钻性)和煤岩抵抗切割的难易程度(可截割性)煤层按截割阻抗分：A≤180kN/m的煤为软煤，适合用各种刨煤机特别是脆性煤层适于刨煤机; A=180～240kN/m的煤为中硬煤，其中韧性煤适合用采煤机，脆性煤适于滑行刨煤机； A=240～360kN/m的煤为硬煤，韧性煤须用大功率采煤机，脆性煤可用滑行刨煤机。 第三章

1、

滚筒采煤机：采高范围大，对各种煤层适应性强，能截割硬煤，并能适应较复杂的顶底板条件。

2、 滚筒采煤机的组成：

电动机、牵引部(行走部)、截割

部和附属装置：1、电动机—动力2、牵引部—行走机构；3、截割部—固定减速箱、摇臂、滚筒；固定减速箱—传递动力，减速增扭；摇臂—调节采高；滚筒—落煤、装煤4、 附属装置—弧形挡板、底托架、电气箱、供水灭尘装置、拖缆装置。

挡煤板—(辅助装煤)提高装煤效果；底托架—固定承托整、台采煤机；电、气箱—电气控制和保护；供水灭尘装置—内外喷雾防尘、降尘、冷却；拖缆装置—拖移电缆。

3、 滚筒采煤机的分类：按滚筒

数目分：单滚筒采煤机 、双滚筒采煤机；按行走机构形式分：钢丝绳牵引、链牵引和无链牵引；按行走驱动装置的调速传动方式分:机械调速、液压调速和电气调速滚筒采煤机(简称机械牵引、液压牵引和电牵引采煤机)。按行走部布置位置分:内牵引和外牵引滚筒采煤机。按机身与工作面输送机的配合导向方式分:骑槽式和爬底板式滚筒采煤机。按总体结构布置方式分:截割电动机纵向布置和横向布置滚筒采煤机 4、 安全规程规定，工作面倾角

在15°以上时，必须有可靠的防滑装置。防滑装置有插棍式、抱轨式、安全绞车式和制动器式四种。

5、 采煤机的基本参数：1）生

产率（理论生产率、技术生产率、实际生产率）；2）截割高度（采煤机的实际开采高度）3）截深（采煤机滚筒切入煤壁的深度称为截深）4）截割速度：滚筒上截齿齿尖的切线速度称为截割速度。截割速度决定于

滚筒直径和滚筒转速。5）牵引速度(采煤机沿工作面移动的速度)6）牵引力7)装机功率

H

h2 Lsin D

max Amax 2

HhDmin A 2 Lsin min K A h Lsin

2 D2

maxmax

2KhD

min A 2 Lsin min

2

截深：采煤机滚筒切入煤壁的深度称为截深，与滚筒宽度相适应。截深决定着工作面每次推进的步距，是决定采煤机装机功率和生产率的主要因素，也是与支护设备配套的一个重要参数。截深与截割高度关系很大。截割高度较小，工人行走艰难，采煤机牵引速度受到限制，为保证适当生产率，宜用较大截深。反之，截割高度很大时煤层容易片帮，顶板施加给支护设备的载荷大，此时限制生产率的主要因素是运输能力。截割速度：滚筒上截齿齿尖的切线速度称为截割速度。

第四章 连续采煤机

1、连续采煤机组成：截割机构、装适于薄、中厚及厚煤层，最大截高6m。运机构、行走机构、液压系统、电气系统、冷却喷雾除尘装置以及安全保护装置等。 2、结构特征：1）多电机驱动，模块式布置2）轴式滚筒，强力截割机构3）侧式装载机构在装煤铲板上收集从滚筒截落的煤炭，再经刮板输送机机内转载至连续采煤机机后卸载。4）履带行走机构5）液压供水系统6）电气系统电动机，主电路过载、漏电和短路保护。 3、采煤机截割部：

1.采煤机截割部传动装置的作用：①电动机动力传递到滚筒上，满足滚筒工作需要。 ②传动装置适应滚筒调高要求，使滚筒保持适当的工作高度。 ③单滚筒采煤机传动装置能适应左、右工作面要求。 2.传动方式：根据滚筒采煤机的不同结构，机械传动装置分双减速箱和单减速箱两类。 双减速箱机械传动装置：双减速箱机械传动装置是传统的结构形式，使用于主电动机纵向布置于机身的采煤机。

机械传动装置包括固定减速箱

和摆动减速箱(摇臂)两部分。

第五章 掘进机

工作断面：首先在巷道一个底角A处钻进一定深度。

右截、上截、左截，这样往复工作形成完整的巷道断面。 AM50掘进机工作过程梯形断面

AS100掘进机工作过程：半圆形断面

首先在巷道一个底角A处钻进一定深度。右截上截左截往复工作完成全断面。

EBZ160掘进机：由截割部、铲板部、第一运输机、本体部、行走部、后支承、液压系统、水系统、润滑系统、电气系统10部分构成。

E B Z 160 掘进机、悬臂式、纵轴式、截割机构功率 KW

第八章 刨煤机

1、刨煤机定义：以刨头为工作机构，采用刨削方式破煤的采煤机械。

2、刨煤机优缺点：优点：1）刨煤机的截深较浅(30～120mm)，充分利用煤层的压张效应，刨削力及单位能耗小；2）牵引速度大(20～40m/min，快速刨煤机150m/min)；3）刨煤块度大(平均切屑断面积为70～80cm2)，煤尘少；4）结构简单、可靠，刨头高度低(约300mm)，实现薄煤层、极薄煤层的机械化采煤；5）

工人不必跟机操作，可在顺槽内进行控制。

缺点：1）对地质条件的适应性不如滚筒式采煤机2）调高不易实现3）开采硬煤层比较困难，刨头与输送机和底板的摩擦阻力大，电动机功率利用率低。 3、刨煤机分类：按刨头工作原理分动力刨煤机和静力刨煤机。动力刨煤机：刨头除受刨链牵引力外，还带有破煤原动力的刨煤机。静力刨煤机：刨头本身不带动力，单纯凭刨链牵引力工作的刨煤机。静力刨煤机由输送机两端的刨头驱动装置(电动机、液力偶合器和减速器组成)，使固定在刨头上的刨链运行，拖动刨头在工作面往返移动。 刨头利用刨刀从煤壁落煤，同时利用犁面把刨落的煤装进输送机。

4、刨煤机组成：刨煤部、输送部、液压推进系统、喷雾降尘系统、电气系统和辅助装置等。 5、静力刨煤机按刨头的导向方式分拖钩刨煤机、滑行刨煤机和滑行拖钩刨煤机。

6、刨煤机缺点：下行时输送机超载，上行时输送机欠载。解决办法：①上、下行刨煤时，底刀长度选得一样，使上、下行截深相同，而上行时刨刀选得长些，以增大落煤量来平衡输送机装载量。②上、下行刨煤时，刨头上的刨刀是相同的，但刨头靠输送机机头侧底刀比靠机尾侧的要长，故下行后刨头的推进量比上行后要大，使上行落煤量增大。

7、滑行刨的组成部分：刨头、刨链、导向架、拖动装置；刨头的组成部分：刨座、刨刀、加高块、顶刀、撑臂等；刨煤机的工作方式：刨座刨头沿工作面往复高速刨削，刨深h为50~150mm，充分利用顶板压力对煤壁的破碎作用。

第九章 采煤工作面支护设备 1、单体支柱和液压支架是工作面常用的支护设备，按工作特性分刚性、增阻可缩性和恒阻可缩性。刚性支柱是受载过程中不可缩或可缩性很小的支柱。随着顶板下沉，作用在支柱的上的载荷会快速增加直至支柱破坏，如木支柱。刚性支柱属被动支护。增阻支柱(支架)是受载过程中支护阻力随顶板下沉而增加的可缩性支柱(支架)，如摩擦支柱。增阻支柱虽也属被动支护，但工作

特性和支护效果均优于刚性支柱。恒阻支柱(支架)是受载达工作阻力后，压缩量增加，工作阻力基本保持恒定的可缩性支柱(支架)，如液压支架、单体液压支柱、液压放顶支柱等。 2、活塞式单体液压支柱

1-顶盖；2-三用阀；3-活柱；4-缸体；5-复位弹簧；6-活塞；7-底座；8-卸载手把；9-注液枪；10-供液管

工作原理：升柱、初撑、承载、卸载回柱

支柱使用条件：煤层倾角小于25°、底板不宜过软、顶板冒落后不影响支柱回收的地质条件。 支柱选用：最大高度 = 煤层最大厚度 - 顶梁高度；最小高度 = 煤层最小厚度 - ( 顶板最大下沉量+顶梁高度+支柱卸载高度)。

3、支架工作时的支撑力变化分三个阶段：

开始升柱至单向阀关闭时的初撑增阻阶段t0，

初撑后至安全阀开启前的增阻阶段t1，

安全阀出现脉动卸载时的恒 阻阶段t2→液压支架的阻力—时间特性。

4、 液压支架分类：液压支架按

其对顶板的支护方式和结构特点不同，分支撑式、掩护式和支撑掩护式。

5、 支撑式支架立柱支撑在顶

梁上，没有掩护梁。支撑式支架结构特点：顶梁较长，长度4m左右；立柱多，4～6根，且垂直支撑；支架后部设复位装置和挡矸装置，以平衡水平推力和防止矸石窜入工作空间内。支撑式支架支护性能: 支撑力大，作用点在支架中后部，切顶性能好；对顶板重复支撑次数多，易把完整的顶板压碎；抗水平载荷能力差，稳定性差；护矸能力差，矸石易窜入工作空间；支架工作空间和通风断面大。适应于缓倾斜、顶板稳定的薄与中厚煤层。

6、 掩护式支架以单排立柱为

主要支撑部件并带有掩护梁的液压支架。用于直接顶中等稳定以下，顶板周期来压不强烈的采煤工作面。掩护式支架结构特点：掩护梁较宽以挡住采空区的矸石进入作业空间，掩护梁上端与顶梁铰接，下端通过前后连杆与底座连接。双纽线机构以保持稳定的梁端距和承受水平推力。立柱支撑力间接作用于顶梁或直接作用于顶梁上。掩护式支架立柱较少，且倾斜布置，以增加支架调高范围，支架两侧有活动侧护板把密封架间。顶梁较短，一般在3.0m左右。掩护式支架支护性能： 支撑力较小，切顶性能差，顶梁短，支撑力集中在靠近煤壁顶板，支护强度较大、均匀，掩护性好，能承受较大水平推力，对顶板反复支撑次数少，能带压移架。顶梁短，立柱倾斜布置，作业空间和通风断面小。

7、 支撑掩护式支架在支撑式

和掩护式架型基础上发展，兼有这两种架型的主要技术特征。适用于直接顶中等稳定、稳定和坚硬，周期压力强烈，底板软硬均可，煤

层倾角一般不大于25o

，煤层厚度1～4.5m，沼气涌出量适中的采煤工作面。支撑掩护式液压支架技术性能：顶梁长，有整体刚性和分体铰接；有些顶梁带外伸或内伸的伸缩梁。多数支架有双人行通道，通风断面大；支撑合力在顶梁后部，切顶能力强；底座为整体结构，有底封式和底开式；立柱倾斜度小，支撑效率高，调高范围较小，适应煤层厚度的变化能力不如掩护式液压支架；前后排立柱受载经常不均，在同样煤层地质条件下要求其工作阻力和支护强度应高于掩护式液压支架；液压系统中的动力缸和控制元件多，操作较复杂，影响移架速度。

8、 薄煤层支架结构特点：1．伸

缩比大 2．人行通道困难 3.梁体薄伸缩比大 4.结构交叉布置 5.简化结构6．提高控制系统自动化

9、 适应“三软”条件的液压支

架设计 三软：顶板软，易冒落；煤层软，易片帮；底板软，底板允许的比压小于6MPa。1)架型选择 “三软”条件支架宜选用掩护式和插腿式掩护支架→顶梁较短，支架支撑的合力靠近煤壁，使靠近煤壁处支撑能力较强，也有条件改善底座对底板比压。2)顶梁设计 顶板软→支架顶梁尽可能短，如插腿式掩护支架。顶梁短，减少对顶板反复支撑次数，减轻其破碎度，使顶梁不易冒空。3)底座设计 底座是支架的基础，必须有足够的强度和刚度。底座还起传力作用，合力作用点位置决定底座对底板比压的分布规律。减少底座前端对底板的比压是追求的目标之一。4)掩护梁设计 掩护式支架的掩护梁比较长，且和水平线夹角比较小，掩护梁在水平线上投影大于顶梁在水平线上投影。水平线夹角又比较小，掩护梁上堆积的矸石比较多，也就是说掩护梁上又增加一个重力，在此力作用下，将使顶梁上合力作用点后移，其结果是减少底座前端对底板的比压，这是“三软”支架设计的原则之一。

11.适应坚硬顶板的液压支架设计 坚硬顶板工作面顶板不易冒落，直接顶或基本顶悬顶时间长。一旦冒落，瞬间顶板压力显著增大，支架立柱安全阀来不及释放，立柱可能遭破坏。

12、坚硬顶板液压支架设计要求：(1)根据直接顶和基本顶岩性、分类级别、截高及配套设备，确定支护强度和工作阻力，要有足够切顶能力。(2)尽量减小掩护梁长度，增大掩护梁与水平夹角，减小掩护梁在水平线上的投影长度。 (3)支架掩护梁间的密封可严些，顶梁架间密封要求不十分严格，因为顶梁间漏矸的可能性较小。(4)设置大流量安全阀，以避免顶板冲击压力造成支架过载较大→安全阀流量的选择应考虑立柱缸径、冲击载荷来压程度。对于有冲击载荷的顶板，如不采取顶板处理措施，立柱应安设一大一小两个安全阀确保支架安全。(5)考虑冲击载荷影响，提高支架结构件安全系数，至少比通常支架安全系数提高20%。(6)考虑支架可能承受的水平方向冲击力。支架结构件设计，摩擦系数取值考虑f=0.4时水平力对支架强度的影响。7)顶梁侧护板采用折页式，后连杆在低位时和水平线夹角为负值。 13、在综采工作面支架选型时，注意： (1)不稳定和中等稳定顶板优先选用掩护式支架。在底板极松软条件下，严格验算并限制支架底座尖端比压，不得超过底板容许比压即极限载荷强度→避免使用重型支架(2)非常稳定和稳定的难垮落顶板和周期来压强烈和十分强烈的顶板，优先考虑选取支撑掩护式支架。 (3)顶板不平，四柱式支架中总有一根支柱对顶板的实际支撑力很低→掩护式支架支撑能力利用率高于四柱式(二柱式支架对顶板的实际支撑力高于同样名义额定阻力的四柱式支架，特别是对机道上方顶板的支护强度)。(4)不稳定顶板条件下使用四柱式支架注意对机道上方的顶板控制，包括增加前柱阻力及可伸缩前梁等。 14、根据液压支架各部件功能和作用，组成：(1)承载结构件 如顶梁、掩护梁、底座、连杆、尾梁等。主要功能是承受和传递顶板和垮落岩石的载荷。(2)液压缸 包括立柱和各类千斤顶。主要功能是实现支架的各种动作，产生液压动力。(3)控制元部件 包括液压系统操纵阀、单向阀、安全阀等各类阀，以及管路、液压、电控元件。主要功能是操作控制支架各液压缸动作及保证

所需的工作特性。(4)辅助装置

如推移装置、护帮(或挑梁)装置、 伸缩梁(或插板)装置、活动侧护 板、防倒防滑装置、连接件、喷 雾装置等，是实现支架的某些动 作或功能所必需的装置。 15、支护强度和工作阻力：

支护强度：q KM 支架有效工作阻力与 10 5支护面积之比。

MPa

顶板所需支护强度取决于顶板等级和煤层厚度。制订不同顶板等级的支护强度标准，支护强度按规定选用或按经验公式估算

K——作用于支架上的顶板岩石

厚度系数，一般取5～8；

M——截高，m；

ρ ——岩石密度，一般取2.5×103kg/m3

支架支撑顶板的有效工作阻力 Q qF 103

kNF——支架的支护面积，m2

F

(L C)(B K)

m2

L——支架顶梁长度，m；C——

梁端距，m；B——支架顶梁宽度，m；K——架间距，m

16、梁端距和顶梁长度：梁端距：移架后顶梁端部至煤壁的距离。梁端距是由于工作面顶板起伏不平造成输送机和采煤机的倾斜，以及采煤机割煤时垂直分力使摇臂和滚筒向支架倾斜，为避免割顶梁而留的安全距离。支架高度越大，梁端距应越大。 第十一章 钻孔机械

1、 钻孔机械主要用于岩巷掘

进的钻眼爆破法工作面中钻凿炮眼，是钻孔施工所使用的孔内各种机具的总称，主要指凿岩机的钎头、钎杆和钻机的钻头、钻杆等。 2、 转钎机构使气动凿岩机钎

杆回转的机构。