岩巷掘进机械设备.pdf

“ “ “ “ 第五篇 岩巷掘进机械设备 第一章平巷掘进机构造、 原理及规范使用 第一节概述 长期以来， 矿山井巷掘进工作， 一直是采用凿岩爆破的方法。实践证明， 使用这种方 法时， 劳动强度大、 工作效率低， 同时还具有很大的危险性。随着工业的不断发展， 对地 下资源的需求量与日俱增， 迫切要求加快井巷建设速度和实现安全生产。为此， 人们对 各种新的岩石破碎方法及其在岩巷掘进工作中的应用， 进行了大量的研究工作。其中， 用机械破碎岩石的方法， 即采用全断面或分断面巷道掘进机掘进巷道的方法获得了迅速 的发展。 平巷掘进机是一种将机械破碎岩石和排碴等工序实现联合作业， 并连续掘进的综合 设备。这种掘进机可用于煤炭、 化工、 采矿等工业以及国防工程中掘进各种断面形状的 巷道和隧道。因此， 平巷掘进机按其适用范围可分为两大类， 即 适于在煤层和软岩中掘 进巷道的平巷掘进机和适于在中硬以上硬度的岩石中掘进巷道和隧道的平巷掘进机。 平巷掘进机最早出现于十九世纪五十年代。但是， 由于切削刀具和驱动动力等问题 没有得到很好的解决， 致使它在整整一个世纪内停滞不前。直到本世纪五十年代末期， 随着金属材料工业的发展和液压技术在采矿机械中的应用， 以及切削刀具研制工作的较 大突破， 平巷掘进机的研制工作才又获得迅速的发展。 五十年代末期， 我国也开始了平巷掘进机械的研制工作。多年来的研制工作表明， 采用平巷掘进机掘进巷道的方法是有发展前途的。我国先后设计制造和使用的掘进机 “ 第一章平巷掘进机构造、 原理及规范使用 有十余种之多。但由于刃具的材质、 液压元件的性能和机械加工工艺等方面因素的影 响， 再加上在机械结构设计上存在着的一些有待于进一步解决的问题， 如掘进时的定向、 掘进后机械的退离以及排碴等问题， 故平巷掘进机的发展较为缓慢。 现有各种平巷掘进机的基本结构和破岩方法均大同小异。现以国产 “ 型平巷 掘进机为例简要介绍它的组成和工作原理。 第二节“ 型平巷掘进机 “ 型平巷掘进机是一种全断面挖掘机。借助安装在旋转着的刀盘上的滚刀， 在 一定的轴推力作用下滚压破碎岩石。掘进后将形成直径为 ）, ’, ,机械总功率 （8;） , ’,’- 传动方式行星轮系总重 （ 所示 为正滚刀和边滚刀， 这两种滚刀皆属单刀盘形滚刀， 其结构完全相同。但因滚刀座的结 构形状不同而其用途亦有所不同。金属密封圈 ’ 和 3 的作用在于加强轴承的密封性能。 刀圈 * 磨损后可更换。为提高滚刀耐磨、 耐压和耐冲击性能， 刀圈材料应采用优质 合金钢， 并经热处理。 3 1， 3 3 2 3 , 3 ;1 3 11， 2 3 , 3 3 3 2 3 最大转矩 （/0）;1 2;， ; 2;， 4;4,,;42 最大扩孔轴向力推 ;推 ;1拉 ;4推 ;11推 ;推 ;2推 ;,推 ;4 （/）拉 ;拉 ;4,拉 ;拉 ;22拉 ;2拉 ;2拉 ;2 传动动力液压液压电动电动液压电动液压液压 驱动功率 （）2;2;1;1;11; 钻机外型尺寸 （0） （长 宽 高） 工作 ;, ;1 ; 运搬 ;4 ; ; 工作 ;44 ;1 1;4 运搬 ; ; ;2 ;14 1; ;2 ; 1; ;2 ; 1; ; ;12 ;, ; ;2 生产厂家中 衡阳冶金机 械厂 （中） 罗宾斯公司 （美）德雷塞公司 （美）矿研试验公司 （日） 注 推进动力全为液压传动。 第二节天井钻机的构造 天井钻机的型号虽多， 但其结构原理则大致相同。现以国产 以下。 *1 第五篇岩巷掘进机械设备 四、 钻具 钻具包括钻头、 扩孔器、 钻杆和送杆机构等。 “ 钻头钻机扩孔时， 采用直径为 的 ’ 密封球齿牙轮钻头钻导向孔， 钻爆 破孔时则采用直径为 的 ’ 球齿牙轮钻头。 “ 扩孔器扩孔器由三把三刃盘形滚刀或球齿滚刀、 拉杆和底板组成。三把滚刀等 分布置， 直径为 **。扩孔器刀头破岩原理是， 当扩孔器转动时， 滚刀也绕刀轴旋转， 因此， 滚刀刀刃在工作面破岩时能形成宽为 , -* 的同心圆破碎轨迹， 其间岩石被 挤成薄层状碎片脱落。 “ 钻杆每节钻杆长度为 **， 用锥形管螺纹连接。钻杆有 和 两种规 格尺寸， 材料为 -* 铬或 - ’ 钢。 -“ 送杆机构送杆机构是用于装卸钻杆的辅助机构。按钻进天井的倾角不同， 配有 两套送杆机构， 一套是用于掘进 .*/以上天井的后侧送杆机构， 另一套是用于掘进 -/ , .*/天井的旁侧送杆机构。 （） 后侧送杆机构 （图 0 0 ） 由安装于行走机构上的转盘吊 和机械手 两部分 组成。上钻杆时， 转盘吊把钻杆抓到机械手上， 并借卡爪抓紧钻杆。借助斜撑油缸将钻 杆顶起到机头下面， 然后接杆钻进。卸钻杆时， 则先由斜撑缸顶起机械手到机头下面， 将 钻杆抓紧， 然后利用斜撑缸将机械手收回原位， 接着再由转盘吊将钻杆送到钻杆车上。 （） 旁侧送杆机构 （图 0 0 ） 由机械手 、 转臂 、 转轴 和齿条油缸 - 等构成。机 械手 通过转臂 联接在框架侧面的转轴 上， 井由转轴上的齿轮与安装在框架上的油 缸齿条 - 推动回转。机械手可向机头送进或接出钻杆。转臂回转角度可达 */。向机 械手给杆可用电葫芦转盘吊来实现。 第三节天井钻机的发展趋势 近些年来， 虽然天井钻机的发展较为迅速， 但也暴露了一些不足之处， 如 “设备投 资高； 天井上下都要有通道， 故还不能掘进盲天井；在非均质岩石中， 还难以保证长 距离导向的精确度； 掘进成本较高， 刀具费用要占总成本的 *1或更多。 为了克服上述不足之处， 不断降低成本， 当前对天井钻机的研究工作将在以下一些 . 第二章天井钻机构造、 原理及规范操作 方面进行。 图 “ “ 后侧送杆机构 机械手； 转盘吊 改进滚刀和合金齿刀具的材质和结构型式， 使之具有较高的刚度、 强度和耐磨性， 同时也要适于在较硬的岩石中钻进。还要力求加工简易、 成本低廉。 提高滚刀轴承的密封程度。如采用双金属圈密封， 不仅密封性能好， 而且能耐高 温。近来在双金属圈密封的基础上又研制了石墨金属圈密封。它密封性能更好， 而且加 工精度要求较低， 成本也低。 ’ 采用平头式或球面式扩孔器。平头式扩孔器的滚刀布置在同一平面内， 外缘只有 一圈边刀， 大大提高了其余滚刀的使用寿命。由于滚刀之间的空隙较小， 大块岩屑不易 挤入或卡住滚刀， 因而转矩和突加负荷较小， 操作平稳。球面式扩孔器的优点是， 整个刀 具面积大， 滚刀配置合理， 受力均匀， 没有尖峰负荷， 因而操作平稳， 滚刀寿命较长， 扩孔 速度快。由于空间较大， 有利于更换刀具， 而且冲洗岩屑效果较好。 将电力驱动改为液压驱动。这样可以根据岩石性质的不同合理地调整转速和转 矩， 以便提高钻进速度， 减少刀具的磨损和导向孔的偏斜。 采用遥控的自动润滑系统。在钻进过程中， 每隔一定时间， 自动地向滚刀注油润 * 第五篇岩巷掘进机械设备 滑。 “ 发展盲井钻机。美国罗宾斯公司生产的 型天井钻机亦可用于钻进直径 “ 的盲天井， 其主要特点是回转机构 （电动机、 液压马达和变速齿轮等） 直接装在圆窿形的 钻头内， 钻进所需的推进力由钻杆传递给钻头， 钻杆本身不转动。回转机构的动力是由 两台 ’* 电动机驱动、 推进机构是由一台 “* 电动机和相应的液压元件组成。 图 , - , .旁侧送杆机构 机械手； -转臂； /转轴； 齿条油缸 ’’ 第二章天井钻机构造、 原理及规范操作