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第五章 掘进装载机械 51 概述 常用的掘进方法掘进机法和钻爆 法（我国常用） 一、掘进机 一般按使用范围和结构特征进行。 按截割岩石的硬度系数分煤巷掘进机（f≤4）、煤-岩 巷掘进机（f≤6）、岩巷掘进机（f6）； 按断面大小分大断面掘进机（大于8㎡）、小断面掘 进机（小于8㎡）； 按工作机构截割工作面的方式分部分断面掘进机、全 断面掘进机。 二、装载机 1、种类 （1）按所装物料的性质分为装煤机和装岩机。 （2）按工作机构的结构可分为铲斗装载机、耙斗装载机、蟹 爪装载机和立爪装载机。常见的是前三种。 （3）按所用动力分为电动装载机、气动装载机、液动装载机 。目前我国多用电动装载机。 （4）按行走方式可分为轨轮式装载机、履带式装载机、轮胎 式装载机。 2、装载机的用途及使用条件 （1）耙斗式装载机简称耙装机，普遍应用于我国各矿区 占使用量的80左右，主要用于30以内的斜井上下山和平巷 ，也可用于巷道的交叉或拐弯处。所掘巷道断面在4m2～10m2 之间。除用于装岩外，也可用于装煤或煤-岩。 （2）铲斗式装载机又称铲装机，主要用于井下岩巷掘进 工作面装载岩石，故又称装岩机。其结构紧凑，尺寸小，机动 灵活，适应性强，能在弯曲巷道中工作。铲斗装载机是利用铲 斗铲取岩石，然后提升铲斗将岩石卸入矿车或其他运输设备， 卸载后再将铲斗放下进行第二次铲取。由于其铲装过程为间断 式装载过程，故适宜装载较大块度且坚硬的岩石。 铲斗装载机主要有两种类型，即后卸式和侧卸式。后卸式在 轨道上行走，而侧卸式行走方式采用履带式，机动灵活，可实 现无轨作业，逐渐取代了后卸式铲斗装载机。 （3）蟹爪装载机 主要优点是连续装载，生产率高，工作高度很 低，适合在较矮的巷道中使用。早期生产的蟹爪装 载机，因结构和材质的原因只能用于装煤或软岩。 近年来由于采用了合理的结构和优质材料，蟹爪装 载机亦可装中硬以上的岩石。 52 煤巷掘进机 一、ELMB型掘进机 适用的地质条件煤岩硬度f≤4（局部f5）、断 面6㎡～12㎡、巷道的最大倾角12。 （一）ELMB型掘进机的组成及主要技术特征 1、ELMB型掘进机的组成 图5-1 2、主要技术特征 （二）ELMB型掘进机各主要组成部件的结构原理 1、工作机构 （1）工作机构的组成和垂直水平摆动机构 （2）截割头及行星减速器 图5-3、图5-4 （3）托梁器 2、装运机构 （1）装运机构的组成 图5-5 （2）装运机构传动系统 图5-6 3、转载机构 图5-7 4、行走机构 图5-8 5、喷雾系统 图5-9 6、液压系统 图5-11 （1）转运机构的液压回路（回路Ⅰ） （2）行走机构的液压回路（回路Ⅱ） （3）工作机构和铲煤板液压缸的液压回路（回路Ⅲ ） （4）转载机构及起重液压缸的液压回路（回路Ⅳ） （5）系统的流量调节 a、为了使工作机构的升降、水平摆动、推进速度能 适应不同硬度的煤、岩，在CBG1 025/025型齿轮泵的前 泵出口旁路处装有一调速阀，用以调节工作机构中三组 液压缸的工作速度。 b、在行走机构系统中，为了满足行走速度的要求， 装了一个二位三通转阀，当需要提高行走速度时，通过 二位三通转阀把回路Ⅲ的流量合并到回路Ⅱ，使行走速 度由2.86m/min加快到5.04m/min，此时，回路Ⅲ停止工 作。 二、AM50型掘进机 （一）结构特点 图5-12 （二）传动系统 1、机械传动系统 图5-13 （1）截割机构传动系统 53 装载机 一、耙斗式装载机 1963年开始在我国煤矿中推广使用的耙斗 装载机（简称耙装机），目前已普及各矿区， 占装载机使用台数的80左右，成为我国煤矿 巷道掘进的主要装岩设备。 特点优点是结构简单、成本低、维修方便，能 装大块岩石；缺点是钢丝绳及耙斗磨损较快。 适应范围可用于平巷及倾角小于35的上、下山 巷道中装岩。 （一）耙斗式装载机组成与装载原理 P-30B型耙斗式装载机图5-15 1、组成 耙装机主要由耙斗、绞车、台车和机槽等组成。 2、工作原理 （1）装载原理 （2）耙装机在拐弯巷道中使用 图5-16 （二）主要组成部件结构 1、耙斗 （1）结构形式 图5-17 （2）结构参数 在装载行程中，耙斗被向前牵引，耙斗的自重使它逐渐插入渣 堆，耙斗内的岩渣，沿着耙斗的尾帮升高并翻滚，耙斗被逐渐装满 ，插入渣堆的阻力也随着增大。当耙斗的自重和插入阻力达到平衡 后，插入渣堆的深度就不再增加。因此，耙斗的形状和重量直接影 响耙装机的生产率。耙斗越重则插入渣堆的深度可能越大。但是， 过重则可能把巷道底版破坏，并且移动的摩擦阻力也大，而耙斗插 入渣堆过深，岩渣也会溢出斗外，无谓地损失动力。当然，耙斗也 不宜太轻，否则不容易插入渣堆，装不满，甚至可能翻斗而无法工 作。 根据我国煤矿使用耙斗装载机的经验，推荐按下式确定耙斗重 量 cossinβγα−≥c l K VG 式中G耙斗重量（kg）； V耙斗容积（m3）； K耙斗插入渣堆的阻力强度（kg.f/㎡），可按表1取值； l耙斗的装载行程，可取为2～3（m）； γ岩渣的重率（kg/ m3）； c斗宽系数，可按表2取值； α耙斗的耙角； β耙斗的后角。 表1 耙斗插入渣堆的阻力强度K 岩渣的块度 （㎜） 150爆破不 良 阻力强度K （kg.f/㎡） 2000～ 3000 3000～ 5000 5000～ 9000 表2 斗宽系数c 耙斗宽 度 （m） 0.6～ 0.7 0.8～ 0.9 1.0～ 1.1 1.2～ 1.5 斗宽系 数c 0.10.20.30.5 根据此式确定耙斗重量考虑了耙斗宽度、岩渣块 度、岩渣重率、耙斗装满行程、耙斗容积和耙斗的插 入角和后角等因素，因而是比较全面和比较合理的。 在装载过程中，耙斗齿插入渣堆的角度是变动的 ，不便于计量。通常可认为它接近耙斗处于水平位置 时，耙齿内侧面与水平面的夹角（称为耙角α）。耙 齿外侧面与水平面的夹角，称为后角β。耙装中等块 度和中等坚硬度的岩渣时，耙斗的耙角可参照表3选取 。在上山巷道装载时，耙角应适当减小。除非情况特 殊，装载机一般按平巷的情况选取耙角。耙角过大时 ，耙斗容易在渣堆上崩跳，不容易装满；过小时，又 会增大插入渣堆的阻力，也不容易装满。耙斗的后角 应小于耙角，斗齿应有足够的强度。 表3 耙斗的耙角 巷 道 倾 角 025上 山 耙 角 α55～6065～7555 耙斗的长度、宽度和高度应保持适当的比例。耙斗过 长不能充分利用耙斗的有效容积，过宽则耙斗装载机的溜 槽也将加宽。根据经验，耙斗长、宽、高的合理比例是 21.51。重心应在前后端钢丝绳牵引点的连线以下。 平巷中使用的耙斗，重心最好在通过斗齿齿尖的垂直线 上；斜巷中使用的耙斗，重心应略偏于耙斗的尾帮。 2、绞车 耙斗装载机的绞车有三种类型行星轮式、圆锥摩擦轮式和内涨 摩擦轮式。行星轮式结构紧凑，工作平稳，操作省力，但结构复 杂；内涨摩擦轮式结构简单，工作可靠，维修量小；圆锥摩擦轮 式结构简单，但操作费力，故障较多，目前已基本不用。 行星轮式绞车图5-18 3、传动系统 图5-19 二、铲斗装载机 铲斗装载机的工作机构是位于机器前方的铲斗，以铲斗铲取 岩石，然后将岩石卸入矿车或其它运输设备，这类装载机一般 用于岩石装载。铲斗装载机类型很多。目前，煤矿所用的铲斗 装载机按卸载方式不同分为后卸式和侧卸式两种。侧卸式适应 于大断面的巷道装载。 （一）装载机的结构及装载原理 1、结构组成 主要由铲斗装载机构、履带行走机构、液压系统和电气系统 组成。 2、装载原理 （二）装载机主要组成部件的结构原理 1、铲斗装载机构 图5-21 （1）组成 主要由铲斗、侧卸液压缸、拉杆、摇臂、升降液压缸、铲斗 座等组成。 （2）结构原理 2、履带行走机构 （1）结构组成 （2）传动系统 图5-22 （3）操纵系统 图5-23 3、液压系统 图5-24 （1）系统组成 （2）工作原理 三、蟹爪式装载机 和耙斗式装载机及铲斗装载机相比，蟹爪式装载 机的主要优点是连续装载，生产效率较高；工作 高度很低，适合在较矮的巷道使用。能装的最大块 度可达300mm，块度小于100mm时效率最高。 （一）结构及工作原理 1、结构 图5-25 所示，主要由蟹爪工作机构、转载机构、 履带行走机构、电动机及控制各1部运动的液压系统 组成。 2、工作原理 （二）装载机主要组成部件的结构原理 1、蟹爪工作机构 图5-26 2、转载机构 图5-27 3、行走机构 特点 （1）没有支重轮，整个机重通过履带架支撑到接地履带上， 工作时接地履带与下履带架发生相对滑动而使行走阻力增加 ，但结构简单，适用于重量较轻的机器； （2）两条履带由1台电动机驱动，故结构与传动系统较复杂 （2）刮板传动系统 Z30→Z35→刮板链 （3）履带传动系统 4、机械传动系统 图5-28 （1）蟹爪传动系统 （4）液压泵传动系统 电动机→Z1/Z2→Z3/Z4→Z5→液压泵 5、液压系统 图5-29 A、组成 B、工作原理