第一篇 矿井采掘机械.pdf
1 第一篇第一篇第一篇第一篇 矿井采掘机械矿井采掘机械矿井采掘机械矿井采掘机械 第二章第二章第二章第二章 凿岩机械凿岩机械凿岩机械凿岩机械 1ⅹ凿岩机的破岩原理是怎样的↊ 答ↅ凿岩机是按冲击破碎原理进行工作的。工作时活塞做高频往复运动ⅷ不 断地冲击钎尾。在冲击力的作用下ⅷ呈尖楔状的钎头将岩石压碎并凿入一定的深 度ⅷ行成一道凹痕。活塞退回后ⅷ钎子转过一定角度ⅷ活塞向前运动ⅷ再次冲击 钎尾时ⅷ又形成一道新的凹痕。两道凹痕之间的扇形岩块被由钎头上产生的水平 分力剪碎。活塞不断地冲击钎尾ⅷ并从钎子的中心孔连续地输入压缩空气或压力 水ⅷ将岩渣排出孔外ⅷ即形成一定深度的圆形钻孔。 2. 凿岩机在采矿工程的主要用处是什么↊按动力分哪几种↊ 答ↅ凿岩机主要用于采矿工程岩巷掘进的钻爆法工作面中钻凿炮眼ↆ按动力 不同分为风动式、液动式、电动式和内燃式。 3ⅹ凿岩台车需要实现哪些动作↊如何实现这些动作↊ 答ↅ凿岩台车应实现下列运动ↅ台车进入和退出工作面ⅷ即行走运动ↆ在断 面任何位置以任意角度钻眼ⅷ即推进器变位和钻臂的变幅运动ↆ凿岩机沿钻孔轴 线前进和后退ⅷ即推进运动。下面以 CTH10-2F 型凿岩台车为例说明其运动过程。 1行走运动ↅ利用其结构上有的行走机构实现台车进入和退出工作面。2推进 器变位ↅ在摆角油缸的作用下ⅷ可实现推进器的水平摆动ⅷ通过俯仰油缸可实现 推进器的俯仰运动ⅷ 以钻凿不同方向的炮眼。 钻臂变幅ↅ 为钻凿不同位置的炮眼ⅷ 钻臂应能实现升降、摆动和旋转等变幅运动。摆臂油缸可使钻臂摆动ↆ钻臂油缸 可使钻臂升降ↆ由摆线马达-棘轮组成的旋转机构可使钻臂绕自身轴线旋转 360 ,使其能用很小的角度钻凿巷道不同位置的岩孔。3推进运动ↅ台车的推进器 为液压缸-钢丝绳式。推进油缸的两端都装有导绳轮。钢丝绳一端固定在导轨上ⅷ 另一端绕过导绳轮固定在托盘上ⅷ调节装置可控制钢丝绳的张紧程度。由于活塞 杆固定在导轨上ⅷ工作时ⅷ缸体移动ⅷ即会牵引钢丝绳带动凿岩机沿导轨进退。 第第第第三三三三章章章章 装载机械装载机械装载机械装载机械 1. 试述靶斗装载机的主要组成部分和工作过程。 答ↅ靶斗装载机的主要组成ↅ靶斗装载机的主要由靶斗、绞车。台车和料槽 等组成。靶斗装载机的工作过程ↅ靶斗工作时ⅷ靶斗在钢丝绳的牵引下从工作面 岩堆靶取岩石ⅷ 治料槽的簸箕口、 连接槽和中间槽运到卸料口装入矿车中。 然后ⅷ 钢丝绳反向牵引将靶斗又接回到工作面ⅷ再进行第二次装载。 2. 试述后卸式和侧卸式铲斗装载机的主要组成部分和工作过程。 答ↅ1后卸式铲斗装载机的组成部分ↅ后卸式铲斗装载机由铲斗工作机构ⅷ 链条提斗机构ⅷ回转机构ⅷ行走机构和操纵控制装置等部分组成。后卸式铲斗装 载机的工作过程是ↅ司机站在机器侧面踏板上操作ⅷ两手抓住手把ⅷ同时用手指 控制电钮使机器前进、后退、提升铲斗和断电下放铲斗四个动作。铲斗装岩时ⅷ 铲斗离料堆 1-1.5m 远处开动机器ⅷ铲斗贴着轨道前进ⅷ最后主要利用惯性铲入 岩石堆ⅷ然后开动提斗机构ⅷ并同时继续开动机器ⅷ一面使铲斗向岩堆推进ⅷ一 面把铲斗提升并装满。铲斗装满后ⅷ再开动行走机构倒退ⅷ同时继续提升铲斗ⅷ 2 让其向后翻转ⅷ直至铲斗以一定的速度碰撞缓冲弹簧ⅷ利用惯性使铲斗内的岩石 抛入后面拖带的矿车内。关闭提斗机构ⅷ铲斗以其自重退后最低位置ⅷ此后又使 机器向前冲入料堆进行第二次装岩。为使铲斗可装巷道两边的岩石ⅷ以人力将机 器上部连同铲斗向巷道两边转动ⅷ转动范围左右可达 30。2侧卸式铲斗装载 机的组成ↅ侧卸式铲斗装载机由铲斗、侧卸液压缸、铲斗座、大臂、拉杆、提升 液压缸、行走机构、主动链轮、电动机、司机座等部分组成。侧卸式铲斗装载机 的工作过程ↅ侧卸式铲斗装载机工作时ⅷ首先使铲斗放到最低装岩位置ⅷ再开动 履带ⅷ使机器前进。借行走的力量ⅷ使铲斗铲入爆落的矿石堆ⅷ当铲斗铲入矿石 料堆后ⅷ一面前进一面操纵两个提升液压缸ⅷ将铲斗装满ⅷ并把铲斗举到一定的 高度ⅷ使机器后退到卸料处ⅷ操纵侧卸液压缸将料卸净。装载机可直接将矿石装 入矿车或通过胶带转运机装入矿车ⅷ然后使铲斗恢复原位ⅷ同时装载机回到料堆 处ⅷ到此完成一个装载工作循环即侧卸式铲斗装载机的工作过程。 第第第第四四四四章章章章 掘进机械掘进机械掘进机械掘进机械 1. 使用掘进机掘进巷道有那些优点↊ 答ↅ掘进机法掘进巷道具有许多优点ↅ1速度快、成本低。用掘进机掘进巷 道ⅷ可以使掘进速度提高 1-1.5 倍ⅷ工效平均提高 12 倍ⅷ进尺成本降低 30ⅰ 50ⅰ。 2安全性好。 由于不需要打眼放炮ⅷ 围岩不易破环ⅷ 既有利于巷道支护ⅷ 又可减少冒顶和瓦斯突出的危险ⅷ大大提高了工作面的安全性。3有利于回采 工作面的准备。由于掘进速度的加快ⅷ可以提前查明采区的地质条件ⅷ为回工作 面设备的选型及准备工作创造良好的条件。4工程量小。利用钻爆法ⅷ巷道的 超挖量可达 20ⅰⅷ利用掘进机法ⅷ巷道超挖量可小到 5ⅰⅷ从而大大减少了支护 作业的充填量ⅷ减少了工程量 ⅷ降低了成本ⅷ提高了速度。 5松动条件好。 改善了松动条件ⅷ减少了笨重的体力松动。 2ⅹ试述部分断面巷道掘进机的主要组成部分和工作过程。 答ↅ部分断面巷道掘进机的主要组成ↅ部分断面巷道掘进机主要由截割头、 悬臂、装运机构、行走机构、液压泵站、皮带转载机和若干液压缸等组成。 部分断面巷道掘进机的工作过程ↅ 机器工作时ⅷ 开动行走机构使机器移近工作面ⅷ 截割头接触煤壁时停止前进ⅷ开动截割头并摆动到工作面左下角ⅷ在伸缩液压缸 的作用下钻入煤壁ⅷ ⅷ使截割头水平摆动到巷道右端ⅷ这时在底部开出一低槽ⅷ 然后再使截割头向上摆动一截割头直径的距离后向左水平摆动。如此循环工作ⅷ 最后形成所需断面。 3ⅹ部分断面巷道掘进机的截割头有几种型式↊各有什么优缺点↊ 答ↅ1截割头有纵轴式和横轴式截割头。2纵轴式截割头ⅷ优点是ↅ能截 割出平整的断面ⅷ而且可以用截割头挖支架的柱窝和水沟。缺点是ↅ在摆动截割 时机器受的侧向力较大ⅷ为了提高机器的稳定性ⅷ机器重量比较大。横轴式截割 头ⅷ优点ↅ横轴式截割头多采用两个对称的半球行滚筒ⅷ截割时截割头的受力较 好ⅷ截割阻力易被机体自重吸收ⅷ缺点ↆ布置不方便。 4. 全断面巷道掘进机主要由哪些部分组成。 答ↅ全断面巷道掘进机主要由刀盘、机头架、传动装置、推进液压缸、水平 支撑机构、液压传动装置、皮带转载机、除尘风机和大梁等组成。 3 第五章第五章第五章第五章 采煤机械采煤机械采煤机械采煤机械 1. 什么叫综采、普采↊它们的工作面都配置了哪些设备↊ 答ↅ按机械化程度的不同ⅷ机械化采煤工作面可分为普通机械化采煤工作面 和综合机械化采煤工作面ⅷ简称普采和综采。普采工作面配置了单滚筒采煤机、 可弯曲刮板输送机和支护设备。综采工作面配置了双滚筒采煤机、可弯曲刮板输 送机和液压支架的主要设备。 2. 滚筒式采煤机主要组成部分是哪些↊ 答ↅ滚筒式采煤机主要由电动机、牵引部、截煤部和辅助装置等部分组成。 3. 滚筒式采煤机有哪几种分类方式↊如何分类↊ 答ↅ按滚筒的数量可分为ↅ单滚筒采煤机和双滚筒采煤机。 4. 对采煤机械有那些要求↊ 答ↅ ⅳ1ⅴ生产率满足要求。 ⅳ2ⅴ采煤机工作机构能适应煤层厚度变化而工作。 ⅳ3ⅴ机身所占空间较小ⅷ对薄煤层采煤机尤为重要。 ⅳ4ⅴ采煤机可拆成几个独 立的部件ⅷ以便下井和运输ⅷ也便于拆装和检怱。 ⅳ5ⅴ所有电气设备都应具有防 爆性能。 ⅳ6ⅴ电动机、传动装置和牵引部应具有超负荷安全保护装置。 ⅳ7ⅴ具有 防滑装置。 ⅳ8ⅴ具有内外喷雾灭尘装置。 ⅳ9ⅴ工作稳定可靠ⅷ操作简单方便ⅷ操 作手把或按钮尽量集中ⅷ日常维护工作少而容易。 5. 简述螺旋滚筒的主要结构和参数。 答ↅ螺旋滚筒主要由螺旋叶片、端盘、齿座、喷嘴及筒壳等部分组成。 螺旋滚筒的参数有结构参数和工作参数两种。 结构参数包括滚筒直径、 宽度、 螺旋叶片的旋向和头数ↆ工作参数指滚筒的转速和转动方向。 6. 截齿的种类和结构↊ 答ↅ截齿主要有扁形截齿和镐形截齿两种。扁形截齿的刀体是沿滚筒的半径 方向安装的ⅷ端头镶有硬质合金核或片。镐形截齿的刀体安装方向接近于滚筒的 切线ⅷ端头堆焊硬质合金层。 7. 采煤机的牵引机构有哪些类型↊各有何优缺点↊ 答ↅ采煤机的牵引机构有钢丝绳牵引ⅷ锚链牵引和无链牵引三种型式。钢丝 绳牵引机构的牵引力小ⅷ容易发生断绳事故ⅷ并且断裂后不易重新连接ⅷ这种牵 引机构已逐渐被淘汰。锚链牵引机构强度高ⅷ承受能力大ⅷ能满足采煤机增大牵 引力和提高牵引速度的要求ↆ 锚链牵引是依靠链轮齿与链环相啮合ⅷ 工作较可靠ↆ 锚链使用寿命长ⅷ断链时弹性小ⅷ不易伤人ⅷ断链后用连接环连接ⅷ十分方便ↆ 但是锚链的节距较大ⅷ当链轮作等速运动时ⅷ锚链相对链轮的移动是周期性变化 的ⅷ产生动载荷。无链牵引机构取消了工作面的牵引链ⅷ消除了断链事故和链子 跳动伤人的事故ↆ 在同一工作面内可以同时使用两台或多台采煤机ↆ 对底板起伏、 工作面弯曲、煤层不规则等的适应性增强ↆ使采煤机的牵引速度更加均匀ⅷ减弱 了采煤机移动时的脉动现象和机器的振动ⅷ提高了采煤机的使用寿命。但是必须 加强输送机本身的结构ⅷ并在使用和管理中保持具有一定的平直度ↆ而且齿轮、 4 齿条在材质和热吃力方便要求都较高ↆ 在销轴座或齿条之间的连接方式上要注意 可调性ⅷ还要注意溜槽的连接强度ⅷ同时提高了支架控顶能力的要求。 8. 无链牵引机构有哪几种↊ 答ↅ齿轮销排式、销轮齿条式、复合齿轮齿条式、链轮链轨式。 9. 采煤机牵引部液压系统的主回路有哪几种型式↊为什么大多用变量泵定量马 达组成的系统↊ 答ↅ ⅳ1ⅴ高速马达传动、中速马达传动、低速马达传动ↆ ⅳ2ⅴ变量泵可以根 据回路中油压的大小向回路输入压力油ⅷ可自动调节回路中的油压ↆ输入到机械 系统的转矩要恒定ⅷ所以选择定量马达。 10. 简述连续采煤机的用途和结构组成。 答ↅ 连续采煤机可用于开采煤柱或掘进煤巷ⅷ 实现工作面落煤和装煤机械化。 它主要由截煤滚筒、装煤耙爪、刮板转载机、履带行走机构、悬臂、司机室、截 割电动机、装运电动机、行走电动机、油泵电动机、滚筒调高油缸、铲板升降油 缸、转载机升降油缸及稳定油缸等组成。 11. 采煤机常用的喷嘴有哪几种↊说明对喷嘴的一般要求。 答ↅ平射型喷嘴、旋涡型喷嘴、冲击型喷嘴、引射型喷嘴。喷嘴是喷雾系统 的关键元件ⅷ要求其雾化质量好ⅷ喷射范围大ⅷ耗水量小ⅷ尺寸小ⅷ不易堵塞和 拆装方便。 12. 刨煤机与滚筒式采煤机相比ⅷ有何优缺点↊ 答ↅ优点ↅ截深浅ⅳ一般为 50-100mmⅴ ⅷ可充分利用煤的压张效应ⅷ刨削力 及单位能耗小ↆ刨落下的煤的块度大,煤粉量少ⅷ煤尘少ⅷ松动条件好ↆ结构简 单可靠ⅷ特别是刨头可以设计得很低ⅳ约 300mmⅴ可实现薄煤层、极薄煤层机械 化采煤ↆ工人不必跟机操作ⅷ可在顺槽控制台进行操作ⅷ这一点对改善薄煤层、 急倾斜煤层工人工作条件和实现遥控十分重要。缺点ↅ对地质条件的适应性不如 滚筒式采煤机ↆ调高比较困难ↆ开采硬煤层比较困难ↆ刨头与输送机和底板的摩 擦阻力大ⅷ电动机功率的利用率低。 13. 刨煤机有哪些类型↊ 答ↅ刨煤机可根据刨刀对煤作用力的性质分为静力式和动力式刨煤机两种。 静力式刨煤机根据煤刨结构不同分为拖钩式、滑形式和刮斗式等。 第六章第六章第六章第六章 支护设备支护设备支护设备支护设备 1. 按供液方式不同ⅷ单体液压支柱分为哪几类型 答ↅ按供液方式不同ⅷ单体液压支柱分为内注式和外注式两种。 2. 液压支柱正常工作分为哪几个过程↊ 答ↅ分为升柱和初撑、承载、卸载降柱等过程。 3. 支撑式、掩护式和支撑掩护式三种支架各有何特点↊各适应何种顶板条件↊ 5 答ↅ ⅳ1ⅴ支撑式支架ↅ 特点ↅ顶梁较长ⅷ其长度多在 4m 左右ↆ立柱多ⅷ一 般 4-6 根ⅹ且垂直支撑ↆ支架后部设复位装置和挡矸装置。以平衡水平推力和防 止矸石窜入支架的工作空间内。适应条件ↅ支撑式支架适用于直接顶稳定、老顶 有明显或强烈周期来压ⅷ且水平力小的条件。 ⅳ2ⅴ掩护式支架ↅ特点ↅ有一个较宽的掩护梁以挡住采 空区的矸石进入作业空间ⅷ其掩护梁的上端与顶梁铰接ⅷ下端通过前后连杆与底 座连接。底座、前后连杆和掩护梁形成四连杆机构ⅷ以保持稳定的梁端距和承受 水平推力。立柱的支撑力间接作用于顶梁或直接作用于顶梁上。掩护式支架的立 柱校少ⅷ除少数掩护式支架 1 根立柱外ⅷ一般都是一排 2 根立柱ⅷ这种支架的立 柱都为倾斜布置ⅷ以增加支架的调高范围ⅷ支架的两侧有活动侧护板ⅷ可以把架 间密封。通常顶梁较短ⅷ一般为 3.0 mm 左右。适应条件ↅ掩护式支架适用于顶 板不稳定或中等稳定、老顶周期压力不明显、瓦斯含量少的破碎顶板条件。 ⅳ3ⅴ支撑掩护式支架ↅ特点ↅ优点是ↅ支撑力大ⅷ切顶性能强ⅷ防护性 能好ⅹ通风断面大ⅷ稳定性好ⅷ应用范围广。它的主要缺点是ↅ结构复杂ⅷ成本 较高。适应条件ↅ 支撑掩护式支架支架适用于煤层厚度 2.0-3.2mⅷ煤层倾角小 于 25ⅷ顶板中等稳定ⅷ底板抗压强度≥2MPa。 4. 试述回采工作面顶板的组成及其分类 答ↅ ⅳ1ⅴ顶板的组成 伪顶ↅ直接位于煤层上方ⅷ是极易垮落得一层岩石。直接顶ↅ是指位于伪顶 或直接位于煤层上方的一层或几层岩石。老顶ↅ是指位于直接顶之上厚而坚实、 节理裂隙和层理都不发育的岩石。 ⅳ2ⅴ顶板分类 直接顶分类ↅ不稳定顶板、中等稳定顶板、稳定顶板、坚硬顶板。老顶分级 Ⅰ级顶板ⅷ周期来压不明显ↆⅡ级顶板ⅷ周期来压明显ↆⅢ级顶板ⅷ周期来压强 烈ↆⅣ级顶板ⅷ周期来压极强烈。 5、什么叫液压支架的初撑力、工作阻力和支护强度 答ↅ初撑力ↅ 指液压支架在升架过程中ⅷ当支架的顶梁接触顶板ⅷ直到立 柱下腔的液体压力逐渐上升到泵站工作压力时ⅷ 停止供液ⅷ 液控单向阀立即关闭ⅷ 这一过程为支架的初撑阶段。此时支架对顶板的支撑力称为初撑力。 工作阻力ↅ 随着顶板压力的增加ⅷ立柱下腔的液体压力越来越高。当升高 到安全阀的调定压力时、安全阀打开溢流ⅷ立柱下缩ⅷ液体压力随之降低。当降 到安全阀的调定压力时ⅷ安全阀关闭。随着顶板的继续下沉ⅷ安全阀重复这一过 程。由于安全阀的作用ⅷ支架的支撑力维持在某一恒定数值上ⅷ这是支架的恒阻 6 阶段。此时ⅷ支架对顶板的支撑力称为工作阻力。 支护强度ↅ 单位支护面积顶板上所受支架工作阻力值的大小ⅷ称为支护强 度。即支护强度用来表示之家的支护性能。 6. 支架操纵阀、液控单向阀和安全阀的类型和结构如何↊ 答ↅ支架操纵阀ↅ它是组合式片阀、采用管式连接。由首片、尾片和若干中 片组合而成。每片控制一种液压缸的两个动作。使用时ⅷ可根据所控制的支架动 作的多少ⅷ来选择片数的多少。 液控单向阀ↅ是一种密封可靠、启闭灵敏、液阻小、寿命长的液压元件。它 主要由密封垫、阀芯、液控口、操纵阀等结构组成。 安全阀ↅ 它是保证支架恒阻让压的关键元件。 适用于一般顶板的普通安全阀。 应该密封可靠ⅷ启闭灵敏ↆ稳定溢流纳流量范围大ↆ使用寿命应保证工作面推进 800-1000m 不更换。主要有弹簧式安全阀、充气式安全阀两种。主要包括阀体、 挡圈、气室、阀芯、阀套、o 型密封圈等结构。 7. 支架选型的依据是什么↊选择架型时还应考虑哪些因素↊ 答ↅ依据ↅ正确选择支架的架型ⅷ对于提高综采工作面的产量和效率ⅷ充分 发挥综采设计的效能ⅷ 实现高产高效ⅷ 是一个很重要的因素。 在具体选择架型时ⅷ 首先要考虑煤层的顶板条件。还有老顶级别、直接顶类型、支架类别、支架支护 强度、单体支柱支护强度。其他因素ↅ煤层厚度、煤层倾角、底板性质、瓦斯涌 出量、地质构造、设备成本等。 8. 支架的参数有哪些↊如何确定↊ 答ↅ支架的参数有ↅ 支架强度ↅ 5 10 ,qKHMPaγ − 工作阻力ↅ 3 10 ,pqFkN 初撑力ↅ对于不稳定和中等稳定顶板ⅷ为了维护机道上方的顶板ⅷ应取较高 的初撑力ⅷ约为工作阻力的 80ⅰↆ对于稳定顶板ⅷ初撑力不易过大ⅹ一般不低 于工作阻力的 60ⅰⅷ对于周期来压强烈的顶板ⅷ为了避免大面积垮落对工作面 的动载威胁ⅷ应取较高的初撑力ⅷ约为工作阻力的 75ⅰ。 移架力和推溜力ↅ一般薄煤层支架的移架力为 100~150kNⅷ中厚煤层支架为 150~300kNↆ厚煤层支架为 300~400kN。推溜力一般为 100~150kN。 7 支架调高范围ↅ支架最大结构高度 maxmax1, HMS m支架最小结构高度 minmin2, HMS m− 顶梁尺寸和覆盖率 顶梁的高度和宽度取决于支架的类型ⅷ它影响支架与顶 板的接触性能、控顶距、移架速度和稳定性ⅷ一般在保证一定的工作空间和合理 布置设备的前提下ⅷ应尽量减小顶梁长度ⅷ以缩小控顶距和支架的重量。 覆盖率ↅ 1 100 BL LC BK δ 底座的宽度ↅ支架底座宽度一般为 1.1~1.2m。为提高横向稳定性和减小对 底板比压ⅷ厚煤层支架ⅷ可加大到 1.3m 左右ⅷ放顶煤支架为 1.3~1.4m。底座 中间安装推移装置的槽子宽度ⅷ与推移装置的结构和千斤顶缸径有关ⅷ一般为 300~380mm。 9. 综采工作面设备配套关系如何↊ 答ↅ ⅳ1ⅴ采煤机、液压支架和输送机的配套ↅ包括生产能力的配套、性能配 套、几何关系的配套等。 ⅳ2ⅴ其他设备的配套ↅ煤层倾角大于 10时ⅷ采用链牵引的采煤机应设 置防滑装置ↆ当倾角大干 16时应安装防滑绞车ⅷ输送机应设置防滑锚固装置ⅷ 支架也应有防倒防滑和调架装置ↆ而对于大采高工作面设备ⅷ煤层倾角大干 10 时ⅷ即应设防滑装置。落煤块度过大时ⅷ工作面转载机上应设置破碎装置。 10. 试述三用阀的结构和工作原理 答ↅ它包括注液单向阀、安全阀、卸载阀和左右阀筒。分别承担支柱的注液 升柱、过载保护和卸载降柱等三种职能。注液单向阀由注液阀体、注液阀垫、钢 球、注液阀弹簧等组成ↆ安全阀为平面密封式ⅷ由安全阀针、安全阀垫、阀座、 导向套、安全阀弹簧等组成ↆ它通过阀内的高压与低压由的压力差来实现活柱的 来回移动ⅷ实现升降柱过程。