浅析掘进机的挖掘性能

开篇：润墨网以专业的文秘视角，为您筛选了一篇浅析掘进机的挖掘性能范文，如需获取更多写作素材，在线客服老师一对一协助。欢迎您的阅读与分享！

【摘 要】随着煤炭生产机械化的发展，回采率的提高，如何实现快速掘进已成为限制煤炭高产高效的主要因素。文章从掘进机的自身参数和外界因素两个方面对影响掘进机挖掘性的因素进行了探讨。

【关键词】掘进机；挖掘性；参数；岩石

前言

随着我国煤炭需求量的增大，传统的人工开挖方式不仅安全难以保证，产煤量也难以满足要求，煤炭生产机械化已经越来越受到广泛的重视。掘进机从上世纪五十年代出现以来，以其灵活、高效的优点在煤炭开采领域迅速得到广泛推广应用，机械化水平的提高煤炭高产、高效的主要因素集中在掘进速度的提高上，这就对掘进机的性能提出了较高的要求，因此，为了提高掘进机的性能，应该对影响掘进性能的主要因素进行详细分析，从而抓住主要问题进行改进，提高掘进机的采煤效率。

1 掘进机及其挖掘性简介

掘进机主要分为全断面掘进机和部分断面掘进机两种，全断面掘进机主要用于水工隧洞，部分断面掘进机则主要用于矿业、煤炭的生产行业。目前国外的掘进机型式已逐渐趋于多样化，新型的掘进机已经配备了完善的工况监测和故障监测系统，大大减少了停机的时间。

悬臂式掘进机是部分断面掘进机的主要机型，我国于20 世纪80 年代中期开始批量生产，目前是我国煤矿井下巷道施工的主要机械设备，按照其工作结构破落煤岩的方式不同可分为纵轴式掘进机和横轴式掘进机两种。

掘进机的挖掘性能是指在井下挖掘过程中各种因素对掘进机截割效率和截齿消耗等参数的影响。（1）挖掘性能受选择巷道掘进机参数如功率参数、截割头形式、截齿刀具排列和掘进机性能如故障率、综合性能的影响。（2）掘进性能主要受地质条件如地质参数、岩石特性、岩石条件等的影响，相的掘进机应用于不同的地质条件，其挖掘性能差异很大。（3）掘进机工作过程、工作环境、掘进工艺等相关因素也对挖掘性能有很大的影响。

2 掘进机自身参数对挖掘性的影响

2.1 功率

在一般情况下，掘进机的功率越大，其截割性能越好，截割速度越快。发达国家的掘进机功率普遍在200～300 kW， 最高接近500 kW。我国掘进机普遍功率偏小，不利于截割更坚硬的岩石和提高作业效率。目前三一重型装备有限公司已经成功开发出EBZ318H 国内首台大功率硬岩掘进机，其部分性能达到国外同类产品水平。从目前掘进机发展趋势来看，大功率的掘进机将成为矿山的主力机型。

2.2 截齿排列

截割头截齿的排列和分布对挖掘性能有很大的影响，好的排列方式、耐磨的截齿及齿尖材料能够提高截齿的耐磨性能和挖掘性能。通过改进截割头形状和截齿排列分布，能够改善截齿受力，减少截齿和齿座消耗，减小机器工作时的振动，降低截割比能耗和截割粉尘，并能减轻截割头叶片和头体的磨损，提高截割头的可靠性，延长机器的使用寿命，增加掘进生产的经济效益。在不改变截割头其他参数的前提下， 通过截齿排列参数优化设计，可有效降低截割头的载荷波动，提高掘进机的工作可靠性。

2.3 星轮装载机构动作协调性

装载机构是掘进机的主要工作机构之一，其作用是将截割机构破落下来的煤岩收集、耙装至中间输送机。装载能力的大小取决于装载机构参数的选择，它直接决定了整机的生产能力。因此不断改进和完善掘进机装载机构，是提高掘进机整机性能的前提。当星轮转速与输送机链速不相匹配，如果星轮转速较大，耙进的煤输送机不能及时运走，造成堆积；如果输送机链速较大，输送煤不充分，会降低机器效率。

2.4 掘进机的稳定性

掘进机的稳定性也对挖掘性能产生一定的影响，一些研究人员对横轴型与纵轴型掘进机进行了比较分析， 认为纵轴型掘进机对自身的重量利用不充分， 因此同横轴型掘进机比较而言， 纵轴型掘进机要实现相同的稳定性， 重量需要增加约20%。

2.5 装载输送机

装载输送机构是掘进机的主要工作机构之一，其作用是将截割机构破落下来的岩石收集、耙装至中间输送机。装载能力的大小取决于装载机构参数的选择，它直接决定了整机的生产能力。因此只有不断改进和完善掘进机装载机构，使装载输送机与截割的地质岩石参数及截割能力相匹配，才能持续提高掘进机整机性能。

3 外界因素对掘进机挖掘性的影响

3.1 岩石强度

岩石的强度对于掘进机的工作效率具有显著的影响。截割不同抗压强度岩石（试验状态），截割效率与岩石硬1. 系列1 2. 系列2

3.2 岩层倾角和巷道倾角

岩层的倾角对于掘进机的掘进速率也有一定影响，当前方岩体存在一定的岩层倾角时，岩体更易于破损，相比于不存在倾角的岩体，其切削速率提高了20%左右。

当开挖的巷道具有一定的倾角时，开挖过程中能够较好的利用煤炭的自身重力作用，一方面便于截割后的装载，另一方面也避免了煤块在截割头和工作面上的循环滞留，增强了掘进机的工作效率。

3.3 掘进工艺

在掘进机工作过程中，掘进工艺的选择也较为重要。其中，刀具走向、截割顺序等均会对开挖产生较大影响。应在开挖过程中，根据开挖岩石裂隙分布及节理走向地质条件合理的布置刀具路线，制定适合的截割深度，确保掘进工作的高效进行。

3.4 岩层注水

湿岩层与干岩层对掘进机工作性能有较大的影响。通过对比分析，每分钟注入11升水的岩层与干岩层相比，

（下转第325页）

度的关系见图1，由图1 可以看出，保持其他条件不变，岩石抗压强度越大，截割效率越低。从试验中看出，岩石抗压强度越大，截齿消耗量越多。建议针对不同的岩石条件设计不同的机型，确定不同的截齿材料和排列规则。实际岩石条件是不规则的， 并不如试验时强度均匀一致，截割效率要有很大变化。

岩石抗压强度太小的泥沙岩石或煤岩也不利于截割效率的增加，岩石抗压强度小的泥沙岩容易形成泥浆或煤泥现象，不利于运输系统运输物料，或黏结在刮板输送机上，造成不必要的停机清理，降低挖掘性能。但是此种工况是有一定的形成条件的，在挖掘过程中如出现此种现象，建议对掘进机水系统和其他参数或挖掘工艺进行改进，避开形成泥浆或煤泥的边界条件。