采掘机械23

1. 机械化采煤的类型及其工作方式

长壁工作面的采煤过程主要有落煤、装煤、运煤和顶板支护及管理四大工序。按照这些工序的机械化程度不同，目前有：普通机械化采煤即普采、高档普采和综合机械化采煤即综采三种机械化采煤类型。 普通机械化采煤是用单滚筒采煤机或刨煤机的截齿落煤，然后装入输送机，再由输送机将煤炭运出工作面，工作面采用金属摩擦支柱和金属铰接顶梁来支护和管理；高档普通机械化采煤是用功率较大的采煤机或刨煤机落煤、装煤，用运输量和功率较大的输送机运煤，顶板支护和管理采用单体液压支柱和金属铰接顶梁。综合机械化采煤是采用大功率双滚筒采煤机或刨煤机落煤、装煤，重型可弯曲输送机运煤，自移式液压支架支护管理顶板和推移输送机，使采煤工作面的落、装、运、支各工序全部实现了机械化。

（1） 普通机械化采煤工作面采煤机械的设备配套如图3-1 (a) 所示。

单滚筒采煤机骑在溜子上，以溜槽为导向沿工作面倾斜向上移动。工作面裸露出的岩石顶板，用金属支柱和金属顶梁支护。采煤机采顶部煤后，再返回下行，采底板上的下部余煤，同时把煤装入输送机。然后用千斤顶把溜子推移至新的煤壁，在顶梁下增加支柱，溜子推移距离等于采煤机截入煤层的深度，称为步距，一般为0.6～1.0米。采空区不需要支护的地方，将金属支柱和顶梁 拆除回收，让顶板岩石冒落下来，这称为回柱放顶。沿工作面全长采完一长条煤带，称为采完一刀。采煤机由工作面下端向上工作又返回到下端，移至新的起点位置，这一工作过程称为一个工作循环。普采工作面也可采用双滚筒采煤机，工作面上下两端缺口是人工开出的。 （2）综合机械化采煤工作面采煤机械的设备配套如图3-1 (b) 所示。

双滚筒采煤机完成落煤和把煤装入可弯曲刮板输送机，运到下顺槽转载机上，由转载机将煤装到顺槽可伸缩的胶带输送机上，即运到采区煤仓内。随着工作面的推进，可伸缩胶带输送机可由推进装置进行整体移动。工作面的支护机械是一种可自移的液压支架，沿工作面全长排列，支护着顶板，随着采煤机后面，液压支架一架一架前移，以支护裸露出的顶板，支架后的顶板则让其垮落。由液压支架内的千斤顶，将工作面输送机推近新的煤壁，液压支架所需高压液体，由安置在下顺槽内的液压泵站供给。端头支架是支护工作面两端的顶板，锚固支架是锚固工作面输送机的机头或机尾，以防止输送机下滑，绞车和单轨吊车是运送材料和设备用的。

综采可以提高工效，改善劳动条件和作业安全，有利于实现矿井集中化生产，简化生产系统，提高综合经济效益。但综采工作面的初期投资较大。 2.双滚筒采煤机的组成

主要由电动机、截割部、行走部和辅助装置等组成。双滚筒采煤机有两种工作方式：骑溜槽；爬底板。

电动机是滚筒采煤机的动力部分，它通过两端输出轴分别驱动两个截割部和行走部。行走部通过其主动链轮与固定在工作面刮板输送机两端的牵引链相啮合，使采煤机沿工作面移动，属于采煤机的行走机构。左右截割部固定在减速箱，将电动机的动力经齿轮减速后传给摇臂内的齿轮，驱动滚筒旋转。滚筒是采煤机的落煤和装煤机构，滚筒上焊有端盘和螺旋叶片，其上装有截齿。螺旋叶片将截割下的煤装到刮板输送机上。为提高装煤效果滚筒一侧装有弧形挡煤板，可以根据不同的采煤方向旋转180度。底托架是固定和承托整个采煤机的底架，通过其下部的四个滑靴将采煤机骑在刮板机的槽帮上，其中采空区侧两个滑靴套在输送机的导向管上，以保证采煤机的可靠导向。底托架内的调高油缸可使摇臂及其滚筒升降，以调节采煤机的截割高度。调斜液压缸用于调整采煤机纵向倾斜度，以适应煤层沿走向起伏不平时的截割要求。电气控制箱内装有各种电控元件，用于采煤机调速控制，各种保护和故障诊断的控制、状态显示、报警等。

1

此外，为降低电动机和减速器以及摇臂的温度，并提供内外喷雾降尘用水，采煤机还设有专门的供水系统。采煤机的电缆和水管夹持在拖缆装置内。采煤机装设滚筒自动调高系统利用煤岩界面传感器或记忆顶底板变化的计算机程序来自动调高，以保证顶底板变化和滚筒高度变化的一致性。 采煤机装设位置显示器可以用于采煤机及液压支架联控系统，要保持合理的步距。 3.采煤机的截割机构

对截割机构的基本要求：生产率高，效率高，比能耗低，工作过程中产生的煤尘少，采出的煤炭块度既便于运输又符合规定的筛分组成，截割机构的位置容易调整，工作过程和调整过程可以自动化，在整个工作面内落煤和装煤不要人力或其他辅助装置，结构简单可靠，便于制造、检查，截割刀具固定可靠且更换方便，整个工作面机构便于维护和拆装等。

采煤机的截割机构有：水平螺旋滚筒、水平或鼓形滚筒、刨头、钻削头、截链、破碎盘及其组合形式。 3.滚筒布置

长壁回采工作面使用的采煤机，多用水平螺旋滚筒，通常采用双滚筒。在滚筒采煤机发展的初期，主要采用单滚筒。开采薄煤层时，为了缩短采煤机长度和避免采用直径过小的滚筒，或在产量低的普采工作面，都可以采用单滚筒采煤机。当开采煤层较厚时，由于滚筒直径不能过大，单滚筒采煤机要往返两个行程才能推进一个截深，所以采用双滚筒采煤机就可一次采全高，把工作面推进一个截深，并且对煤层厚度的变化和顶、底板的起伏适应性也好。

双滚筒采煤机两个滚筒可以对称布置在机身两端也可不对称布置在机身一端。滚筒不对称布置的采煤机工作时滚筒一般位于机身下端的原因：工作面输送机一般向工作面下方运煤，滚筒在机身下端就不必经机身下面运煤，有利于降低机身高度；有利于缩短工作面下端缺口的长度，提高生产安全性；采煤机的工作稳定性较好；当工作面倾角较大时，可在采煤机上端加挂防滑钢丝绳。

组装单滚筒采煤机或不对称布置的双滚筒采煤机时，要注意采煤机在左右工作面使用，调整好某些零件的安装位置，以保持滚筒能够安装在机身下端。组装对称布置的双滚筒采煤机时，则不存在此问题。

对称布置的双滚筒采煤机，如果具有横向切入煤壁的能力，只要采取扩大采煤机行程的措施，就可以缩短甚至取消工作面切口。滚筒布置在机身一侧的采煤机，即使具有横向切入煤壁的能力，也需要在工作面上端开较长的切口。

可见，滚筒布置在机身两端的采煤机优点较多，因此获得广泛应用。但滚筒布置在机身一端的采煤机，结构比较简单，机身较短，对顶、底板的起伏适应性好，操作比较方便，是适用于开采薄煤层的机型。 4.调斜调高

为了适应煤层厚度的变化，在煤层高度范围内上下调整滚筒位置称为调高。为了使下滚筒能适应底板沿煤层走向的起伏不平，使采煤机机身绕纵轴摆动称为调斜。通过调斜和调高来调整滚筒的位置，以适应煤层厚度变化和顶、底板起伏，既不丢弃过厚的顶煤或底煤，又不截割顶、底板的岩石，还可以避免滚筒截割到输送机的铲煤板或液压支架的顶梁。调斜通常用底托架下靠采空侧的两个支承滑靴上的油缸来实现。采煤机的调高有摇臂调高和机身调高两种类型，它们都是靠调高液压缸(千斤顶)来实现的。用摇臂调高时，大多数调高千斤顶装在采煤机底托架内，通过小摇臂与摇臂轴使摇臂升降；也有将调高千斤顶放在端部或截煤部固定减速箱内的等。用机身调高时，摇臂千斤顶有安装在机身上部的也有装在机身下面的。 5.牵引方式

2

按行走机构的形式分为：(1) 钢丝绳牵引行走部；(2) 锚链牵引行走部；(3) 无链牵引行走部。 钢丝绳牵引行走部采用钢丝绳—摩擦滚筒行走机构。由钢丝绳、摩擦筒卷、导向轮和拉紧装置组成。钢丝绳两端通过拉紧装置分别悬挂在工作面两端，依靠钢丝绳和摩擦卷筒间产生摩擦力矩，实现传动和牵引。

锚链牵引行走部采用牵引链—轮行走机构。根据行走部在采煤机总体结构布置的方式不同，又可分为内牵引行走部和外牵引行走部。内牵引行走部指行走驱动装置和驱动轮布置在滚筒采煤机上的行走机构，牵引链两端通过紧链装置分别悬挂在工作面输送机的机头架和机尾架上，并与主动链轮相啮合，主动链轮转动使滚筒采煤机沿着牵引链移动；外牵引行走部指行走驱动装置和驱动轮与采煤机分离，布置在工作面两端的行走机构。牵引链的两端分别固定在滚筒采煤机的左右两端以形成封闭的环形链，并与工作面两端主链轮相啮合，随链轮旋转，使采煤机沿工作面往返牵引。 无链牵引机构取消了固定在工作面两端的牵引链，以采煤机牵引部的驱动轮或再经中间轮与铺设在输送机槽帮上的齿轨相啮合，从而使采煤机沿工作面移动。无链牵引的结构型式很多，主要有：销轨式、齿轨式和链轨式。 无链牵引的优点：

(1) 取消了工作面的牵引链，消除了断链事故和链子跳动伤人的事故，工作安全可靠；(2) 在同一工作面可实现工作面多台采煤机同时工作，降低成本，提高工作效率；（3）牵引速度的脉动比链牵引小得多，使采煤机运行较平稳（4）牵引力大，能适应大功率采煤机和高产高效的需要(5) 取消了链牵引的张紧装置，使工作面的切口缩短，对底板起伏、工作面弯曲、煤层不规则等的适应性增强； （6）适应采煤机在大倾角条件下工作，利用制动器还可使采煤机的防滑问题得到解决。（7）降低了运转噪音，有利于改善工作面的劳动条件。

按行走驱动装置的调速方式可分为：机械牵引、液压牵引和电牵引。

1)机械牵引是指全部采用机械传动装置的牵引部，具有纯机械传动装置的牵引部简称机械牵引。其特点是工作可靠，但只能有级调速，且传动结构复杂，目前已不采用。

2)液压牵引是利用液压传动来驱动的牵引部。液压牵引部具有无级调速特性，且换向、停止、过载保护易于实现，便于根据负载变化实现自动调速，变速、换向和停机等操作比较方便，保护系统比较完善，并且能随负载变化自动地调节牵引速度。因而获得广泛应用。其缺点是制造精度高，效率低，油液易泄露、污染，零部件易损坏，维修困难，使用费用高，效率和可靠性较低。 3)电牵引是指直接对电动机调速以获得不同牵引速度的牵引部。 电牵引采煤机的优点是: ① 具有良好的牵引特性。②牵引力大，牵引速度高 可用于大倾角煤层。③运行可靠，故障少，寿命长，维修工作量小。 ④ 反应灵敏，动态特性好。电子控制系统能将多种信号快速传递到调节器中，以便及时调整各参数，防止机器超载运行⑤ 机械传动效率高效率高，效率可达0.9；而液压牵引由于能量转换、泄漏损失、机械摩擦损失等因素，效率只有0. 65~0.7。 ⑥ 机械传动和结构较简单，尺寸小，重量轻。⑦ 有完善的检测和显示系统，易于实现微机自动控制。 6.采煤机辅助装置

采煤机的辅助装置包括调高调斜装置、底托架、喷雾系统、拖缆装置、破碎装置、弧形挡板、张紧装置、防滑装置和辅助液压装置等。

底托架 是滚筒采煤机机身和工作面输送机相联接的组件，由托架、导向滑靴、支撑滑靴等组成。电动机、截割部和行走部组装成整体固定在托架上，通过其下部的四个滑靴骑在工作面输送机上，并沿输送机滑行。靠采空区侧的两个滑靴称导向滑靴，套装在工作面输送机中部槽的导轨或无链牵引的行走轨上，防止采煤机运行时落道。靠采空区侧的滑靴称支撑滑靴用以支撑采煤机，亦起

3

导向作用，有滑动式和滚轮式两种。

防滑装置 作用于煤层倾角大于采煤机自滑坡度的工作面。在行走机构意外损坏或采煤机停车又无制动保护的情况下，为防止采煤机失速下滑而造成人身或设备重大事故所必须采取的安全保护措施。防滑装置有插棍式、抱轨式、安全绞车式、制动器式。

无链牵引采煤机： 由于工作过程中，滚轮始终与齿条或齿轨啮合，且牵引部液压马达设有制动装置，采煤机不会自动下滑，具有很好的防滑效果。

链牵引采煤机在工作面倾角15度以上时应配备安全绞车防滑。安全绞车是防止采煤机因电源忽然被切断或行走机构意外损伤而失控下滑的专用绞车，能与采煤机的牵引速度自动保持同步，且使安全钢丝绳始终处于张紧状态。 7.开切口

刮板机的电动机和减速器装在机头槽上，因而机头槽比中部溜槽高，加之滚筒不对称布置和其他结构限制，因而采煤机滚筒不能截割工作面的全部长度。因此需要开切口，开切口方法： 1) 端部斜切法 利用采煤机在工作面约25～30米范围内斜切进刀称为端部斜切法。

(1) 采煤机下行割煤时，前滚筒2割顶部煤，后滚筒1割底部煤，在离后滚筒1约10米处开始逐段移输送机；采煤机割到下顺槽处时，将前滚筒2逐渐下降，以割底部残留煤，同时将输送机移成蛇弯形。(2) 翻转挡煤板，将滚筒1升到顶部，然后开始上行斜切，斜切长度为20米左右，同时将输送机移直。(3) 翻转挡煤板，并将滚筒1下降割煤，同时将滚筒2上升，然后开始下行斜切，直到下顺槽。(4) 翻转挡煤板，并将滚筒位置上下对调，然后快速移过斜切长度开始上行正常割煤。随即移动下部输送机，直到上顺槽对又重复上述进刀过程。这种进刀方法工序复杂，适用于工作面较长，顶板较稳定的条件。

2) 中部斜切法 采煤机在工作面中部斜切进刀称为中部斜切法。

(1) 开始时工作面是直的，输送机在工作面中部弯曲(图a)；采煤机在下顺槽将滚筒2升起，待滚筒1割完残留煤后快速上行到工作面中部，装净上一刀留下的浮煤，并逐步使滚筒斜切入煤壁；然后转入正常割煤，直到上顺槽；再翻转挡煤板，将滚筒2下降割残留煤，同时将下部输送机移直，这时工作面是弯的，输送机是直的(图b)。

(2) 将滚筒1升起，机器下行割掉残留煤后即快速移到中部，逐步使滚筒切入煤壁(图b虚线)，转而正常割煤，直到下顺槽；再翻转挡煤板，并将滚筒1下降，即完成了一次进刀；然后将上部输送机逐段前移成图c所示，即又恢复以工作面是直的，输送机是弯的位置。

(3) 将滚筒2上升，机器又快速移到工作面中部，又开始新的斜切进刀，重复上述过程。中部斜切法适用于工作面较短，煤片帮严重的煤层条件。 采用斜切开缺口时，采煤机在两端开缺口过程往返距离约30米左右(即两倍采煤机身长度与输送机弯曲段长度之和)。故辅助时间较长，有的几乎占循环时间的30%，且顶板悬露面积较大。但此法容易实现，不需另外增加装置，所以被广泛采用。 3) 正切进刀法(钻入法)

钻入法是在工作面两端用千斤顶将输送机及其上面的采煤机滚筒推向煤壁，利用滚筒端盘面上的截齿钻入煤壁，以实现进刀。

(1) 当采煤机割到工作面一端后，放下上滚筒，返回割一个机身长的底部煤。 (2) 开动滚筒，并靠推移千斤顶将输送机连同采煤机强行推入煤壁。为便于钻入，在推溜同时将采煤机在1米距离内往复牵引，直到钻入 一个截深。

(3) 滚筒切入后，变换前后滚筒高度，割去端面残余煤，再转入正常割煤状态。

钻入法优点是工作面空顶面积小，切入时间短，适于顶板破碎的工作面采用，但要求输送机和

4

采煤机能承受较大的横向推力，输送机、采煤机摇臂强度高，只适用于用有门式挡煤板或无挡煤板的采煤机，故很少采用。 8.喷雾灭尘

喷雾灭尘是用喷嘴把压力水高度扩散，使其雾化，形成将粉尘源与外界隔离的水幕。雾化水能拦截飞扬的粉尘而使其沉降，并能冲淡瓦斯、冷却截齿、湿润煤层和防止截割火花等作用。

喷嘴装在滚筒叶片上，将水从滚筒里向截齿喷射，称为内喷雾；喷嘴装在采煤机机身上，将水从滚筒外向滚筒及煤层喷射，称为外喷雾，内喷雾时，喷嘴离截齿近，可以对着截齿前面喷射，把粉尘扑灭在刚刚生成还没有扩散阶段，降尘效果好，耗水量小。但供水管要通过滚筒轴和滚筒，需要可靠的回转密封，喷嘴容易堵塞和损坏。外喷雾的喷嘴离粉尘源较远，粉尘容易扩散，因而耗水量较大，但供水系统的密封和维护比较容易。 9.采煤机选型的依据

采煤机是综采工作面最主要的生产设备，选型时，应首先考虑煤层赋存条件和对生产能力的要求，以及与液压支架和刮板输送机的匹配要求。

① 根据煤的坚硬度选型 采煤机适于开采坚固性系数f<4的缓倾斜及急倾斜煤层。对f=1.8~2.5的中硬煤层，可采用中等功率的采煤机，对黏性煤以及f=2.5~4的中硬以上的煤层，应采用大功率采煤机。

② 厚度选型 极薄煤层：煤层厚度小于0.8米只能采用爬底板式采煤机。 簿煤层：煤层厚度小于0.8—1.3米，可用骑溜式采煤机。

中厚煤层：煤层厚度为1.3～3.5m。根据煤的坚硬度等因素可选择中等功率的或大功率的采煤机。 厚煤层：煤层厚度在3.5m以上。由于大采高液压支架及采煤、运输设备的出现，可采用大采高采煤机一次采全高。

分层开采时，采高应控制在2.5～3.5m范围内，以获得较好的效益，煤机可按中厚煤层条件并根据分层开采的特点选型。当采用厚煤层放顶煤综采工艺时，在长度大于60m的长壁放顶煤工作面，采煤机选型与一般长壁工作面相同。 ③根据煤层倾角选型

煤层按倾角分为近水平煤层(<8°)、缓倾斜煤层(8°~25°),倾斜煤层(25°~45°)和急倾斜煤层(>45°)四类。骑溜槽或以溜子支承导向的爬底板采煤机在倾角较大时还应考虑防滑问题，应优先选用无链牵引采煤机。

④ 根据顶底板性质选型

顶底板性质主要影响顶板管理方法和支护设备的选择。不稳定顶板，控顶距应当尽量小，应选用窄机身采煤机和能超前支护的支架。底板松软时，应选用靠输送机支承和导向的滑行刨煤机、悬臂支承式爬底板采煤机、骑溜槽工作的滚筒式采煤机和对底板接触比压小的液压支架。 10.采煤机的基本参数 生产率

(1)理论生产率:在给定条件下，以最大参数连续运行时的生产率称为理论生产率，计算公式为：Qt=60HBvqρ 。

(2) 技术生产率：考虑根据循环图表而进行的铺助工作，如更换截齿、开切口、检查机器和排除故障所花费时间后的生产率称为技术生产率，它的计算式为：Q=Q1k1 k1 —采煤机技术上可能达到的连续工作系数，一般 k1取0.5—0.7

(3) 实际生产率：实际使用中，考虑了工作中发生的所有类型的停机状况，如处理输送机和支架

5

链为紧边，拉力为F2，因而作用于采煤机上的牵引力为F=F2-F1 。采煤机在此作用力下，克服阻力而向右移动；反之，当主动链轮顺时针旋转时，则采煤机向左移动。根据链轮的安装位置不同，有立式链轮和水平链轮牵引两种，其工作原理是相同的。 (1) 锚链牵引的特点

① 强度高，承载能力大，能满足采煤机增大牵引力和提高牵引速速度的要求；② 锚链牵引是依靠链轮齿与链环相啮合，工作较可靠； ③ 锚链使用寿命长，一般可用6个月以上。断链时弹性小，不易伤人，断链后用连接环连接，十分方便； ④ 锚链的节距较大，当链轮作等速运动时，锚链相对链轮的移动是周期性变化的，这是产生动载荷的原因之一。 锚链牵引的缺点是牵引速度不均匀，致使采煤机负载不平稳。 26.连续采煤机的组成

（1）多电动机驱动，模块式布置 连续采煤机都采用多电动机分别驱动截割、装运、行走、冷却喷雾除尘及液压系统等，简化了传动系统，电动机多达6~8台。在总体布置上将各机构的电动机、减速器及其控制装置全部安设在机架外侧，构成简单独立的模块式组合件，便于拆运、安装、维护及故障处理。（2）横轴式滚筒，强力截割机构 连续采煤机一般采用横轴式滚筒截割机构，滚筒宽度大，截割煤体面积宽，落煤能力强，生产能力大，这是区别于一般纵轴式部分断面掘进机的主要特点。（3）侧式装载刮板运输机构 连续采煤机的装运机构由侧式装载机构、装煤铲板、刮板输送机及其驱动装置组成。工作时，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 连续采煤机主要用于房柱式采煤作业，机器调动比较频繁，截割滚筒的截割阻力较大，要求行走机构既有较好的灵活性，又有较大的稳定性。（5）液压供水系统 连续采煤机的液压系统普遍为泵一缸开式系统，实现截割臂、装煤铲板、刮板输送机稳定靴的升降或水平摆动以及行走履带制动闸动作。（6）电气系统 现代连续采煤机的电气系统比较复杂，系统的功能较多，系统的监控和保护比较完善。 27.刨煤机的工作原理及其类型

国内使用最多的是静力刨煤机。由设在输送机5两端的刨头驱动装置4(电动机、液力耦合器 和减速器组成)，使两端固定在刨头6上的刨链1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，经输送机驱动装置7通过刮板链将煤运出工作面。推移液压缸3向煤壁推移输送机和刨头。

在输送机两端设有防滑梁。输送机机头和机尾槽底面上的弧形铁支在防滑梁上侧，用支柱把防滑梁锚固，就可以防止刨煤机下滑。工作面推进一段距离后，把机头和机尾槽用支柱锚固就可以推移防滑梁。

类型： 静力刨煤机按刨头的导向方式分为拖钩刨煤机、滑行刨煤机和滑行拖钩刨煤机。 1 ）拖钩刨煤机 刨头以输送部中部槽为导轨，刨链通过在工作面底板上滑行的拖板拖动刨头工作。拖钩刨煤机的结构比较简单，刨头运行的稳定性好。刨链位于采空侧导链架的链槽内(后牵引方式)，便于维修；拖板是位于中部槽下连接刨头和刨链的板状构件;刨头的结构高度较低，适用于较薄煤层的开采。但这种刨煤机运行时的摩擦阻力较大，刨深不易控制，对软及破碎的工作面底板适应能力差。

2 ）滑行创煤机 刨头以滑架为导轨，刨链在滑架内拖动刨头工作。与拖钩刨煤机相比，滑行刨煤机运行时的摩擦阻力小，刨深易于控制，对软及破碎的工作面底板适应能力较强。但刨链位于煤壁侧滑架的链槽内(前牵引方式)，维修不太方便，而且在结构上增加了安装在输送部煤壁侧的滑架，使控顶距离和刨头的最低高度有所增加，影响其 在极薄煤层中的应用。

11

3 滑行拖钩刨煤机 刨头以输送部中部槽为导轨，刨链通过在底滑板上滑行的拖板拖动刨头工作,滑行拖钩刨煤机是在拖钩刨煤机和滑行刨煤机的基础上发展起来的，它兼有两者的优点，即:运行时摩擦阻力较小;刨深易于控制，对软及破碎的工作面底板适应能力较强;刨头运行时的稳定性好;较低的刨头结构高度，能适用于较薄煤层的开采; 刨链处于采空侧导链架的链槽内(后牵引方式)，维修方便等。 28.单体支护设备

（1）单体液压支柱是在木支柱和金属摩擦支柱的基础上发展起来的，利用液体压力产生工作阻力，可实现升柱和卸载的单根可缩性支柱。具有较大初撑力和恒定的工作阻力。

（2）活塞式单体液压支柱按其供液方式不同，分为内注式和外注式。 内注式单体液压支柱 主要由顶盖1、通气阀2、安全阀7、活柱体8、油缸体13、支柱活塞14、曲柄滑块机构23等主要零部件组成。工作过程包括升柱、初撑、承载、卸载回柱四个动作。

外注式单体液压支柱 主要由顶盖1、三用阀2、活柱3、缸体4、复位弹簧5、活塞6、底座7等组成。工作原理与内注式相似，分升柱与初撑、承载、卸载回柱等过程。

（3）三用阀 由单向阀、安全阀、卸载阀组装而成，分别承担支柱的注液升柱、过载保护、和卸载降柱的

功能。单向阀由注液钢球3、小弹簧、尼龙阀底和阀体2组成。安全阀为平面密封式，由安全阀针8、安全阀垫9、阀底16、导向套10、安全阀弹簧11等组成。卸载阀主要由联接螺杆4卸载弹簧5等组成。卸载时，扳动卸载手把，安全阀套7右移，压缩卸载弹簧5，使卸载阀垫4与右阀体1内的台阶脱开，活柱内的高压液体从此间隙中排出，支柱下降。 29.液压支架工作原理

液压支架的主要动作有升架、降架、推移输送机、移架。这些动作是利用乳化液泵站提供的高压液体，通过液压控制系统控制不同功能的液压缸来完成的。每架支架的液压管路都与工作面主管路并联，形成各自独立的液压系统，其中液控单向阀和安全阀设在本架内，操纵阀可设在本架或临架内，前者为本架操作，后者为邻家操作。

（一）支架升降 支柱的升降依靠立柱2的伸缩来实现。 初撑 操纵阀8处于升降位置，由泵站输送来的高压液体经液控单向阀6进入立柱的下腔，同时立柱上腔排液，于是活柱和顶梁升起，支撑顶板。当顶梁接触顶板，立柱下腔的压力达到泵站的工作压力后，操纵阀置于中位，液腔单向阀6关闭，从而立柱下腔的液体被封闭，这就是支架的初撑阶段。

承载 支架初撑后，进入承载阶段。随着顶板的缓慢下沉，顶板对支架的压力不断增加，立柱下腔被封闭的液体压力将随之迅速升高，液压支架受到弹性压缩，并由于立柱缸壁的弹性变形而使缸径产生弹性扩张，这一过程就是支架的增阻过程。当下腔液体的压力超过安全阀5的动作压力时，高压液体经安全阀5泄出，立柱下缩，直至立柱下腔的液体压力小于安全阀的动作压力时，安全阀关闭，停止泄液，从而使立柱的工作阻力保持恒定，这就是恒阻阶段。

卸载 当操纵阀8处于降架位置时，高压液体进入立柱的上腔，同时打开液控单向阀6，立柱下腔排液，于是立柱卸载下降。

（二）支架移动和推移输送机 支架和输送机的前移，由底座3上的推移液压缸来完成。 需要移架时，先降柱卸载，然后通过操纵阀使高压液体进入推移液压缸4的活塞杆腔，活塞腔回液，以输送机为支点，缸体前移，把整个支架拉向煤壁。 需要推移输送机时支架支撑顶板，

12

高压液体进入推移液压缸4的活塞腔，活塞杆腔回液，以支架为支点，活塞杆伸出，把输送机推向煤壁。

30.液压支架的分类

（1）支撑式支架 支撑式支架的立柱支撑在顶梁上，没有掩护梁；顶梁较长，其长度多在4米左右；立柱多，一般为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支架的工作空间内。

支护性能：支撑力大，且作用点在支架的中后部，故切顶性能好；对顶板重复支撑的次数多，容易把本来完整的顶板压碎；抗水平载荷的能力差，稳定性差；护矸能力差，矸石易窜入工作区；支架的工作空间和通风断面大。适应于缓倾斜、顶板稳定的薄或中厚煤层。

（2）掩护式液压支架 掩护式支架是以单排立柱为主要支撑部件并带有掩护梁的液压支架。掩护式支架的适用范围是：直接顶：以不稳定和中等稳定的直接顶为主，也可用于稳定顶板。插底掩护式支架比较适用于不稳定顶板。

基本顶： 以来压不明显的基本顶为主，也可用于基本顶来压强烈的顶板。底板：插底式支架适用于松软底板，一般支顶支掩式支架也能较好地适用松软底板。

结构特点： 有一个掩护梁以挡住采空区的矸石进入作业空间，其掩护梁的上端与顶梁铰接，下端通过前后；连杆与底座联接。底座、前后连杆和掩护梁形成四连杆机构，以保持稳定的粱端距和承受水平推力。立杆的作用力间接或直接作用于顶梁上。掩护式支架的立柱比较少，且为倾斜布置，以增加支架的调高范围；支架的两边有活动侧护板，可以把架间密封；通常顶梁较短，一般为3米左右。

支护性能：支撑力较小，切顶性能差，但由于顶梁短，支撑力集中在靠近煤壁的顶板上，所以支护强度较大且均匀，掩护性好，能承受较大的水平推力，对顶板反复支撑的次数少能带压移架。但由于顶梁短，立柱倾斜布置，故作业空间和通风断面小。 （3）支撑掩护式支架 是在支撑式支架和掩护式支架的基础上发展起来的，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，周期来压剧烈，底板软硬均可，煤层倾角一般不大于25度，煤层厚度1-4.5米，瓦斯涌出量适中的采煤工作面。

支撑掩护式支架可分为支顶支撑掩护式支架和支顶支掩支撑掩护式支架。支顶支撑掩护式支架的两排立柱都支撑在顶梁上，按其立柱布置及架体的结构形式的不同分为：一般型、V型、想、X型、单摆干型、短尾型等。V型和X型适用于厚度变化较大的薄及中厚煤层，单摆杆型支架适用于煤层厚度变化小的中厚煤层采煤工作面。短摆尾型支架适用于顶板坚硬、来压强烈、冒落矸石块度大的采煤工作面。

结构特点：支顶支掩支撑掩护式支架 前排立柱支撑顶梁，后排立柱支撑掩护梁。支撑结构单一，前排立柱向前倾，后排立柱向后倾且工作阻力多小于前排。柱头与柱底用直通销轴联接于掩护梁与底座之间。顶梁与底座较支顶支撑掩护式支架的短，结构紧凑，支撑合力更靠近顶梁后部，适用于较软底板。

支护性能：顶梁长，有整体刚性和分体铰接两种；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；底座为整体刚性结构件，有底封式和底开式两种；支架的立柱倾斜度小，支撑效率高，但调高范围较小。 31.放顶煤液压支架

高位放顶煤液压支架的放煤口处于支架的上部，即顶梁上。一般使用单输送机运送采煤机的落煤和放落的顶煤，使工作面运输系统简单。放煤口高，煤尘大，易造成支架失稳和移架困难。

13

中位放顶煤液压支架的放煤口位于支架高度的中部，即掩护梁上。工作面为双输送机，一前一后分别运输采煤机的落煤和放落的顶煤。采煤和放煤之间干扰少，提高生产效率。

低位放顶煤液压支架的放煤口位于支架后部掩护梁的下部，其后输送机直接放在底板上或在底座后方的拖板上。适应性强，在极斜煤层和缓倾斜中硬煤层，“三软”煤层放顶煤综采中都取得成功。

32.铺网液压支架 液压支架中带有铺网机构的支架称为铺网液压支架。铺网支架在厚煤层分层开采时使用，与普通支撑、掩护式支架有很多相同之处，主要区别在于后部。其后部带有：尾粱、摆杆、铺网机构等。

32.端头支架作用 维护巷道与工作面交叉口的顶板，保证足够的工作空间，保证工人生产安全及人行道的顺利畅通；为端头区刮板输送机和转载机的联接提供条件，保证运输设备的正常运转；可以自身移动，并为刮板机的机头、机尾及转载机前移提供动力，保证工作面正常推进；对于大倾角综采工作面，端头支架与工作面支架紧靠，能防止工作面支架的倾倒；为采煤机开切口创造有利条件；工作面和运输巷的棚梁和棚腿的回收创造有利条件；调高了工作面端头区的安全程度，减轻了工人的劳动强度，提高了劳动效率。 33.顶板的组成及分类、分级

采场围岩包括：直接顶、基本顶、直接底板。 影响顶板稳定性的主要因素：组成顶板岩石的坚硬程度和脆性特征；顶板岩层分布厚度和分层强度沿厚度的分布；顶板岩体的完整程度。 34.液压支架的选型准则

液压支架选型必须考虑的主要地质和采矿条件：直接顶稳定性类型；基本顶级别及相应矿压显现参数；底板类别及其相应的力学参数；；截高、煤层轻度、节理方向、煤层厚度变化等；煤层倾角和工作面推进方向；瓦斯等级和必须的通风断面等；上下部采动条件；相邻区域或两侧开采条件；地质构造、断层、褶曲等分布和参数；开采深度；顶底板含水层等。 35支架参数确定

支架高度：包括支架的最大结构高度与最小结构高度； 工作阻力；

支护强度：支架有效工作阻力与支护面积之比定义为支护强度,顶板所需的支护强度取决于顶板的等级和煤层厚度；

中心距：支架中心距一般等于工作面一节溜槽的长度； 支架宽度：是指顶梁的最小和最大宽度，宽度的确定应考虑支架运输、安装、调架要求。 初撑力的大小对支架的支护性能和成本都有很大影响，较大的初撑力能使支架较快达到工作阻力，减缓顶板的早期下沉速度，增加顶板的稳定性，一般取为：0.6-0.8倍的工作阻力。

移架力与支架结构、质量、煤层厚度、顶板性质等有关。一般薄煤层100-150kN，中厚煤层150-300kN，厚煤层为300-400kN。推溜力一般为100-150kN。 梁端距指移架后顶梁端部至煤壁的距离。梁端距是考虑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，为避免割顶梁而留出的安全距离。一般支架越高，梁端距也应越大。 顶梁长度受支架形式、配套采煤机截深、刮板输送机尺寸、配套关系以及立柱缸径等因素制约。减少顶梁长度，有利于减少控顶面积，增大支护强度，减轻质量。 36.推移装置

推移装置由推移杆、推移液压缸和联接头等主要零部件组成，其中推移杆是决定推移装置和性能的关键部件。常用形式：短推移杆：由钢板组焊而成的箱形结构件，结构简单可靠，质量轻，被广泛采用；长推移杆：常用形式有框架式、整体箱式、铰接式。

14

框架式长推移杆：由前后两段组成，前段为箱式结构，后段为双杆式机构和导向块。当推移油缸缸径超过140mm时，可靠性下降，适用于中型以下的支架。

整体箱式长推移杆：一般为由钢板组焊而成的整体箱式结构件，结构简单，可靠性好，防止支架和输送机下滑的性能好，在工作面难以更换，必须要保证足够大的安全系数。

铰接式长推移杆：一般由前后两段箱式结构件组成，中间通过十字联接头铰接，可以上下左右摆动，兼有短推移杆和长推移杆的双重特点。 37.双伸缩立柱的工作循环

外活柱2与缸体1构成一级缸，又与内活柱3构成二级缸。油口10进压力液，开始由油口12排液，外活柱伸出。当一级缸行程结束后，一级缸活塞腔压力升高，打开底阀6，压力液进入二级缸活塞腔油口11排液，内活柱伸出。降柱时，油口11、12同时进压力液，油口10排液，一级缸先下降，当顶杆碰到凸台9时，底阀6打开，二级缸排液下降。

加长杆作用：增加立柱的调高范围，以满足某种特殊结构支架对立柱增加调高的要求。 38.双纽线机构

双纽线机构又称支架四连杆机构，是液压支架的掩护梁与底座之间用前后连杆联接形成的四连杆机构。支架升降时顶梁前端可沿双纽线移动，使端面距变化较小。双纽线机构是液压支架的主要稳定机构，其主要作用是保证支架的纵向和横向稳定性，承受和传递外载，保证支架的整体刚度。 39.综采工作面设备配套

生产能力配套 工作面输送机的生产能力必须略大于必须略大于采煤机的理论生产率，顺槽转载机和胶带输送机的上产率又应大于工作面输送机的生产率。

移架速度与牵引速度配套 液压支架沿工作面长度的移架速度应能跟上采煤机的牵引速度。 相关尺寸配套 采煤机依靠工作面输送机导向并在其上移动，而工作面输送机与液压支架又互为支点移架和推溜，因此三者的相关尺寸应能协调。 39.掘进机械

巷道掘进工艺分为钻眼爆破法掘进和综合机械化掘进两类。

钻眼爆破法掘进工序：钻孔、爆破、装载、转载、修整巷道。运输设备主要有矿车、皮带机。 综合机械化掘进直接用掘进机完成破煤、装载、转载及支护等工序，实现这些工序的平行作业。运输设备有刮板机、转载机、皮带机。

连续运输系统配套设备：掘进机——桥式胶带转载机、桥式刮板转载机——伸缩带式输送机、刮板输送机。

非连续运输系统配套设备：掘进机——摆式胶带转载机、龙门式胶带转载机——轨道矿车（——胶轮机车、齿轮式机车）、无轨胶轮梭车。

40.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，不断地冲击钎尾。在冲击力的作用下，呈尖楔状的钎头将岩石压碎并凿入一定的深度，形成一道凹痕。活塞退回后，钎子转过一定角度，活塞向前运动，再次冲击钎尾时，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，并从钎子的中心孔连续地输入压缩空气或压力水，将岩渣排出孔外，即形成一定深度的圆形钻孔。 41.铲斗回中机构原理

图中所水位置表示回转座连同铲斗处于向工作曲左侧铲取岩石的位置。当提升铲斗时，铲斗带动连杆9和摇杆8，使鼓轮1的三角槽缺口的左侧面与滚轮接触，而滚轮位置又是固定不动的，于是迫使鼓轮连同回转座和铲斗工作机构绕回转中心向右转动，直到滚轮处于三角槽缺口的顶端回转

15

到正中位置。这时，铲斗正好处于卸载位置。同理，向右铲取岩石时，回转座和铲斗向右回转，在提升铲斗过程中鼓轮三角槽的右侧面贴紧滚轮，迫使鼓轮和回转座向左转动，滚轮自动恢复到正中位置 。

42.部分断面掘进机的组成和工作原理

（1）截割机构：由截割头、悬臂和回转台组成的破煤机构。工作时，电动机通过减速器驱动截割头旋转，利用装在截割头上的截齿破碎煤岩。（2）装运机构：由装载机构和中间刮板输送机组成，电动机经减速后驱动刮板链和蟹爪或星轮，将截割破碎下来的煤岩集中装载，转运到机器后面的转载机或其他运输设备中，运出工作面。（3）行走机构：采用履带式，使机器实现推进，调动，转弯等。（4）液压系统：包括泵站，控制阀组，油缸，马达及辅助液压元件用以提供压力油，并进行液压保护。（5）电气系统：向机器提供动力，驱动设备并可实现电气保护。（6）喷雾降尘系统：有内，外喷雾装置组成，向工作面喷雾降尘。（7）机架：用来安装，支承和连接上述各机构及装置，形成一个有机的整体。

43.纵轴式掘进机工作方式和特点

纵轴式掘进机的截割头轴线和悬臂线相重合，截割头多为锥形。工作时，先是将截割头钻进煤壁掏槽，然后按一定方式摆动悬臂，直至掘出所需要的断面。掏槽可在巷道断面的任意位置进行，但在悬臂与巷道底板平行时，受力状态最好。截割运动为截割头的旋转和悬臂摆动的合成运动，截齿齿尖的运动轨迹近似为平面摆线。

由于截割反力的方向与悬臂轴线相垂直，对掘进机产生绕其纵轴线的扭转力矩，不利于机器的稳定工作。

44横轴式掘进机工作方式和特点

该种掘进机的截割头轴线与悬臂轴线相垂直，工作时先进行掏槽截割，掏槽进给力来自行走机构，最大掏槽深度为截割头直径三分之二。掏槽时，截割头需做短幅摆动，以截割位于两半截割头中间部分的煤岩，因而使得操作较复杂。掏槽可在工作面的上部或下部进行。横摆截割时，截齿齿尖的运动轨迹近似为空间螺旋线。截割反力使掘进机产生向后的推力和作用在截割头上向上的分力，但可被较大的机重所平衡，因而不会产生倾覆，机器工作时的稳定性好。

45.回转台 回转台由回转体、回转支撑、回转座和回转液压缸组成，主要用于支承、联接并实现切割机构的升降和回转运动。回转台的传动方式有齿条液压缸式和液压缸推拉式。齿条液压缸式，利用齿条液压缸推动装在回转体上的齿轮带动回转体转动，其回转力矩和转角无关。液压缸推拉式，对称布置的两个回转液压缸的后端和机架相连，前端和回转体相连。工作时一推一拉带动切割机构水平摆动其回转力矩和转角有关。

叙述单体液压支柱用三用阀的结构组成及升柱、承载、卸载过程。★

答：单向阀由钢球、小弹簧、尼龙阀座和阀体组成安全阀为平面密封式，由阀针、阀垫、法座弹簧组成卸载阀由阀垫和卸载弹簧组成升柱：将注液管插入三用阀注液阀体上，挂好锁紧套，扳动手把，通过顶杆顶开单向阀的阀芯，此时，由泵站来的高压液体便通过单向阀和注液管注入支柱，式支柱升起。承载：当支柱接顶后，松开手把，顶杆在高压液和弹簧的作用下复位，阀芯压向阀座，切断供液管的高压液体，完成承载过程。

降柱：将专用把手插入左端孔，并扳动手柄，通过安全阀套的右移，压缩卸载弹簧，使卸载阀垫与右阀套内的台阶分离，于是活柱下腔液体便从该分离口处排出。完成支柱下降。

16

到正中位置。这时，铲斗正好处于卸载位置。同理，向右铲取岩石时，回转座和铲斗向右回转，在提升铲斗过程中鼓轮三角槽的右侧面贴紧滚轮，迫使鼓轮和回转座向左转动，滚轮自动恢复到正中位置 。

42.部分断面掘进机的组成和工作原理

（1）截割机构：由截割头、悬臂和回转台组成的破煤机构。工作时，电动机通过减速器驱动截割头旋转，利用装在截割头上的截齿破碎煤岩。（2）装运机构：由装载机构和中间刮板输送机组成，电动机经减速后驱动刮板链和蟹爪或星轮，将截割破碎下来的煤岩集中装载，转运到机器后面的转载机或其他运输设备中，运出工作面。（3）行走机构：采用履带式，使机器实现推进，调动，转弯等。（4）液压系统：包括泵站，控制阀组，油缸，马达及辅助液压元件用以提供压力油，并进行液压保护。（5）电气系统：向机器提供动力，驱动设备并可实现电气保护。（6）喷雾降尘系统：有内，外喷雾装置组成，向工作面喷雾降尘。（7）机架：用来安装，支承和连接上述各机构及装置，形成一个有机的整体。

43.纵轴式掘进机工作方式和特点

纵轴式掘进机的截割头轴线和悬臂线相重合，截割头多为锥形。工作时，先是将截割头钻进煤壁掏槽，然后按一定方式摆动悬臂，直至掘出所需要的断面。掏槽可在巷道断面的任意位置进行，但在悬臂与巷道底板平行时，受力状态最好。截割运动为截割头的旋转和悬臂摆动的合成运动，截齿齿尖的运动轨迹近似为平面摆线。

由于截割反力的方向与悬臂轴线相垂直，对掘进机产生绕其纵轴线的扭转力矩，不利于机器的稳定工作。

44横轴式掘进机工作方式和特点

该种掘进机的截割头轴线与悬臂轴线相垂直，工作时先进行掏槽截割，掏槽进给力来自行走机构，最大掏槽深度为截割头直径三分之二。掏槽时，截割头需做短幅摆动，以截割位于两半截割头中间部分的煤岩，因而使得操作较复杂。掏槽可在工作面的上部或下部进行。横摆截割时，截齿齿尖的运动轨迹近似为空间螺旋线。截割反力使掘进机产生向后的推力和作用在截割头上向上的分力，但可被较大的机重所平衡，因而不会产生倾覆，机器工作时的稳定性好。

45.回转台 回转台由回转体、回转支撑、回转座和回转液压缸组成，主要用于支承、联接并实现切割机构的升降和回转运动。回转台的传动方式有齿条液压缸式和液压缸推拉式。齿条液压缸式，利用齿条液压缸推动装在回转体上的齿轮带动回转体转动，其回转力矩和转角无关。液压缸推拉式，对称布置的两个回转液压缸的后端和机架相连，前端和回转体相连。工作时一推一拉带动切割机构水平摆动其回转力矩和转角有关。

叙述单体液压支柱用三用阀的结构组成及升柱、承载、卸载过程。★

答：单向阀由钢球、小弹簧、尼龙阀座和阀体组成安全阀为平面密封式，由阀针、阀垫、法座弹簧组成卸载阀由阀垫和卸载弹簧组成升柱：将注液管插入三用阀注液阀体上，挂好锁紧套，扳动手把，通过顶杆顶开单向阀的阀芯，此时，由泵站来的高压液体便通过单向阀和注液管注入支柱，式支柱升起。承载：当支柱接顶后，松开手把，顶杆在高压液和弹簧的作用下复位，阀芯压向阀座，切断供液管的高压液体，完成承载过程。

降柱：将专用把手插入左端孔，并扳动手柄，通过安全阀套的右移，压缩卸载弹簧，使卸载阀垫与右阀套内的台阶分离，于是活柱下腔液体便从该分离口处排出。完成支柱下降。

16

本文来源：https://www.bwwdw.com/article/phqa.html