在煤矿开采中,掘进机通过截割、破碎等功能,高效地开挖出用于煤炭运输、通风、行人等的巷道,是煤矿井下巷道掘进的关键设备。
一、按照技术特点分类
1.悬臂式掘进机
1)工作原理:利用可伸缩、可摆动的悬臂带动截割头进行煤岩截割,通过截割头的旋转和悬臂的上下、左右运动,实现对不同位置煤岩的破碎。
2)特点
适应性强:可灵活调整截割位置和角度,能适应各种形状和尺寸的煤矿巷道掘进,尤其适合复杂地质条件下的作业,如断层、褶皱等地质构造区域。
截割效率较高:悬臂的伸缩和摆动功能使截割头能够快速到达不同的截割点,减少了设备移动和调整的时间,提高了截割效率。
操作灵活:操作人员可以根据煤岩的分布情况和掘进要求,精确控制悬臂和截割头的运动,实现对煤岩的高效破碎和巷道的精准成型。
2.掘锚一体机
1)工作原理:将掘进和锚杆支护两项作业集成在同一台设备上,在掘进的同时,利用机载锚杆钻机等装置进行锚杆支护作业,实现掘进与支护的平行作业。
2)特点
施工效率高:实现了掘进和支护的同步进行,减少了传统掘进工艺中掘进与支护之间的等待时间,大大提高了煤矿巷道的施工速度,缩短了施工周期。
支护效果好:在掘进后及时进行锚杆支护,能够有效控制巷道围岩的变形和破坏,提高巷道的稳定性和安全性,降低了顶板事故的发生概率。
减少设备投入:集多种功能于一体,相比传统的掘进设备和锚杆支护设备分开作业,减少了设备的数量和占用空间,降低了设备购置成本和井下设备管理的难度。
3.连续采煤机
1)工作原理:通过多组截割滚筒或截割头的协同工作,连续不断地对煤体进行切割,同时配备有装载、运输等机构,将切割下来的煤块及时运出。
2)特点
高效采煤:具有较高的切割速度和生产能力,能够在短时间内开采大量的煤炭,尤其适用于房柱式采煤法或短壁开采工艺,可实现多个煤房的快速掘进和采煤。
灵活多变:可以根据煤层的厚度、倾角等地质条件和采煤工艺要求,灵活调整截割高度、宽度和截割方式,适应不同的采煤环境。
配套性强:通常与梭车、转载机、破碎机等设备组成连续采煤机组,形成一套完整的采煤系统,实现了采煤、运输等环节的连续作业,提高了采煤效率和生产的连续性。
二、按作业方式分类
开敞式掘进机:在掘进过程中,其工作机构直接暴露在开挖空间内,没有额外的掩护装置。它适用于地质条件较好、岩石稳定性较高的工况,如硬岩隧道施工。
护盾式掘进机:带有护盾结构,在掘进过程中,护盾可以为机器和作业人员提供安全保护,同时也有助于在不稳定地层中进行施工。根据护盾的结构和功能,又可细分为单护盾掘进机、双护盾掘进机和多护盾掘进机等。单护盾掘进机一般适用于软岩或破碎带等不稳定地层;双护盾掘进机则可根据地质条件的变化,灵活切换单护盾和双护盾模式,适应能力更强。
三、按破岩原理分类
滚刀式掘进机:主要依靠安装在刀盘上的滚刀来破碎岩石。滚刀在刀盘的驱动下,与岩石表面接触并产生滚动摩擦力,通过挤压和剪切作用使岩石破碎。这种掘进机适用于硬岩地层,具有破岩效率高、刀具磨损相对较小等优点。
铣削式掘进机:利用铣削刀具对岩石进行切削破碎。铣削刀具通常呈盘状或柱状,安装在旋转的刀盘上,通过高速旋转的刀具对岩石进行铣削,将岩石破碎成小块。铣削式掘进机在软岩和中硬岩地层中具有较好的适应性,能够实现较为精确的开挖轮廓控制。
冲击式掘进机:通过冲击机构产生高频冲击能量,作用于岩石表面,使岩石产生破碎。冲击式掘进机适用于各种硬度的岩石,但在硬岩中的效率相对滚刀式掘进机可能较低。它一般用于小型隧道或特殊地质条件下的掘进作业。
四、按适用范围分类
煤巷掘进机:专门用于煤巷的掘进作业,通常具有较小的外形尺寸和灵活的转向性能,能够适应煤矿井下复杂的空间环境。煤巷掘进机一般配备有喷雾降尘装置,以减少掘进过程中的粉尘污染。
岩巷掘进机:主要用于岩石巷道的掘进,具备强大的破岩能力和较高的可靠性。根据不同的岩石硬度和地质条件,岩巷掘进机的刀具配置和功率等参数会有所不同。
半煤岩巷掘进机:适用于既含有煤层又含有岩层的半煤岩巷道掘进。这种掘进机需要兼顾煤和岩石的破碎作业,通常在刀具设计和切割功率等方面进行了特殊优化,能够根据煤岩的分布情况灵活调整掘进参数。