综掘机械教学课件

综掘机械教学课件欢迎学习综掘机械课程！本课件系统介绍煤矿采掘机械与支护设备的基础知识、机械结构与工作原理，并提供设计与维护实务指导通过理论与实践相结合的方式，帮助您全面掌握现代煤矿机械化作业的核心技术目录第一章采煤机械第二章采煤工作面支护设备•采煤机械化发展历程与现状•支护设备的作用与分类•采煤机的基本组成与分类•液压支架类型与特点•采煤机总体结构与参数•乳化液泵站原理与参数•截割机构与滚筒设计•液压支架设计原则•传动系统与行走部结构•综采工作面设备配套•连续采煤机与刨煤机•支护设备维护与故障诊断•采煤机械发展趋势第三章掘进机械第四章课程总结与展望•掘进机械分类与应用范围•技术发展与创新趋势•凿岩机类型与工作原理•课程复习与知识点总结•装载机械详解•课程考核与学习建议•掘进机结构与工作原理•致谢与展望•掘进机械综合分析•实验教学与案例分析第一章采煤机械概述采煤机械化发展历程与现状采煤机械的主要性能参数采煤机械化经历了从手工采煤、半机械化到全机械化、智能化的发展历程我国煤炭工业起•截割高度反映采煤机适应煤层厚度的能力步较晚，但近几十年来发展迅速，已基本实现机械化采煤目前高产高效矿井采用的采煤装•截割深度单次截割推进的距离备已达到国际先进水平，综合机械化采煤占比超过80%，大型现代化矿井已实现智能化开•行走速度采煤机在工作面移动的速度，分为工作速度和空载速度采•牵引力克服阻力使采煤机前进所需的力采煤机的基本组成与分类•截割功率驱动截割部工作的电机功率•装载能力单位时间内装载煤炭的数量•按照截割方式分类链式截煤机、滚筒式采煤机、螺旋采煤机、连续采煤机、刨煤机等•可靠性指标平均无故障时间、使用寿命等•按照行走方式分类链牵引采煤机、无链牵引采煤机•按照滚筒布置分类单滚筒采煤机、双滚筒采煤机、多滚筒采煤机采煤机总体结构与参数滚筒布置方式调斜与调高机构作用牵引方式及辅助装置根据滚筒布置方式，采煤机调高机构使采煤机能够适应采煤机牵引系统分为链牵引可分为单滚筒、双滚筒和多不同高度的煤层，通常采用和无链牵引两种链牵引系滚筒型双滚筒采煤机是最液压缸驱动，调节范围一般统利用埋设在刮板输送机中常用的类型，两个滚筒分别为

0.6-

6.0米调斜机构则允的链条提供牵引力，结构简安装在机身的左右两端，可许采煤机在倾斜煤层中保持单但维护量大无链牵引采同时进行截割作业，提高工稳定工作，补偿地质变化带用齿轮-齿条或行星轮系统，作效率单滚筒采煤机结构来的影响两者结合使采煤与刮板输送机啮合产生牵引简单，适用于薄煤层多滚机具有良好的适应性，能够力，具有可靠性高、噪音小筒采煤机适用于特殊工况，应对复杂的地质条件现代等优点辅助装置包括装载但结构复杂，使用较少采煤机采用电液比例控制技系统、喷雾降尘系统、监测术，实现自动化调节，提高系统等，共同保障采煤机安作业精度全高效运行采煤机截割机构详解截割机理与煤岩破碎理论截齿类型与受力分析采煤机截割过程是一个复杂的机械破碎过程，主要基于楔形工具的强制破碎原理当截齿插入煤体•尖头型截齿锥形工作部分，适用于软煤层，切削阻力小后，在推进力和旋转力的共同作用下，使煤体产生剪切应力和压缩应力，当应力超过煤体强度时，煤•铲形截齿前端为铲形，适用于中硬煤层，截割效率高体被破碎并脱落这一过程可分为切入、劈裂和剥离三个阶段•径向截齿工作部分为圆柱形，适用于硬煤层和含矸煤层影响截割效果的因素包括煤岩强度、截齿几何参数、截割速度、切削深度以及截齿排列方式等科•复合截齿综合多种优点，耐磨性好，使用寿命长学的截割理论需要综合考虑这些因素，优化设计参数，以降低能耗、提高效率截齿受力分析表明，截齿承受的主要力包括切削力（沿切削方向）、侧向力（垂直于切削面）和径向力（垂直于切削路径）合理的截齿设计应使这些力均衡分布，减小振动和冲击斜切进刀技术与降尘装置斜切进刀技术是指截齿以一定角度切入煤体，可降低切削阻力20-30%，减少粉尘产生现代采煤机普遍采用该技术，提高了截割效率螺旋滚筒设计与参数螺旋滚筒结构特点截齿配置原则螺旋滚筒是采煤机最重要的工作部件，主要由滚筒体、螺旋截齿配置直接影响滚筒的截割效率和使用寿命，主要遵循以叶片、截齿座和截齿组成滚筒体为圆筒状，提供基础结构下原则支撑；螺旋叶片焊接在滚筒体上，呈螺旋状分布，用于输送•截齿分布均匀，确保滚筒旋转平稳，减少振动煤块；截齿座固定在螺旋叶片上，用于安装截齿现代滚筒•截齿排列呈螺旋线，保证截齿依次切入煤体，降低瞬时普遍采用模块化设计，便于维修更换负荷按照结构形式可分为整体式滚筒、组合式滚筒和分段式滚•截齿间距合理，避免重复切削，提高效率筒整体式结构简单但维修不便；组合式可拆卸更换部件；•前刀与后刀配合使用，前刀负责主要切削，后刀清理煤分段式适用于大直径滚筒，便于运输安装壁•端面截齿与螺旋面截齿协同工作，实现高效截割典型滚筒截齿数量为60-120个，根据煤层硬度和滚筒直径确定截齿间距通常为50-80mm，排列角度为50°-70°载荷计算基础滚筒载荷计算是设计的核心，主要包括•切削阻力计算根据煤层硬度、切削深度和截齿参数确定•截割功率计算P=F·v，其中F为切削阻力，v为切削速度•滚筒扭矩计算T=P/ω，其中P为功率，ω为角速度•结构强度校核确保滚筒在最大载荷下不发生破坏滚筒直径一般为

1.4-

2.5m，长度为

0.8-

1.6m，转速为20-60r/min大直径滚筒适用于高煤层，截割效率高但能耗大；小直径滚筒适用于薄煤层，能耗低但效率相对较低采煤机截割部传动系统截割电动机类型与选用传动方式及弹性转矩轴设计采煤机截割电动机是为滚筒提供动力的核心装置，根据使用环境和性能要求，主要采用以采煤机截割部传动系统采用减速器将电动机高速转矩转换为滚筒所需的低速大扭矩，常见下类型传动方式包括•三相鼠笼式异步电动机结构简单，维护方便，但启动转矩较小•齿轮传动可靠性高，传动效率85-95%，是最常用的传动方式•水冷电动机冷却效果好，体积小，功率密度高，是现代采煤机的主流选择•液力传动缓冲性能好，但效率较低，多用于大功率设备•防爆电动机满足煤矿安全要求，具有本质安全特性•复合传动结合多种传动方式优点，适应性强•变频调速电动机能够根据工况调整转速，提高适应性弹性转矩轴是连接减速器与滚筒的重要部件，具有缓冲冲击、补偿安装误差的作用其设计要点包括扭转刚度适中、过载保护功能、疲劳强度高、密封性能好常采用花键、销电动机选用时需考虑因素功率要求（通常为250-800kW）、转速范围（通常为钉或弹性元件实现扭矩传递1500rpm左右）、防爆等级（通常为ExdI）、冷却方式（水冷或风冷）以及安装空间限制等典型减速器结构与功能采煤机减速器通常采用二级或三级齿轮传动，总传动比为20-40，主要结构形式有•行星齿轮减速器体积小，传动比大，承载能力强•圆柱齿轮减速器结构简单，维修方便，但体积较大•复合式减速器结合多种齿轮形式，性能优越采煤机行走部结构液压行走机构原理液压行走机构通过液压马达驱动行走轮或链轮，实现采煤机在工作面的移动系统主要由液压泵、液压马达、控制阀组和油箱组成液压泵由电动机驱动产生高压油，通过控制阀组调节流量和方向，驱动液压马达旋转，最终带动行走部件运动液压系统的优势在于调速范围宽（0-10m/min），正反转方便，过载保护能力强，便于实现自动化控制但其效率略低（70-85%），系统复杂度较高，维护要求较严格现代液压行走系统多采用闭式回路，配备比例控制阀，实现精确调速为应对复杂工况，还设有多种保护功能，如压力保护、温度保护和过滤系统等电气行走系统组成电气行走系统由电动机、减速器和行走轮（或链轮）组成，是采煤机的主要行走方式电动机类型主要有直流电动机和变频调速异步电动机两种，功率范围通常为30-120kW系统工作流程电动机输出转矩→减速器降速增扭→行走部件与刮板输送机啮合→产生牵引力推动采煤机前进控制系统采用PLC或专用控制器，通过检测电流、转速等参数，实现智能调速和保护功能电气系统具有结构紧凑、效率高（85-95%）、响应快速等优点，但在过载保护方面不如液压系统灵活现代系统多采用变频调速技术，实现软启动和精确控制，减少机械冲击防滑装置与无链行走机构采煤机在倾斜工作面易发生滑移，防滑装置是确保安全的关键常见防滑系统包括机械式防滑装置（棘轮机构）、液压式防滑装置（自锁阀）和电气式防滑装置（转矩监控）这些系统能在检测到滑移时自动启动制动，防止失控无链行走机构是现代采煤机的主流选择，主要包括齿轮-齿条系统和行星轮系统齿轮-齿条系统利用行走齿轮与刮板输送机中部槽帮上的齿条啮合产生牵引力；行星轮系统则通过内啮合产生更大的接触面积，提高防滑性能连续采煤机与刨煤机连续采煤机组成与工作特点刨煤机工作原理及主要参数连续采煤机是一种集截割、装载、运输于一体的综合采煤设备，主要由截割部、装载部、行走部和输送部组成刨煤机是一种沿着刮板输送机往复运动的采煤设备，主要由刨体、截齿、牵引链和驱动装置组成其工作原理是其核心工作部件是安装在机身前部的旋转截割头，通常采用鼓形或螺旋形，装有多排截齿通过牵引链拖动刨体在煤壁上往复运动，截齿切入煤壁进行切削，被截下的煤块落入刮板输送机被运走工作特点主要参数•连续作业方式，不需后退，生产效率高•刨体高度

0.5-

1.2m，适用于薄煤层•自带输送系统，可直接将煤炭运至后方•截割深度

0.05-

0.15m，可调节•适用于软、中硬煤层，截割阻力较小•行走速度

0.6-

2.5m/s，往复运动•截割高度一般为

1.0-

4.5m，工作宽度为

3.0-

6.0m•装机功率200-600kW，根据煤层硬度确定•功率利用率高，能耗相对较低•生产能力300-1000t/h连续采煤机在美国、澳大利亚等国家应用广泛，我国在厚煤层开采中也有应用由于其对煤层条件要求较高，主刨煤机具有结构简单、可靠性高、维护方便、适应性强等优点，特别适合薄煤层和倾斜煤层开采，在欧洲和我国要用于地质条件稳定的矿区部分矿区应用广泛采煤机试验分类与内容采煤机试验是保证设备性能和可靠性的重要环节，主要包括•出厂试验检验基本功能和性能参数是否符合标准•模拟试验在实验室模拟实际工况进行耐久性测试•现场试验在实际煤矿条件下检验设备适应性•可靠性试验评估设备长期运行的稳定性采煤机械发展趋势智能化与自动化技术应用环保节能设计理念新材料与新工艺的引入现代采煤机械正快速向智能化、自动化方向发展，主要表现在环保节能已成为采煤机械设计的重要方向，主要措施包括新材料和新工艺的应用是推动采煤机械技术进步的重要因素•自动跟踪煤岩界面技术，精确识别煤与矸石界面，减少夹矸•高效传动系统，减少能量损耗，提高传动效率•高强度轻质合金材料，减轻设备重量，提高强度•记忆截割技术，记录工作面地质条件，自动调整截割参数•变频调速技术，根据负载自动调整功率输出•纳米复合材料，提高耐磨性和使用寿命•远程监控与操作系统，实现地面远程控制，减少井下人员•能量回收系统，回收制动能量再利用•特种工程塑料，替代部分金属部件，减轻重量•智能故障诊断技术，提前预警可能出现的故障•新型降尘技术，提高喷雾效率，减少粉尘污染•特种涂层技术，增强表面硬度和耐腐蚀性•数字孪生技术，建立虚拟设备模型，优化运行参数•噪声控制技术，降低设备噪声，改善作业环境•3D打印技术，实现复杂结构部件的快速制造这些技术的应用使采煤机向无人驾驶方向发展，大幅提高安全•绿色制造工艺，减少生产过程中的污染排放•精密铸造和锻造工艺，提高零部件精度和强度性和生产效率我国已在多个矿区实现了采煤机的自动化运行环保节能设计不仅符合可持续发展要求，也能显著降低生产成这些新技术的应用使采煤机械更加轻量化、高强度、长寿命，尤本，提高经济效益预计未来5年内，采煤机械能效将提高20-其在关键部件如截齿、传动部件等方面取得显著进展预计未来30%采煤机关键部件寿命将提高30-50%第二章采煤工作面支护设备概述支护设备的作用与分类单体液压支柱结构与工作过程支护设备是煤矿开采过程中控制顶板活动、保障安全生产的关键装备其主要作用包括单体液压支柱是最基本的支护设备，主要由外柱、内柱、活塞、安全阀和托盘组成工作原理是利用液压油的不可压缩性，在柱内形成高压区域，产生支撑力•支撑顶板，防止冒顶事故工作过程•控制采空区顶板有序下沉•保护采煤设备和作业人员安全

1.初撑将支柱立起，通过手动泵送入液压油，使支柱产生初撑力•提供稳定的作业空间

2.工作阻力阶段随着顶板下沉，内柱受压，液压油压力增大，支柱提供抵抗力•协助采煤机械推进工作面

3.恒阻阶段当压力达到安全阀设定值时，阀门开启，内柱缓慢下降，保持恒定阻力按照结构和功能可分为

4.回收打开放液阀，内柱回缩，支柱可移动到新位置•单体支柱独立使用的支柱，灵活性高单体支柱工作阻力一般为200-400kN，恒阻力为工作阻力的80-90%•成套支架多个支柱组成的成套设备液压支架工作原理•液压支架液压驱动的综合支护设备液压支架是现代综采工作面的主要支护设备，集支护、推进、输送机移动等功能于一体其基本工作原理是利用高压液压系统驱动各•特种支架用于特殊条件的专用支架执行部件，完成支护循环工作循环

1.支撑阶段立柱伸出，顶梁与顶板接触，形成支撑

2.推移输送机通过推移千斤顶推动刮板输送机向前移动

3.支架移动回收立柱，通过牵引装置拉动支架前移

4.再次支撑到位后立柱伸出，与顶板接触，完成一个循环液压支架类型与特点薄煤层支架中厚煤层支架大采高支架特种支架薄煤层液压支架中厚煤层液压支架薄煤层液压支架适用于煤层厚度

1.3m以下的工作面，具有以下特点中厚煤层液压支架是使用最广泛的支架类型，适用于煤层厚度

1.3-

4.5m的工作面•结构紧凑，最小工作高度可达

0.5-

0.8m•支撑强度一般为6000-12000kN•采用掩护式或支撑式结构，移动灵活•多采用四柱或六柱结构，稳定性好•支撑强度通常为4000-6000kN•工作高度范围大，适应性强•一般采用两柱或四柱设计，重量较轻•配备完善的附属装置，功能全面乳化液泵站原理与参数乳化液泵站组成主要性能参数结构特点与维护要点乳化液泵站是为液压支架提供高压液压动力的核心设备，主要由以下部分组乳化液泵站的主要性能参数包括现代乳化液泵站具有以下结构特点成•额定压力通常为

31.5MPa或42MPa•多泵并联设计，提高系统可靠性和灵活性•主泵组通常采用柱塞泵，提供高压液压油•流量根据支架数量确定，一般为200-500L/min•变量泵技术，根据需求自动调节流量•电动机驱动泵组运转，功率一般为75-315kW•电机功率单泵75-160kW，多泵组合可达630kW•智能压力控制，维持系统压力稳定•储液箱存储乳化液，容积根据系统需求确定•乳化液浓度通常为3-5%的油水乳化液•全密封结构，防止污染和泄漏•过滤系统包括吸油过滤器、回油过滤器等•过滤精度通常为100-200目•模块化设计，便于维修和更换•冷却系统控制乳化液温度，防止过热•响应时间从启动到达到工作压力的时间，一般为30-60秒•防爆设计，满足煤矿安全要求•控制系统控制泵站运行参数和状态•可靠性指标MTBF（平均无故障时间）通常要求大于2000小时维护要点•安全保护装置包括溢流阀、压力传感器等泵站选型需考虑工作面长度、支架数量、支架动作频率等因素，合理确定参•定期检查乳化液质量，保持适当浓度和清洁度乳化液泵站一般采用模块化设计，便于运输和安装主要有固定式和移动式两数，确保系统高效稳定运行•监控系统压力和温度，防止异常运行种，现代泵站多采用智能控制系统，实现自动化运行•定期更换过滤器，确保系统清洁•检查泵组密封情况，防止泄漏•检测电机温度和电流，预防过载•定期维护控制系统，确保信号准确液压支架设计原则顶板分类与支护需求分析架型选择依据液压支架设计首先要考虑顶板条件，顶板按照稳定性可分为液压支架架型选择是设计的关键环节，主要依据包括•硬顶坚硬稳定，不易垮落，支护压力大•煤层厚度决定支架的高度范围•中等顶板稳定性一般，需及时支护•顶板条件影响支架的支撑方式和强度•软顶容易垮落，需要较大的支撑面积•采煤工艺综采、放顶煤等不同工艺需要不同架型•复合顶板多种岩层组合，性质复杂•推进速度快速推进需要高效的支架移动机构•配套设备需与采煤机、输送机等设备协调匹配支护需求分析需考虑以下因素常见架型包括•顶板压力大小决定支架的承载能力•围岩活动规律影响支架的工作阻力和控顶方式•支撑式支撑力大，但对顶板控制能力弱•采高范围决定支架的高度调节范围•掩护式顶梁前伸，控顶能力强•地质构造断层、褶皱等特殊构造对支架的特殊要求•支撑掩护式综合两种优点，应用最广•工作面长度影响支架数量和布置•放顶煤式后部设有放煤装置，适用于厚煤层•特种架型适应特殊地质条件的定制架型科学的支护需求分析是支架设计的基础，应综合考虑地质条件、生产需求和安全要求主要构件参数确定液压支架主要构件的参数确定需考虑多方面因素

1.立柱参数•工作阻力根据顶板压力确定，一般为5000-20000kN•初撑力通常为工作阻力的60-80%•伸缩比一般为

1.8-

2.2，决定支架的高度范围

2.顶梁参数•长度根据支护宽度确定，一般为

3.0-

5.5m•前伸长度影响控顶效果，一般为

0.5-

1.5m•结构形式可为整体式或分段式

3.底座参数•宽度影响支架稳定性，一般为

1.5-

3.0m•长度决定支架前后跨度，一般为

3.0-

4.5m•结构形式平底或滑靴式

4.千斤顶参数•推力根据输送机重量确定，一般为500-1500kN•行程影响推进距离，一般为600-900mm综采工作面设备配套支护设备与采煤机械配合液压系统整体设计综采工作面设备配套是一个系统工程，需要各设备协调配合，形成高效的生产系统液压系统是支架工作的动力源，整体设计需考虑•支架与采煤机的配合•系统压力根据支架工作阻力确定，一般为

31.5-42MPa•支架高度范围应与采煤机截割高度匹配•流量需求根据支架数量和动作频率确定，保证同时动作的支架需求•支架移动速度应适应采煤机工作速度•管路布置主管路、分支管路合理布置，减少压力损失•支架控制系统应能跟随采煤机位置自动移动•阀组设计控制阀、安全阀、单向阀等合理配置•支架前部空间应确保采煤机滚筒正常旋转•过滤系统确保乳化液清洁度，防止系统污染•支架与输送机的配合•密封设计防止泄漏，提高系统效率•支架推移千斤顶应能有效推动输送机现代液压系统设计强调整体性能优化，通过计算机辅助设计，实现压力平衡、流量合理分配和能量高效利用•支架底座结构应适应输送机槽型安全保护与自动控制技术•支架移动过程应保持与输送机的正确位置关系综采工作面安全保护与自动控制是现代化矿井的核心技术设备配套需遵循三机一架匹配原则，即采煤机、输送机、破碎机与支架应形成协调的整体，各设备参数互相匹配，确保系统高效运行•安全保护系统•过载保护防止支架承受超过设计的载荷•失压保护检测到压力异常自动报警•姿态监测防止支架倾斜造成事故•紧急停机危险情况下快速停止所有设备•自动控制技术•跟机自动化支架自动跟随采煤机移动•成组控制多个支架协同动作•记忆截割记录并重复最佳工作参数•远程监控地面控制中心监控地下设备•智能诊断自动检测故障并提供解决方案支护设备维护与故障诊断1日常检查与维护液压支架的日常维护是确保设备正常运行的基础工作•检查立柱密封情况，防止漏液和内泄•观察各连接部位的销轴是否完好•清理滑动部位的煤尘和杂物•检查控制阀组功能是否正常•确认各液压管路连接牢固无泄漏日常维护应建立规范的检查记录，做到有据可查，及时发现潜在问题2常见故障类型及原因分析液压支架常见故障及原因•立柱内泄密封圈损坏、缸筒划伤、活塞变形•立柱外泄接头松动、密封不良、管路破损•支架不升控制阀故障、油路堵塞、泵站压力不足•支架不降平衡阀卡滞、控制系统故障、机械卡阻•千斤顶推力不足密封损坏、系统压力低、阀组故障•控制系统失灵电气元件损坏、线路断开、传感器故障故障分析应采用系统方法，从现象到本质，查明根本原因，避免简单处理导致问题反复3维护保养流程标准维护保养流程包括

1.日常维护每班进行的基础检查和保养

2.定期维护每周或每月进行的深入检查

3.大修维护工作面搬家或设备使用一定时间后的全面检修维护流程应包括清洁、检查、测试、调整、更换和记录六个环节，确保全面彻底特别注重液压系统清洁度和密封性能的维护4故障预防与应急处理故障预防措施•建立预防性维护制度，定期检查易损部件•使用状态监测技术，实时监控设备运行参数•建立设备健康档案，记录维修历史和故障趋势•培训操作人员，规范操作流程，避免人为损坏应急处理程序•制定详细的应急预案，明确责任分工•配备必要的应急工具和备件•建立快速响应机制，减少故障影响时间•事后分析总结，持续改进维护方法第三章掘进机械概述掘进机械分类与应用范围钻孔机械工作原理掘进机械是煤矿巷道掘进的主要设备，根据工作原理和用途可分为以下几类钻孔机械是掘进工作的重要辅助设备，用于打爆破孔、锚杆孔等，主要工作原理包括•按掘进方式分类•冲击式钻孔通过高频冲击使钻头击碎岩石，适用于硬岩•全断面掘进机适用于圆形断面巷道，如隧道掘进机TBM•旋转式钻孔通过钻头旋转切削岩石，适用于软岩•部分断面掘进机适用于矩形或拱形断面，如悬臂式掘进机•冲击旋转式结合两种方式优点，应用最为广泛•钻爆法设备包括凿岩机、装载机等常见钻孔设备包括手持式风钻、液压钻机、钻车等钻孔参数如转速、冲击频率、推力等需根据岩石硬度调整，•按工作介质分类以获得最佳效果•电动掘进设备动力来源为电力，使用方便装载机械类型及结构•气动掘进设备利用压缩空气驱动，本质安全•液压掘进设备利用液压油传递动力，力量大装载机械用于将掘进过程中产生的煤矸石装入运输设备，根据装载方式可分为应用范围取决于地质条件、巷道规格和掘进效率要求软岩条件下多采用悬臂式掘进机；硬岩条件下多采用钻爆•间断式装载机法；特殊条件下选用专用设备•铲斗式装载机通过铲斗舀取物料，适用于大块物料•抓斗式装载机通过抓斗抓取物料，适用于松散物料•连续式装载机•耙斗式装载机通过耙臂来回摆动收集物料•挖掘臂式装载机通过旋转的挖掘臂切削装载•刮板式装载机通过刮板链将物料刮入输送机凿岩机类型与工作原理123气动凿岩机组成液压凿岩机结构凿岩台车功能介绍气动凿岩机是利用压缩空气为动力的钻孔设备，主要由以下部分组液压凿岩机利用高压液压油为动力，相比气动凿岩机具有更高的效凿岩台车是将多台凿岩机安装在一个移动平台上的综合设备，用于成率和更小的体积主要结构包括大断面巷道的快速钻孔作业主要功能包括•气缸提供活塞运动空间•液压缸提供活塞运动空间•多臂操作通常配备2-4个钻臂，可同时钻多个孔•活塞产生往复运动，冲击钻杆•活塞与冲击器产生高频冲击•精确定位通过液压系统精确控制钻臂位置•分配阀控制压缩空气进出气缸•液压马达提供旋转动力•自动钻孔设定参数后可自动完成钻孔过程•旋转机构使钻头旋转，保证均匀钻孔•换向阀组控制液压油流向•计算机控制存储钻孔参数，实现标准化作业•冲洗装置排出钻渣，冷却钻头•蓄能器平衡系统压力波动•辅助功能照明、除尘、供水、供电等系统•手柄与控制阀操作控制设备•冷却系统控制液压油温度现代凿岩台车已发展为高度自动化的设备，配备计算机控制系统，工作原理压缩空气通过分配阀交替进入气缸两端，推动活塞做往•操作控制装置调节工作参数可根据输入的巷道断面和爆破设计，自动规划钻孔位置和参数，大大提高了工作效率和精度某些先进型号还配备激光定位系统，确复运动，活塞冲击钻杆，产生冲击力；同时通过旋转机构使钻杆旋工作原理液压泵产生高压油，通过控制阀组控制液压油进入冲击转，形成冲击旋转式钻进保钻孔精度达到±10mm器和液压马达，分别产生冲击力和旋转力，实现高效钻孔现代液气动凿岩机优点是本质安全、维护简单；缺点是效率较低、噪音压凿岩机冲击频率可达2000-3000次/分钟，钻孔效率是气动凿岩机大适用于煤矿瓦斯条件严重的区域的2-3倍液压凿岩机优点是功率大、效率高、噪音小；缺点是结构复杂、维护要求高适用于大型巷道掘进和硬岩条件装载机械详解耙斗装载机结构与工作流程铲斗装载机特点耙斗装载机是煤矿掘进工作面常用的装载设备，主要由以下部分组成铲斗装载机是一种间断式装载设备，主要特点包括•耙斗用于收集物料的铲状装置•结构特点•耙臂连接耙斗与机身的摆动臂•配备前置铲斗，通过液压系统控制升降和翻转•牵引绞车提供耙斗往复运动的动力•四轮驱动，具有良好的机动性•输送机将收集的物料运出工作面•铰接式转向，适应复杂巷道•行走机构用于整机移动•防爆设计，满足煤矿安全要求•液压系统驱动各机构运动•技术参数•控制系统操作和控制各部件•铲斗容量1-3m³•装载高度2-

3.5m工作流程•工作重量10-20吨

1.耙斗在绞车牵引下向前延伸，铲入散堆物料•装载能力150-400t/h

2.耙斗装满后回收，将物料拖至机身前部铲斗装载机适用于中大断面巷道和坚硬物料装载，具有机动性好、适应性强的优点，但对巷道高度和宽度要求较高

3.物料通过装载板进入输送机

4.输送机将物料运送至后方运输设备扒爪、立爪及扒立爪装载机比较

5.重复上述过程，直至清理完工作面物料这三种装载机是针对不同工况设计的专用设备耙斗装载机装载能力通常为100-300t/h，适用于小断面巷道和松散物料装载优点是适应性强、结构简单；缺点是间断作业、效率较低类型工作特点适用条件优缺点扒爪装载机通过水平方向扒拉收集物料小断面巷道，松散物料结构简单，维护方便；装载效率较低立爪装载机通过垂直方向抓取收集物料中断面巷道，块状物料抓取能力强，适应性好；操作复杂扒立爪装载机结合两种方式，可水平扒拉也可垂多种工况，综合应用适应性最强，功能全面；结构复直抓取杂，成本高掘进机结构与工作原理横轴式与纵轴式掘进机掘进机液压系统管路布置操作手柄与控制按钮功能掘进机按照截割头轴线方向可分为横轴式掘进机液压系统是实现各机构动作的核掘进机操作系统是人机交互的接口，主要和纵轴式两大类心，主要包括以下子系统包括•横轴式掘进机•截割系统驱动截割头旋转和移动•主控制台通常位于机身后部，包含各种操作元件•截割头轴线与巷道轴线垂直•装载系统控制装载装置运动•截割头呈圆盘状，可上下移•行走系统驱动掘进机前进、转向•截割控制手柄控制截割头的上下、左右移动动，适合截割拱形断面•支撑系统控制机身稳定和高度调节•截割范围宽，适应不同宽度巷道•输送系统驱动后部输送机运行•行走控制手柄控制机器前进、后退和转向•截割高度一般为

2.5-

5.0m，宽•辅助系统控制除尘、喷雾等附属装度为

3.0-

7.0m置•装载控制手柄控制装载装置的运动•截割功率通常为200-400kW•辅助功能按钮控制喷雾、照明、除液压管路布置遵循以下原则尘等•纵轴式掘进机•高低压管路分开布置，避免干扰•紧急停机按钮危险情况下快速停止•截割头轴线与巷道轴线平行•管路走向尽量平直，减少弯曲所有动作•截割头呈圆柱状，可旋转截割•关键部位采用双路设计，提高可靠性•显示仪表显示各系统参数和工作状•截割断面近似圆形，适合硬岩态•易损部位采用软管连接，便于更换条件•配备压力、温度、流量监测点现代掘进机多采用人机工程学设计，操作•截割直径一般为

2.0-

5.0m简便直观一些先进型号配备触摸屏界面现代掘进机液压系统多采用负载敏感技•截割功率通常为300-600kW和计算机辅助操作系统，甚至可实现半自术，根据工况自动调节压力和流量，提高我国煤矿巷道多为矩形或拱形，因此以横动或全自动截割远程控制技术的应用使效率和系统寿命轴式掘进机为主纵轴式掘进机多用于硬操作人员可以在安全距离外控制掘进机，岩隧道工程大大提高了作业安全性掘进机械综合分析2-5m3-7m200-600kW30-80m/h掘进高度掘进宽度装机功率掘进速度现代掘进机的标准截割高度范围，可通过调节截割臂位置适应不同巷道断面典型掘进机的截割宽度范围，可满足煤矿主要巷道和辅助巷道的开拓需求掘进机总装机功率，主要分配给截割系统、装载系统和行走系统，决定设备在适宜条件下的最大掘进速度，实际生产中通常为此数值的50-70%，受地需求的生产能力质条件影响较大机械性能指标适用工况与选型原则掘进机械性能指标是评价设备技术水平的重要依据，主要包括掘进机械选型是一项系统工程，需考虑多方面因素•生产能力单位时间内掘进的巷道长度或体积，通常为30-80m/天

1.地质条件因素•适应能力可适应的煤岩硬度范围，通常为f=1-6（普氏硬度）•煤岩硬度软岩选择齿轮齿条式掘进机，硬岩选择液压马达驱动掘进机•截割精度断面尺寸的误差范围，通常为±50mm•地质构造断层、褶皱区域需选择适应性强的设备•能耗水平每立方米岩石消耗的能量，通常为10-25kWh/m³•瓦斯条件高瓦斯区域需选择本质安全型设备•噪声水平设备运行时的噪声大小，通常为85-95dB

2.工程技术因素•可靠性指标平均无故障时间，通常要求大于200小时•巷道断面确定掘进机的截割高度和宽度•使用寿命关键部件的耐久程度，通常为5-8年•支护方式确定掘进机与支护设备的配合方式•掘进速度要求确定设备功率和效率水平这些指标相互关联，需要在实际应用中找到平衡点，实现最佳综合性能

3.经济因素•设备投资初始购置成本和配套设施投入•运行成本能耗、维修、人工等持续投入•生产效益产量提升和劳动效率改善维护管理与安全操作掘进机械维护管理是确保设备高效安全运行的关键•日常维护润滑、紧固、清洁、检查•定期维护截齿更换、液压系统检查、电气系统测试•预防性维护关键部件状态监测、寿命预测安全操作规程•操作前检查设备状态和工作环境•严格按照操作流程进行作业•保持良好通风和照明条件•监测瓦斯、煤尘浓度，确保安全•定期进行安全培训和应急演练实验教学内容介绍高级实验掘进机液压系统故障诊断与排除液压支架综合性能测试采煤机电控系统调试与优化中级实验采煤机截割系统性能分析液压支架动作模拟与控制掘进机电气系统原理与操作支架液压阀组拆装与调试基础实验采煤机械结构认知液压支架构件识别掘进机基本操作训练设备安全操作规程学习常用工具使用与基本维护技能采煤机械结构与操作实验液压支架动作与构件识别采煤机械实验主要包括以下内容液压支架实验内容包括

1.结构认知实验

1.构件识别实验•采煤机各部件识别与功能学习•支架各主要部件识别与功能了解•截割部、牵引部、装载部结构分析•液压缸、阀组、连接件等结构分析•传动系统拆装与观察•密封件类型与作用认知•液压系统原理图识读与实物对照•控制系统硬件识别

2.性能测试实验

2.动作演示实验•电机参数测量与分析•支架升降动作演示与分析•液压系统压力、流量测试•推移过程模拟与观察•传动系统效率计算•移架过程动作顺序学习•截割阻力模拟与测量•工作循环完整演示

3.操作训练

3.液压系统实验•模拟操作台基本操作•液压原理图识读与实际系统对照•采煤机启停程序演练•阀组拆装与功能测试•截割参数调整与优化•压力、流量参数测量•故障模拟与排除训练•常见故障模拟与诊断采煤机械操作要点1各操作手柄与按钮名称采煤机操作界面主要包含以下控制元件•主电源开关控制整机电源，通常为红色旋钮•行走控制手柄控制采煤机前进、后退，通常位于操作台中央•截割部控制手柄控制滚筒升降，位于操作台左侧•喷雾系统开关控制内外喷雾系统，通常为绿色按钮•牵引速度调节旋钮调整采煤机行走速度，范围通常为0-8m/min•截割电机启停按钮控制截割电机运行，通常为蓝色按钮•紧急停机按钮紧急情况下停止所有动作，为红色蘑菇头按钮•故障指示灯显示各系统故障状态，通常为黄色或红色指示灯•运行状态显示屏显示电机电流、液压压力、行走速度等参数现代采煤机多配备遥控系统，操作手柄功能与固定操作台相同，但可在安全距离外操作，提高安全性2操作流程与安全注意事项标准操作流程包括

1.启动前检查•检查机械状态，确保无松动或损坏部件•检查液压油位和电气系统•确认工作面状态和人员位置

2.启动程序•接通主电源，观察电压指示•启动液压系统，检查压力是否正常•依次启动喷雾系统和截割电机•测试各控制功能，确认响应正常

3.截割操作•调整滚筒高度至适当位置•缓慢启动行走系统，开始截割•根据煤质情况调整行走速度•监控各系统参数，确保在正常范围

4.停机程序•停止行走，将滚筒降至最低位置•关闭截割电机和喷雾系统•关闭液压系统和主电源•锁定控制台，防止误操作安全注意事项•严禁在截割部运转时接近滚筒•确保喷雾系统正常工作，防止煤尘爆炸•监测瓦斯浓度，超限时立即停机液压支架动作演示支柱伸缩动作液压支架支柱伸缩是最基本的动作，其工作过程如下

1.伸出过程•控制阀切换到伸出位置，高压乳化液进入立柱下腔•活塞在液压力作用下向上运动，内柱伸出•当顶梁接触顶板时，压力迅速上升•达到设定的初撑力后，安全阀开始工作，维持压力

2.收缩过程•控制阀切换到收缩位置，高压液进入立柱上腔•下腔液体回流至泵站，压力降低•活塞在压力差作用下向下运动，内柱收回•当内柱完全收回后，限位开关触发，停止收缩支柱伸缩速度通常为15-30mm/s，由流量控制阀调节支柱工作阻力一般为600-1200kN/柱，初撑力为工作阻力的60-80%顶板支撑过程支架对顶板的支撑是一个动态过程，包括以下阶段

1.初撑阶段支柱伸出接触顶板，施加初始支撑力

2.工作阻力阶段随着顶板下沉，支柱内压力增加，提供抵抗力

3.恒阻阶段当压力达到安全阀设定值时，支柱保持恒定阻力，允许微量下沉

4.卸载阶段移架前卸载支撑力，准备下一个循环支架对顶板的有效支撑取决于以下因素•支架类型与顶板条件的匹配程度•支撑强度与顶板压力的平衡•顶梁与顶板的接触面积•支撑时间与顶板下沉速度的关系现代支架采用电液控制系统，能够根据顶板条件自动调整支撑参数，实现智能化支护液压系统压力调节液压支架系统压力调节是确保支架正常工作的关键，主要包括•泵站压力调节•系统工作压力通常设置为

31.5MPa或42MPa•通过主溢流阀调节最高压力限值掘进机操作实训重点手柄功能详解液压系统故障排查掘进机操作台主要手柄功能掘进机液压系统常见故障及排查方法

1.系统压力异常手柄名称功能描述操作方法•压力过低检查泵站、管路泄漏、溢流阀设置截割臂控制手柄控制截割臂上下、左右移动前后推拉控制上下，左右摇摆控制左右•压力过高检查溢流阀调节、负载情况、管路堵塞•压力波动检查泵站稳定性、气体进入、控制系统行走控制手柄控制掘进机前进、后退和转向前推前进，后拉后退，左右摇摆控制转向

2.动作迟缓或无力装载控制手柄控制装载机构的运动前推开始装载，后拉停止装载•检查油液污染度和粘度•检查泵的磨损状况支撑控制手柄控制机身支撑和高度调节上推抬高机身，下拉降低机身•检查控制阀内部泄漏输送机控制手柄控制后部输送机运行前推启动，后拉停止•检查液压缸密封件磨损

3.异常噪音和振动辅助按钮功能•检查泵的空气进入情况•截割电机启停按钮控制截割电机运行•检查管路共振和松动•喷雾系统开关控制除尘喷雾系统•检查元件内部磨损•照明控制开关控制工作照明系统

4.油温过高•紧急停机按钮紧急情况下停止所有动作•检查冷却系统效能•模式选择开关切换手动/自动/维护模式•检查系统内部泄漏•检查系统压力设置是否过高现代掘进机多采用人机工程学设计，手柄布局合理，操作轻便，减轻操作人员疲劳一些先进型号还配备触摸屏界面，实现图形化操作故障排查流程观察现象→分析原因→检测确认→排除故障→验证结果应遵循由简到难，由表及里的原则，避免盲目拆卸日常维护与保养技巧掘进机日常维护是保证设备可靠运行的基础•每班检查项目•检查油液泄漏情况•检查截齿磨损和松动•清理截割头煤尘和杂物•检查各控制功能是否正常•观察仪表指示是否正常•定期维护项目•更换或补充液压油和润滑油•更换各类滤芯•紧固松动螺栓•检查电气系统接触点•检测关键部件磨损程度维护保养技巧•建立维护记录，跟踪设备状态变化典型案例分析123某矿采煤机故障诊断与维修液压支架事故原因分析掘进机械效率提升实践故障现象MG500/1130-WD型采煤机在运行过程中，右侧截割电事故概况某煤矿使用的ZY8800/20/40型液压支架在工作过程项目背景某矿使用的EBZ-160型掘进机月进尺不足300米，远低机频繁过载跳闸，电流波动大，且伴有异常噪音中，一组支架突然失压沉落，造成局部顶板垮塌，导致设备损坏和于设备设计能力，影响了矿井开拓进度生产中断诊断过程问题分析调查发现

1.检查电气系统电源电压正常，电机绝缘良好，保护装置设•设备利用率低，有效工作时间不足置合理

1.事故支架立柱密封严重磨损，存在内泄现象•截齿配置不合理，频繁更换影响效率

2.检查截割部发现右侧滚筒截齿排列不均，部分截齿严重磨损

2.安全阀调节不当，压力设置低于工作需求•操作人员技能水平参差不齐

3.拆检传动系统发现减速器内部一对齿轮严重磨损，齿面出

3.支架使用时间过长，未按计划进行大修•辅助系统配套不足，运输能力受限现点蚀和剥落

4.液压油污染严重，颗粒度超标•工作面通风条件限制连续作业时间

4.分析液压系统升降系统压力正常，无异常现象

5.操作人员发现异常后处理不及时改进措施故障原因减速器齿轮磨损导致传动效率下降，增加了电机负荷；事故原因分析立柱密封磨损是直接原因，导致内泄严重；安全阀

1.优化工作组织实行三班倒，提高设备利用率同时磨损的齿轮造成传动间隙增大，产生异常噪音和振动调节不当使支架无法保持足够支撑力；液压油污染加速了密封件磨

2.改进截齿配置根据岩性特点选用合适截齿，优化排列方式损；维护不及时和操作失误是事故的间接原因维修措施更换损坏的齿轮组件，调整截齿排列，更换磨损截齿，

3.加强培训对操作人员进行专业技能培训更换减速器润滑油，并对整个传动系统进行精调改进措施

4.升级辅助系统增加运输能力，改善通风条件预防建议加强日常润滑管理，定期检查截齿状态，建立振动监测•全面检修所有支架密封系统

5.实施精细化管理建立绩效考核制度，激励团队制度，提前发现传动系统异常•重新调整安全阀压力设置实施效果通过以上措施，该矿掘进机月进尺提升至480米，提高•更换并过滤液压油，提高清洁度了60%，设备故障率下降30%，大幅改善了矿井开拓进度•建立定期检修制度和责任制•加强操作人员培训，提高应急处理能力技术发展与创新趋势智能化基础远程监控自动控制完全智能化综掘机械智能化发展远程监控与自动控制综掘机械智能化是未来发展的主要方向，具体表现在以下方面远程监控与自动控制技术是实现智能化的重要环节•感知智能化•远程监控系统•煤岩识别技术，实现精准截割，减少矸石混入•高清视频监控，实时观察设备运行状态•多传感器融合技术，全面感知工作环境•设备运行参数远程采集与分析•工况自动识别，实时调整工作参数•基于5G/6G技术的高速数据传输•决策智能化•三维可视化界面，直观展示工作面情况•基于大数据分析的自适应控制系统•自动控制技术•专家系统与人工智能结合的决策机制•自动截割控制，根据煤层变化调整参数•自学习算法，持续优化运行策略•自动装载控制，优化装载效率•执行智能化•自动行走控制，保持最佳运行轨迹•精准动作控制，提高操作精度•故障自诊断与自修复功能课程复习与知识点总结课程总体框架1综掘机械课程体系核心理论基础2机械原理、液压传动、电气控制关键技术领域3采煤技术、支护技术、掘进技术实践应用环节4设备操作、故障诊断、维护保养、安全管理发展前沿与创新5智能化、远程控制、新材料应用、节能减排、全面安全采煤机械核心结构与参数支护设备设计与维护重点采煤机械核心知识点回顾液压支架设计与维护核心知识

1.截割系统

1.支架类型选择•滚筒结构与参数直径、长度、转速•根据煤层厚度薄煤层、中厚煤层、大采高•截齿类型与排列尖头型、铲形、径向、复合•根据顶板条件硬顶、中等顶板、软顶•截割原理楔形工具强制破碎•根据工艺需求常规、放顶煤、特种•截割参数切深、切高、行进速度

2.参数设计要点

2.传动系统•支撑强度通常为5000-20000kN•电动机类型水冷防爆电机•高度范围最小工作高度与最大工作高度•减速器结构行星齿轮、圆柱齿轮•支撑密度≥

0.6MPa为佳•传动比通常为20-40•初撑力工作阻力的60-80%•功率范围250-800kW

3.液压系统设计

3.行走系统•工作压力

31.5MPa或42MPa•牵引方式链牵引、无链牵引•流量需求根据支架数量确定•行走速度0-8m/min•控制阀组安全阀、平衡阀、换向阀•防滑装置机械式、液压式、电气式

4.维护关键点

4.辅助系统•密封系统定期检查更换密封件•喷雾降尘内喷、外喷•液压油质量保持清洁度和浓度•控制系统手动、自动、远程•连接部件检查销轴、连接板•监测系统电流、温度、压力、位置•控制系统电气元件可靠性采煤机机型选择的关键参数适应采高、截割功率、行走速度、滚筒直径、总长度、机身高度等不同条件下的参数选择直接影响生产效率和安全性掘进机械操作与安全规范课程考核与学习建议40%30%理论考试实验报告基础知识点、原理分析、参数计算和综合应用能力的考核，采用闭卷笔试形式实验过程记录、数据分析、结果讨论和问题解决的完整性和准确性评价20%10%操作考核平时表现设备操作技能、故障诊断能力和应急处理水平的实际操作测试课堂参与度、作业完成质量、出勤情况和学习态度的综合评价理论考试与操作考核比例复习重点与难点提示本课程的考核采用多元化评价体系，既注重理论知识的掌握，也强调实践能力的培养课程复习应注意以下重点和难点•理论知识考核（占总成绩的40%）

1.重点内容•基础概念和原理（15%）•各类设备的工作原理和基本结构•设备结构与参数（10%）•核心参数的含义和选择依据•系统分析与计算（10%）•典型系统的工作流程和控制方法•新技术发展趋势（5%）•常见故障的诊断思路和处理方法•实验报告评价（占总成绩的30%）•设备操作规程和安全注意事项•实验数据记录的完整性（10%）

2.难点内容•实验过程分析的准确性（10%）•复杂机构的运动分析和受力计算•问题解决和创新思考（10%）•液压系统的压力、流量关系•操作技能考核（占总成绩的20%）•电控系统的工作原理和故障分析•设备操作规范性（10%）•设备参数优化与系统匹配•故障诊断与排除能力（5%）•新技术应用与传统技术的结合•应急处理能力（5%）复习建议致谢与展望安全提升技术创新安全始终是煤矿生产的首要任务通过远程控制、智能监测和预警系统，工人将远离危险环境，实现少人则安、无人则安煤矿综掘机械正向智能化、无人化方向快速发展人工智能、全的目标先进的防尘、防爆和防冲击技术将进一步提高煤大数据、物联网等技术将深度融入采掘装备，实现设备自主决矿本质安全水平，为从业人员创造更加安全的工作环境策和协同作业未来5-10年内，无人采掘工作面将成为现实，彻底改变传统开采模式效率提高智能化综掘设备将极大提高生产效率，通过优化作业参数和自动调整工作状态，最大限度发挥设备性能预计未来十年内，煤矿开采效率将提高50%以上，单位产量能耗降低30%，实现资源高效利用和绿色开采行业前景尽管面临能源转型挑战，煤炭作为重要能源和化工原料的地位人才培养在相当长时期内不会改变通过技术创新和绿色开采，煤矿行新技术的应用对人才提出了更高要求未来的煤矿技术人员需业将实现可持续发展采掘机械制造业将向高端化、智能化、要掌握机械、电气、液压、计算机、人工智能等多学科知识，绿色化方向转型，为矿业提供更先进的技术装备成为复合型人才高校应更新教学内容，加强实践环节，培养适应智能化矿山需求的创新型人才感谢各位同学在本学期对综掘机械课程的认真学习！希望通过本课程的学习，大家不仅掌握了采掘机械的基础知识和操作技能，更建立了系统的专业知识框架，培养了分析问题和解决问题的能力煤矿机械行业正处于转型升级的关键时期，智能化、自动化技术的应用将为行业带来革命性变化作为未来的技术人员，你们将亲历并参与这一变革过程希望大家在今后的工作和学习中，继续关注行业前沿，不断学习新知识、新技术，为煤炭工业的安全高效绿色发展贡献力量！。