在煤礦開采中,掘進機通過截割、破碎等功能,高效地開挖出用于煤炭運輸、通風、行人等的巷道,是煤礦井下巷道掘進的關鍵設備。
一、按照技術特點分類
1.懸臂式掘進機
1)工作原理:利用可伸縮、可擺動的懸臂帶動截割頭進行煤巖截割,通過截割頭的旋轉(zhuǎn)和懸臂的上下、左右運動,實現(xiàn)對不同位置煤巖的破碎。
2)特點
適應性強:可靈活調(diào)整截割位置和角度,能適應各種形狀和尺寸的煤礦巷道掘進,尤其適合復雜地質(zhì)條件下的作業(yè),如斷層、褶皺等地質(zhì)構造區(qū)域。
截割效率較高:懸臂的伸縮和擺動功能使截割頭能夠快速到達不同的截割點,減少了設備移動和調(diào)整的時間,提高了截割效率。
操作靈活:操作人員可以根據(jù)煤巖的分布情況和掘進要求,精確控制懸臂和截割頭的運動,實現(xiàn)對煤巖的高效破碎和巷道的精準成型。
2.掘錨一體機
1)工作原理:將掘進和錨桿支護兩項作業(yè)集成在同一臺設備上,在掘進的同時,利用機載錨桿鉆機等裝置進行錨桿支護作業(yè),實現(xiàn)掘進與支護的平行作業(yè)。
2)特點
施工效率高:實現(xiàn)了掘進和支護的同步進行,減少了傳統(tǒng)掘進工藝中掘進與支護之間的等待時間,大大提高了煤礦巷道的施工速度,縮短了施工周期。
支護效果好:在掘進后及時進行錨桿支護,能夠有效控制巷道圍巖的變形和破壞,提高巷道的穩(wěn)定性和安全性,降低了頂板事故的發(fā)生概率。
減少設備投入:集多種功能于一體,相比傳統(tǒng)的掘進設備和錨桿支護設備分開作業(yè),減少了設備的數(shù)量和占用空間,降低了設備購置成本和井下設備管理的難度。
3.連續(xù)采煤機
1)工作原理:通過多組截割滾筒或截割頭的協(xié)同工作,連續(xù)不斷地對煤體進行切割,同時配備有裝載、運輸?shù)葯C構,將切割下來的煤塊及時運出。
2)特點
高效采煤:具有較高的切割速度和生產(chǎn)能力,能夠在短時間內(nèi)開采大量的煤炭,尤其適用于房柱式采煤法或短壁開采工藝,可實現(xiàn)多個煤房的快速掘進和采煤。
靈活多變:可以根據(jù)煤層的厚度、傾角等地質(zhì)條件和采煤工藝要求,靈活調(diào)整截割高度、寬度和截割方式,適應不同的采煤環(huán)境。
配套性強:通常與梭車、轉(zhuǎn)載機、破碎機等設備組成連續(xù)采煤機組,形成一套完整的采煤系統(tǒng),實現(xiàn)了采煤、運輸?shù)拳h(huán)節(jié)的連續(xù)作業(yè),提高了采煤效率和生產(chǎn)的連續(xù)性。
二、按作業(yè)方式分類
開敞式掘進機:在掘進過程中,其工作機構直接暴露在開挖空間內(nèi),沒有額外的掩護裝置。它適用于地質(zhì)條件較好、巖石穩(wěn)定性較高的工況,如硬巖隧道施工。
護盾式掘進機:帶有護盾結構,在掘進過程中,護盾可以為機器和作業(yè)人員提供安全保護,同時也有助于在不穩(wěn)定地層中進行施工。根據(jù)護盾的結構和功能,又可細分為單護盾掘進機、雙護盾掘進機和多護盾掘進機等。單護盾掘進機一般適用于軟巖或破碎帶等不穩(wěn)定地層;雙護盾掘進機則可根據(jù)地質(zhì)條件的變化,靈活切換單護盾和雙護盾模式,適應能力更強。
三、按破巖原理分類
滾刀式掘進機:主要依靠安裝在刀盤上的滾刀來破碎巖石。滾刀在刀盤的驅(qū)動下,與巖石表面接觸并產(chǎn)生滾動摩擦力,通過擠壓和剪切作用使巖石破碎。這種掘進機適用于硬巖地層,具有破巖效率高、刀具磨損相對較小等優(yōu)點。
銑削式掘進機:利用銑削刀具對巖石進行切削破碎。銑削刀具通常呈盤狀或柱狀,安裝在旋轉(zhuǎn)的刀盤上,通過高速旋轉(zhuǎn)的刀具對巖石進行銑削,將巖石破碎成小塊。銑削式掘進機在軟巖和中硬巖地層中具有較好的適應性,能夠?qū)崿F(xiàn)較為精確的開挖輪廓控制。
沖擊式掘進機:通過沖擊機構產(chǎn)生高頻沖擊能量,作用于巖石表面,使巖石產(chǎn)生破碎。沖擊式掘進機適用于各種硬度的巖石,但在硬巖中的效率相對滾刀式掘進機可能較低。它一般用于小型隧道或特殊地質(zhì)條件下的掘進作業(yè)。
四、按適用范圍分類
煤巷掘進機:專門用于煤巷的掘進作業(yè),通常具有較小的外形尺寸和靈活的轉(zhuǎn)向性能,能夠適應煤礦井下復雜的空間環(huán)境。煤巷掘進機一般配備有噴霧降塵裝置,以減少掘進過程中的粉塵污染。
巖巷掘進機:主要用于巖石巷道的掘進,具備強大的破巖能力和較高的可靠性。根據(jù)不同的巖石硬度和地質(zhì)條件,巖巷掘進機的刀具配置和功率等參數(shù)會有所不同。
半煤巖巷掘進機:適用于既含有煤層又含有巖層的半煤巖巷道掘進。這種掘進機需要兼顧煤和巖石的破碎作業(yè),通常在刀具設計和切割功率等方面進行了特殊優(yōu)化,能夠根據(jù)煤巖的分布情況靈活調(diào)整掘進參數(shù)。