采掘机械第四篇1章-凿岩机详解
采掘机械基本知识
采掘机械基本知识绪论煤炭工业是我国的重要能源工业，而采掘机械化又是煤矿生产机械化的中心环节。
在现行长壁式采煤方法中，包括落煤、装煤、运煤、支护和采空区处理五大主要工序。
按机械化程度的不同，采煤方法分为炮采、普采和综采。
炮采工艺机械化程度最低，只有运煤一项实现了机械化，其它几项均为人工作业。
普采（包括高挡普采）是利用采煤机或刨煤机来实现落煤和装煤，工作面刮板输送机运煤，并用金属摩擦支柱（或单体液压支柱）及金属铰接顶梁支护顶板的采煤方法。
普采使工作面采煤过程中的落煤、装煤、运煤实现了机械化，但支护顶板仍靠人工作业。
综采是用大功率采煤机来实现落煤和装煤，刮板输送机运煤，自移式液压支架来支护顶板，从而使工作面采煤过程完全实现机械化的采煤方法。
综采工作面的设备与工序之间密切联系、连续作业，从而达到高产高效和安全作业。
综采工作面的主要设备有采煤机、可弯曲刮板输送机、转载机、胶带输送机、液压支架和乳化液泵站，如图0—1所示。
各种设备的作用分别如下采煤机是完成工作面落煤和装煤两大工序的机械，多以刮板输送机为轨道，沿工作面往返运行。
可弯曲刮板输送机是完成工作面（或顺槽）运煤工序的机械，它除了要完成运煤和清理机道外还兼作采煤机的运行轨道，以及作为液压支架向前移动的支点。
转载机安置在采煤工作面的下顺槽中，是将采煤工作面刮板输送机运出的煤炭抬高转载到顺槽可伸缩胶带输送机上去的一种中间转载运输机械。
胶带输送机是完成顺槽中运输工序的机械设备，沿顺槽铺设，可随工作面推进改变长度，将转载机运来的煤运出采区。
液压支架沿工作面架设,随采煤机作业推进而自行前移并推移刮板输送机，可及时支护、控制新裸露的顶板与采空区，为采煤连续作业提供安全的空间。
乳化液泵站安置在顺槽设备列车上，为液压支架提供液压动力。
采煤机械化的发展，大大提高了回采工作面的开采强度，使采煤工作面的推进速度越来越快，这就要求加快掘进速度，以达到采掘平衡。
目前在煤矿中广泛使用的掘进作业方式有传统的钻孔爆破法和掘进机法。
凿岩机工作原理
凿岩机工作原理
凿岩机是一种用来切割和开采石料的工程机械设备，通常用于开采岩石、石灰石、石膏等硬质材料。
其工作原理主要包括以下几个步骤：
1. 凿岩机通过高速旋转的凿岩刀头将岩石表面切割，并产生冲击力。
凿岩刀头通常由高硬度材料制成，如钎头或金刚石刀片。
2. 冲击力会产生震动，将岩石表面的颗粒破碎开来。
3. 震动会使岩石表面的颗粒脱离岩石体，并产生颗粒间的空隙。
4. 凿岩机通过自身的移动或其他机械设备的协助，不断移动凿岩刀头，将颗粒间的空隙扩大，并扩散至整个岩石体。
5. 随着凿岩刀头的移动，岩石体中的空隙不断扩大，并最终分离岩石块。
通过以上工作原理，凿岩机能够高效地切割和开采石料，提高开采效率和降低人工成本。
同时，凿岩机还具有灵活性和准确性，能够针对不同硬度的岩石进行调整和操作。
凿岩机
摘要目前我国采用的岩石隧道施工方法主要是钻爆法。
钻爆法的工序就是钻眼爆破，目前常用的钻眼设备有气动式凿岩机、液压式凿岩机、内燃式和电动式凿岩机，凿岩机与自制开挖台架、凿岩台车相互配合。
国内把凿岩机配合自制的开挖台架作为主要的钻爆施工方法。
这种方法施工成本较低，但是工人劳动强度大、劳动环境恶劣、施工效率较低；凿岩台车钻眼速度快、自动化程度高、施工安全、施工质量高、工作环境好。
但是凿岩台车使用不经济，三臂以上的台车在六七百万左右，所以在国内没有广泛使用。
单臂台车每次工作只能钻出一个孔，工作效率较低。
在此前提下设计一多工位隧道作业排架，此排架安装三台凿岩机、凿岩机距离可以变化，因此作业员在控制室就可以完成不同间距的钻孔。
此排架安装在单臂凿岩台车上，提高了工作效率、凿岩的自动化程度、同时提高了经济效益。
一绪论对于隧道钻孔爆破，对于孔的位置有一定的要求。
爆破设计主要包括两个方面的内容：掏槽设计和周边眼设计。
掏槽眼的爆破效率直接影响本循环隧道爆破的成败，而周边眼的爆破是为隧道创造比较光滑的轮廓，减少超欠挖。
一般情况下，上下排距用50～90cm，硬岩取小值，中硬岩取中值，软岩取大值。
图1 隧道凿孔示意图如图所示，在钻孔时先钻孔2周围的孔然后在周边的孔装上炸药，在爆破的时候由于只有孔2是空的，所以爆炸所产生的力就指向2孔，因此就形成一个更大的孔。
像这样依次钻孔爆炸，孔的直径也越来越大，此时孔间的距离也要发生变化。
如图凿岩机钻孔由1、2、3变到4、5、6、时，凿岩机的距离不仅能在x轴变动而且在y轴也能变动。
因此多工位隧道作业排架主要就是改变凿岩机x和y轴间距离得变化。
在x 轴移动的距离为500～1000mm，在y轴移动的距离为0～500mm。
二支承结构的设计2.1支承方案的设计在钻孔时多台凿岩机同时工作，为了结构的简化且保证各个凿岩机的正常工作，采用一个传动机构同时推动三台凿岩机。
因此把三台凿岩机固定在一个支承架上，通过传动机构推动支承架的来回移动从而控制凿岩机的运动。
采掘机械第四篇1章-凿岩机详解
第一节
概述
凿岩机械发展趋势 • 凿岩机械趋向全自动化（凿岩机器人） 自动开孔、防卡钎、自动停机、自动退钎、台车 和钻臂自动移位、定位以及遥控操作系统等。 • 凿岩机械趋向环保化（一般选用液压凿岩机） • 凿岩机械趋向多样化 — 标准化和系列化 — 定型和非定型 — 大型化和小型化
第一节
冲击式凿岩理论 1、冲击式凿岩的过程： （1）呈跃进式破坏 （2）产生承压核 （3）形成破碎漏斗
第二节 气动凿岩机
凿岩机具 1、钎头 • 钎头形状：一字 形、十字形和柱 齿合金钎头 • 钎头构造：刃角、 隙角、曲率半径、 初始直径、排粉 槽和吹洗孔 • 钎头材料：合金 钢
第二节 气动凿岩机
2、钎杆 • 中空六角形 • 非镍铬低碳合 金钢和其他新 材料 • 平均寿命150 －250m • 破坏形式：钎 杆折断、钎尾 堆顶和钎肩磨 损
第三节
液压凿岩机
• 活塞返回(b)：此时压力油经滑阀H腔、e孔进入活塞右端 M腔，活塞左端A腔经a孔、滑阀N腔回油箱，活塞被推动 左移。当活塞移动到打开d孔时，M腔部分压力油经孔d作 用在阀芯右端，推动阀芯左移，油流换向，回程结束并开 始下一个循环的冲程。在活塞左移的过程中，当活塞左移 关闭f孔后，D腔内油液被压缩，使回程蓄能器3储存能量， 同时还可对活塞起缓冲作用。当冲程开始时，该蓄能器就 释放能量，以加快活塞向前运动的速度，提高冲击力。 • 主油路蓄能器5，其作用是积蓄和补偿液流，减少油泵供 应量，从而提高效率，并减少液压冲击。
第二节 气动凿岩机
润滑与润滑机构 • 作用：减少摩擦、防止生锈、 保持间隙的密封。 • 润滑剂应具有的性质： ① 粘度适宜 ② 形成乳剂 ③ 较高的化学稳定性、无毒和 无腐蚀性 • 润滑机构
采掘机械与液压传动 第4篇1章
当活塞移动到打开d孔时，M腔部分压力油经孔d作用 在阀芯右端，推动阀芯左移，油流换向，回程结束并 开始下一个循环的冲程。在活塞左移的过程中，当活 塞左移关闭f孔后，D腔内油液被压缩，使回程蓄能器3 储存能量，同时还可对活塞起缓冲作用。当冲程开始 时，该蓄能器就释放能量，以加快活塞向前运动的速 度，提高冲击力。 在YYG-80型液压凿岩机上还装有一个主油路蓄能 器5，其作用是积蓄和补偿液流，减少油泵供应量，从 而提高效率，并减少液压冲击。 YYG-80型液压凿岩机的冲击机构采用独立的液压 系统，由一台齿轮泵供油，而转钎机构则与配套的液 压钻车的液压系统合并使用。
YT23型气腿凿岩机外形如图4-1-2。该机主机由柄体气缸
3及机头7组成，用两根螺 栓8将它们与手柄1连成一 体。钎子6插在机头的钎 尾套内，并借钎卡5支持。 自动注油器10连在进气 管上，使润滑油混和在压 缩空气中呈雾状，带入 凿岩机内润滑各运动副。 冲洗炮眼用的压力水由水 管从凿岩机尾部送入，经 插在机器内的水针直至钎 子的中心孔。气腿11支承 凿岩机并给以推进力。
钎尾后，在返回行程中带动钎子转过一定的角度，转 角的大小取决于螺旋杆的导程与活塞行程，一般为 10～15°。这种内回转转钎机构的特点是合理的利用 了活塞返回行程的能量来转动钎子，具有零件少，结 构紧凑，工作可靠的优点，应用最为普遍。其不足之 处是转钎扭矩受到一定限制，棘爪等零件易于磨损。
YTP26无螺旋杆的外棘轮转钎机构（如图4-1-8）。 YTP26型凿岩机采用一种无螺旋杆的外棘轮转钎机构。 外棘轮4装在机头中，其内装有螺母与冲击活塞2上的 螺旋槽3相配合。棘爪5装在机头内，并借助弹簧将它顶 在外棘轮齿槽内。活塞上还有直花键6，与转动套7相配 合，在活塞返回行程时，即可带动钎子旋转。这种转钎 机构的优点是没有单 独的螺旋杆，零件少。 它的缺点是螺旋槽与 花键槽均开在活塞杆 上，削弱了活塞杆的 强度。
1地下采矿凿岩机
1.1 凿岩机概述
1.1.2 凿岩机分类
根据《凿岩机械与气动工具产品型号编制方法》（JB/T 1590-2010），凿岩机型号应依次由其 类别、组别、型别、产品主参数、产品改进设计状态和制造企业标识等产品特征信息代码组成。
例如： YT—气腿式凿岩机，其中Y表示凿岩机（岩）的类别，组别为气动，T为型别代号（气腿式）； YSP—向上式高频凿岩机，其中S表示型别代号为上向式，P表示特性代号（高频）； YGP—导轨式高频凿岩机，其中G表示其型别代号为导轨式。 FT—气腿，其中F表示该气腿的类别为辅助凿岩设备（辅），T为该气腿的组别。 当产品主参数系双主参数时，应采用斜杠“／”将其分隔；企业标识码为可选要素，其余为 必备要素。
图1-12 钎尾的钎耳结构形式
1.1 凿岩机概述
1.1.3 凿岩钎具
按断面形状分为六角形钎尾和圆形钎尾。前者用于轻型凿岩机，后者用于重型凿岩机和液压凿 岩机。
按螺纹结构分为波形、复合、梯形、S螺纹等钎尾。波形螺纹广泛应用于中、小截面钎具；梯 形螺纹结构螺纹应用于中、大截面钎具。近年来出现的S螺纹实际上是一种双头梯形螺纹，它比梯 形螺纹具有更小的扭紧与卸开力矩。
1.2 浅孔气动凿岩机
1.2.1气动凿岩机的分类
（2）按冲击配气机构分类。冲击配气机构是气动凿岩机的最主要机构,它是由气缸、活塞、配 气机构以及气路等组成。凿岩机活塞的往复运动并且对钎杆进行冲击是凿岩机的主要动作。活塞的 往复运动是通过凿岩机的配气机构实现的。因而配气机构制造质量和结构性能的优劣,直接影响活 塞的冲击能、冲击频率和耗气量等主要技术指标。配气机构有3种,即被动阀式、主动阀式和无阀式。
（1）按支撑方式分类。
1）手持式凿岩机。这类凿岩机的重量较轻,都在25kg以下,工人手持操作。可以打各种小直径 和较浅的炮孔。一般只打向下的孔和近于水平的孔。由于它靠人力操作,劳动强度大,冲击能和扭矩 较小,凿岩速度慢,现在地下矿山很少用它。Y3、Y26等型号凿岩机属于此类。
凿岩机工作原理
凿岩机工作原理
凿岩机是一种用于打孔、切割岩石的机械设备，其工作原理主要包括下述几个步骤：
1. 岩石定位：首先需要确定需要进行凿岩作业的具体位置。
这可能需要使用传感器、激光仪等设备来提供岩石的位置信息。
2. 液压系统：凿岩机通常采用液压系统来提供动力。
液压系统包括液压泵、液压马达和液压缸等组件，通过压力传递和控制液体来产生驱动力。
3. 钻头位置设定：使用液压系统将凿岩机上的钻头移动到岩石表面，并确保正确的位置和角度。
这通常通过液压缸和传动机构实现。
4. 钻孔过程：液压系统施加压力，通过钻头旋转和钻进运动来切割岩石。
液压马达带动钻杆进行旋转，同时液压缸提供沿轴向的钻进力。
5. 冷却系统：由于凿岩过程会产生大量的热量，需要使用冷却系统来降低钻头和岩石的温度。
这通常通过喷水或液压油进行冷却。
6. 岩石破碎：通过钻孔过程中施加的旋转力和冲击力，岩石逐渐破碎。
岩石碎片会随着凿岩机的运动将其排出。
7. 钻孔深度控制：凿岩机通常配备深度控制装置，以确保钻孔
的深度符合要求。
深度控制装置可以根据需要调整钻头的下降速度和停止位置。
总体而言，凿岩机的工作原理是通过液压系统提供动力，驱动钻头进行旋转和钻进运动，从而切割和破碎岩石。
同时，冷却系统和深度控制装置等辅助设备的使用，使得凿岩作业更加高效和可控。
凿岩机知识介绍
YN24C内燃式凿岩机在岩石上凿孔，可垂直向下、水平向上小于45°垂直向下最深钻孔达六米。
YN24C内燃式凿岩机特主机重量仅24C公斤，携带方便，YN24CT型内燃凿岩机适用于高山、无电源、无风压设备的地区和流动性较大的临时性工程尤为适合。
YN24C内燃式凿岩机无论在高山、平地，无论在40°的酷热或零下40°的严寒地区均可进行工作，YN24C内燃式凿岩机具有广泛的适应性。
YN30内燃式凿岩机是用来直接开采石料的工具。
它在岩层上钻凿出炮眼，以便放入炸药去炸开岩石，从而完成开采石料或其它石方工程。
此外，YN30内燃式凿岩机也可改作破坏器，用来破碎混凝土之类的坚硬层。
凿岩机按其动力来源可分为风动凿岩机、内燃式凿岩机、电动凿岩机和液压凿岩机等四类。
YN30内燃式凿岩机利用内燃机原理，通过汽油的燃爆力驱使活塞冲击钢钎，凿击岩石。
YN30内燃式凿岩机适用于无电源、无气源的施工场地。
YN内燃式凿岩机（以下简称凿岩机）与手持式内燃捣固机（以下简称捣固机）的特点与用途来看，在改进中从以下几个方面进行了考虑：选择合适的凿岩机机型；操持手把的改进与外观的设计；压气、扭转多余机构的去除；减重；捣固工具的设计。
YN内燃式凿岩机操持手把的改进作为此次改进的重点之一。
在改进中重点应考虑操作者的可操作性、舒适性和减震性。
另外，YN内燃式凿岩机外观与整机的协调一致也是必须注意的地方。
YN内燃式凿岩机结构简单、工作可靠、使用安全，广泛用于煤矿岩巷掘进。
用途：YN24CT型内燃凿岩机具有凿孔、劈裂、破碎、捣实、铲凿等功能，广泛用于矿山、筑路、采石、国防工程等。
本公司专业生产风动凿岩机、内燃凿岩机、电动凿岩机和液压凿岩机。
YN24C内燃凿岩机特点：不用更换机头内部零件，只需按要求搬动手柄，即可作业。
使用该机操作方便，更加省时，省力，具有凿速快、效率高等特点。
YN24C内燃式凿岩机目前达到同类产品一流水平，并能和国际同类产品零件完全互换。
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第一节
4、转角的影响 两次相邻冲击 之间钎头所转动 的角度过大或过 小，都会影响凿 岩速度，转角存 在最优值，一般 介于22－30 °之 间。
概述
第一节
凿岩机的原理
主要动作： 1 前后冲击 2 转钎 3 除粉（冷却钎头）
概述
第一节
概述
类型：凿岩机根据动力的不同，可分为风 动、液压、电动、内燃凿岩机。 地下矿山的开采中，使用最多的是风动 凿岩机。与其它三种凿岩机相比，风动凿 岩机有以下优点： • 结构简单 • 安全可靠 • 坚固耐用 • 修理简便
第一节
概述
• 1868年，查理土· 布莱建立了世界上第一个凿岩机的制造 公司。 • 1890年C· H· 绍星等人发展了锤式凿岩机，并在同年由登 维尔凿岩机制造公司生产了第一批活塞与钎杆分开的锤式 凿岩机。 • 具有现代凿岩机特色的锤式冲击设备出现在1896年。由美 国人乔治· 莱纳制造的凿岩机，其冲击频率已经达到30Hz， 并具有棘轮棘爪螺旋棒转钎机构和湿式排扮装置。 • 1938年德国人制成了气腿和碳化钨钎头。 • 在20世纪60年代初期，发展了回转与冲击机构分开的独立 回转式凿岩机。
第一节
概述
• 20世纪20年代，英国多尔曼制成一台液压凿岩机， 由于当时工业水平还不高，液压技术也不够完善， 故未能用于生产。 • 1970年法国蒙塔贝特公司首先制成第一代可用于 生产的液压凿岩机。 • 1977 年日本古河矿业公司推出重型液压凿岩机 , 把液压凿岩机安装在 9 个钻臂的大型液压钻车上 。 • 1980年由长沙矿冶研究院、 株洲东方工具厂等单 位研制成功我国第一台用于生产的液压凿岩机。
第二节 气动凿岩机
结构 • 凿岩机 • 气腿 • 风管 • 注油器 • 水管 • 钎子
钎子的尾端装入凿岩机的机头钎套内，注油器连接 在风管上，使压气中混有油雾，对凿岩机内零件进行润滑， 水管供给清除岩粉用的水，气腿支撑着凿岩机并给以工作 所需的推进力。
第二节 气动凿岩机
冲击配气原理 • 气动凿岩机的冲击运动是由活塞在气缸中 作往复运动，并冲击钎尾来实现的。 • 冲击配气机构主要由缸体、活塞、配气阀 等组成。
第一节
概述
凿岩机械发展趋势 • 凿岩机械趋向全自动化（凿岩机器人） 自动开孔、防卡钎、自动停机、自动退钎、台车 和钻臂自动移位、定位以及遥控操作系统等。 • 凿岩机械趋向环保化（一般选用液压凿岩机） • 凿岩机械趋向多样化 — 标准化和系列化 — 定型和非定型 — 大型化和小型化
第一节
冲击式凿岩理论 1、冲击式凿岩的过程： （1）呈跃进式破坏 （2）产生承压核 （3）形成破碎漏斗
第四篇
掘进机械
• 在井巷掘进中，传统的钻爆法仍占主要地 位。主要工序为钻眼、爆破、装载、支护。 使用综掘设备可一次成巷，但仅在煤巷， 半煤岩巷道中应用。硬岩巷道的岩巷掘进 机在煤矿中应用得不多。
第一章
• • • • • 概述 气动凿岩机 液压凿岩机 凿岩台车 锚杆钻机
钻孔机械
第一节
概述
凿岩机发展过程 • 遥远的古代：石斧劈柴，用削尖的木棍和弓箭捕杀动物以 及在岩石上钻孔等利用冲击做功的方法。 • 战国时代：人们根据冲击原理发明了弩机和抛石机；火箭、 火炮、突火枪等武器，也都是利用火药引爆产生的反冲作 用力发射。 • 1813年，英国人理查德· 特里维锡科首先发明了以蒸汽为 动力的冲击式凿岩机。 • 在1844年，英国人布隆顿发明了一种以压缩空气为动力的 凿岩机。 • 1857年气动凿岩机诞生年：意大利工程师巴特里特和杰 曼· 萨梅特对以往的凿岩机进行了改进，于1857年8月以压 缩空气为动力的一体式凿岩机实验成功。
第二节 气动凿岩机
• 活塞冲击行程：此时活塞位于气缸左腔，配气阀 10在极左位置，从柄体操纵阀气孔1来的压气， 经气路2、3、4、 5进入气缸左腔6，而气缸右腔 8经排气孔7与大气相通，故活塞在压气压力的作 用下，迅速向右运动，冲击钎尾。活塞在向右运 动的过程，先封闭排气孔7，而后活塞左侧越过排 气孔。这时气缸右腔的气体受压缩，压力升高， 经气路9和11作用在气阀的左面，而气缸左腔已 通大气，故作用在气阀右面的压力小，气阀便向 右移动，封闭气孔5，使气路4和11联通，于是活 塞冲击行程结束，返回行程开始。
概述
第一节
概述
2、冲击功的影响 冲击功是破碎效果的基本因素， 是冲击式凿岩机械的主要工作参数 之一。 • 凿岩时，必须使冲击功大于临界冲 击功，此时的凿岩速度与冲击功成 正比。 • 评价凿岩工作的主要指标是凿岩速 度和效率，两者与比功耗密切相关。 • 比功耗指的是破碎单位体积岩石所 需要的功。
第一节
第二节 气动凿岩机
转钎原理 • 一般采用内棘轮机构在活塞回程阶段实现钎子的回转。 • 冲程时，螺旋棒转动，活塞不转；回程时，螺旋棒不能转 动，活塞转动。 • 常用凿岩机每次转角15－30 ° ，转速为150－200r/min。
第二节 气动凿岩机
岩粉与排粉方法 • 排粉：凿岩过程中，炮眼底部的岩石不断 受到钎头冲击破碎成岩粉，必须及时将它 排除，才能继续钻进。 • 凿岩过程中产生的粉尘，对人体健康影响 极大（矽肺病），所以常采用湿式凿岩。 • 中心式供水排粉方法。 • 先通气，再进水。
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
概述
3、冲击频率的影响 • 冲击频率达到临界值以前，凿岩速度与冲击频率 成正比；冲击频率超过临界值后，凿岩速度与冲 击频率成反比。 • 原因：外载荷从零达到最大需要时间，冲击频率 过大时，冲击载荷无法达到最大。 • 冲击频率临界值可达10000次/min以上。而目前 使用的风动凿岩机冲击频率最高仅达3500次/min。
第二节 气动凿岩机
• 活塞返回行程：此时活塞位于气缸右腔，配气阀 10处于极右位置。压气经气路1、2、3、 4、11、 9进入气缸右腔，作用在活塞右端，因气缸左腔通 大气，故活塞向左运动。在运动过程中，先是活 塞左侧封闭排气孔，而后活塞右侧越过排气孔。 这时气缸左腔的气体受到压缩，压力升高，而气 缸右腔已通大气。气阀左面经气路11、 9、 8、 7与大气相通，故气阀在气缸左腔被压缩气体的作 用下，移至极左位置，由操纵阀气孔1输入的压气 再次进入气缸左腔。于是第二次冲击行程开始。