悬臂式掘进机的技术现状及发展趋势

AM50、S-100型掘进机 、 型掘进机
综掘系统及其配套设备
年资料统计， 据1996年资料统计，俄罗斯综掘程度达 年资料统计 俄罗斯综掘程度达86%，英 ， 国为80%，德国由于开采深度较深而限制了综掘 国为 ， 的发展， 年也达37%。由于掘进机的可靠 的发展，但1992年也达 年也达 。 性和技术的不断提高，配套设备的逐步发展和完 性和技术的不断提高， 善以及管理水平的进步， 善以及管理水平的进步，掘进机的开机率已达 50%左右。主要产煤国家掘进机掘进的巷道占到 左右。 左右 采准巷道的40%～50%，新的重型机可切割硬度 采准巷道的 ～ ， 的半煤岩巷和中等硬度的岩巷， 达100Mpa的半煤岩巷和中等硬度的岩巷，截割 的半煤岩巷和中等硬度的岩巷 断面35～ 断面 ～42m2，适应坡度±16°。机电一体化 ，适应坡度± ° 显著提高，自动控制，安全工况监测， 显著提高，自动控制，安全工况监测，故障诊断 技术已在许多掘进机上开始应用。 年来， 技术已在许多掘进机上开始应用。近10年来，已 年来 向综合机组发展， 向综合机组发展，并已显示出卓越的高产高效功 发展日新月异。 能，发展日新月异。
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国内掘进机发展概况及技术水平
• 目前我国掘进机的主要代表机型是 目前我国掘进机的主要代表机型是AM50、S100、ELMB、 、 75型掘进机，其中 型掘进机， 型掘进机 其中AM50和S100型掘进机约占到国产机型 和 型掘进机约占到国产机型 左右。 的80%左右。不过，它们还都为二三十年前设计的产品， 左右 不过，它们还都为二三十年前设计的产品， 功率小、机身轻，可靠性及破岩能力差， 功率小、机身轻，可靠性及破岩能力差，仅适合在煤巷中 使用，使用范围受到很大限制。 使用，使用范围受到很大限制。 • 。八五。期间，我国又相继开发出了 种重型掘进机。它 八五。期间，我国又相继开发出了3种重型掘进机 种重型掘进机。 们是EBJ-160、EBJ-160H和EBJ-132型掘进机。其中由 型掘进机。 们是 、 和 型掘进机 煤炭科学研究总院太原分院开发的EBJ-160型掘进机获国 煤炭科学研究总院太原分院开发的 型掘进机获国 家科技进步二等奖，达到了20世纪 世纪90年代初国际先进水 家科技进步二等奖，达到了 世纪 年代初国际先进水 它的研制成功， 平。它的研制成功，标志着我国掘进机研究制造水平和综 掘机械化水平均迈上了新台阶。 掘机械化水平均迈上了新台阶。
国内掘进机发展概况及技术水平
• 我国综掘机械化的应用始于 世纪70年代末，虽然起步 我国综掘机械化的应用始于20世纪 年代末 世纪 年代末， 较晚，发展相对缓慢，技术性、配套性较差， 较晚，发展相对缓慢，技术性、配套性较差，但综掘机械 化在我国煤矿煤及半煤岩巷道的开拓中已得到了广泛的应 用。 • 经过 多年的努力，目前我国已经具有一定水平研究开发、 经过20多年的努力 目前我国已经具有一定水平研究开发、 多年的努力， 生产制造掘进机的能力。已经开发出了20多种型号的掘进 生产制造掘进机的能力。已经开发出了 多种型号的掘进 机机型，截割功率在30～ 之间， 机机型，截割功率在 ～200kw之间，并已初步形成系列 之间 产品，基本满足了国内市场的需求， 产品，基本满足了国内市场的需求，结束了我国煤矿掘进 机一直依靠进口的局面。同时， 机一直依靠进口的局面。同时，已有了必要的试验测试手 段和基本技术标准， 段和基本技术标准，形成了一支有一定技术能力的研制队 伍，积累了较为丰富的研制经验，为我国掘进机的发展奠 积累了较为丰富的研制经验， 定了扎实的基础。 定了扎实的基础。
1. 国外掘进机发展概况及技术水平
自世界上第一台悬臂式掘进机于1947年在 年在 自世界上第一台悬臂式掘进机于 匈牙利诞生以来，已经历了半个多世纪。 匈牙利诞生以来，已经历了半个多世纪。 经过不断研究、试验、改进的掘进机， 经过不断研究、试验、改进的掘进机，现 已成为煤矿巷道掘进的主要设备。 已成为煤矿巷道掘进的主要设备。目前世 界上生产掘进机的主要国家有奥地利、 界上生产掘进机的主要国家有奥地利、英 德国、日本， 国、德国、日本，所生产的掘进机累计近 5000台，机型达 余种。 台 机型达100余种。 余种
国外掘进机经历了四个发展阶段
• 第一阶段：20世纪 年代末期～60年代中期。这 第一阶段： 世纪 年代末期～ 年代中期 世纪40年代末期 年代中期。 个阶段，掘进机从无到有，形成了集切割、 个阶段，掘进机从无到有，形成了集切割、装运 和行走为一体的结构雏形， 和行走为一体的结构雏形，主要用于软煤巷道掘 机重15t左右 左右。 进，机重 左右。代表机型有匈牙利全国矿山机 械研究所的F5、乌克兰的ДК-3等。 械研究所的 、乌克兰的 等 • 第二阶段：60年代中期～70年代末期。这一阶段 第二阶段： 年代中期 年代中期～ 年代末期 年代末期。 是煤巷掘进机蓬勃发展时期，煤巷掘进机下， 是煤巷掘进机蓬勃发展时期，煤巷掘进机下，机 左右。 重20～40t左右。代表机型有英国安德森公司的 ～ 左右 RH25、奥地利阿尔卑尼公司的 、奥地利阿尔卑尼公司的AM50和日本三井 和日本三井 三池公司的MRH—100等。 三池公司的 等
国外掘进机经历了四个发展阶段
• 第三阶段：70年代末期～80年代末期。这一阶段，半煤 第三阶段： 年代末期 年代末期～ 年代末期 这一阶段， 年代末期。 岩掘进机开始成熟，重型机大批涌现，煤巷掘进功能齐全， 岩掘进机开始成熟，重型机大批涌现，煤巷掘进功能齐全， 可靠性大幅度提高，机重50t左右。代表机型有英国多斯 可靠性大幅度提高，机重 左右。 左右 克公司的MKⅡB、LH1300，奥地利阿尔卑尼公司的 克公司的 Ⅱ 、 ， AM75和德国保拉特公司的 和德国保拉特公司的E169等。 和德国保拉特公司的 等 • 第四阶段：80年代后期至上世纪末。这一阶段重型机机重 第四阶段： 年代后期至上世纪末 年代后期至上世纪末。 进一步增加，一般在70t以上 切割硬度100Mpa以上；掘 以上， 以上； 进一步增加，一般在 以上，切割硬度 以上 进机采用了新技术，功能更加完善； 进机采用了新技术，功能更加完善；计算机自控装置较成 掘进机正向岩巷进军。 熟，掘进机正向岩巷进军。目前的掘进机已进入了机电一 体化的自动控制截割的时代。以美国、 体化的自动控制截割的时代。以美国、澳大利亚为代表的 连续采煤机以及80年代末投入使用的掘锚机组开创了快速 连续采煤机以及 年代末投入使用的掘锚机组开创了快速 掘进的新途径、新纪元。 掘进的新途径、新纪元。各主要生产公司有奥地利的阿尔 卑尼公司、英国的多斯克公司、安德森公司、艾姆克公司、 卑尼公司、英国的多斯克公司、安德森公司、艾姆克公司、 德国的沙尔扎特公司、艾柯夫公司、保拉特公司、 德国的沙尔扎特公司、艾柯夫公司、保拉特公司、维斯特 伐利公司、日本三井三池公司和乌克兰的工厂， 伐利公司、日本三井三池公司和乌克兰的工厂，主要系列 有AM、E、ET、STM、MRH及ПK等。 、 、 、 、 及 等
国内掘进机主要研究及制造单位
• • • • • 煤炭科学研究总院太原分院 煤炭科学研究总院上海分院 佳木斯煤矿机械有限公司 南京晨光集团有限公司 淮南煤矿机械厂
我国煤巷掘进机主要技术参数
AM50、S-100型掘进机 、 型掘进机
• AM50、S-100型悬臂式掘进机是 世纪 年代我国以技贸 、 型悬臂式掘进机是20世纪 型悬臂式掘进机是 世纪80年代我国以技贸 合作方式引进生产的中硬煤层巷道掘进机。设备集切割、 合作方式引进生产的中硬煤层巷道掘进机。设备集切割、 装运和行走为一体, 采用了多种新结构、新技术, 装运和行走为一体 采用了多种新结构、新技术 具备切割 夹矸的能力, 截割功率均为100kW, 截割断面积 截割断面积8~18m2, 机 夹矸的能力 截割功率均为 重约20t。 重约 。 • AM50、S-100型掘进机为纵向切割头 切割面积较小 但单 型掘进机为纵向切割头, 、 型掘进机为纵向切割头 切割面积较小, 刀切割力较大, 能切割较硬的岩石,适应多种地质条件 适应多种地质条件。 刀切割力较大 能切割较硬的岩石 适应多种地质条件。这2 种机型都具有体积小、质量轻, 安装移设灵活等特点。 种机型都具有体积小、质量轻 安装移设灵活等特点。后配 套设备为QZP-160型转载机、SSJ-600型可伸缩带式输送 套设备为 型转载机、 型可伸缩带式输送 型转载机 实现国产化后已在全国累计推广200多台 投入使用以 多台, 机, 实现国产化后已在全国累计推广 多台 来多次突破年进万米大关。 来多次突破年进万米大关。
国外代表机型
国外中型掘进机已日趋完善， 国外中型掘进机已日趋完善，其代表机型 有英国多斯克公司的LH1300型号、德国保 型号、 有英国多斯克公司的 型号 拉特公司的E200型、奥地利阿尔卑尼公司 拉特公司的 型 的AM75型、日本三井三池公司的 型 日本三井三池公司的S220型 型 其切割功率在132～220kw之间，机重 之间， 等。其切割功率在 ～ 之间 50～70t，经济切割的岩石硬度 ～ ，经济切割的岩石硬度80Mpa，近 ， 期德国在研究开发切割硬度达100Mpa的掘 期德国在研究开发切割硬度达 的掘 进机。 进机。
煤矿巷道掘进与支护状况
• 我国煤炭开采以井工为主，煤矿巷道掘进与支护工程量浩大。2001 我国煤炭开采以井工为主，煤矿巷道掘进与支护工程量浩大。 年原国有重点煤矿掘进总进尺高达5045km，其中煤巷约 年原国有重点煤矿掘进总进尺高达 ，其中煤巷约4480km， ， 个综采工作面年耗回采巷道820km，其中综掘总 占8819%；全国 ；全国256个综采工作面年耗回采巷道 个综采工作面年耗回采巷道 ， 进尺达650km。综掘仍是高产高效矿井回采巷道掘进的主要技术方法。 进尺达 。综掘仍是高产高效矿井回采巷道掘进的主要技术方法。 • 我国已研制开发和引进使用了近 种悬臂式掘进机，综合机械化掘进 我国已研制开发和引进使用了近20种悬臂式掘进机 种悬臂式掘进机， 程度逐步提高。 程度逐步提高。 • 近年来 我国成功地开发和推广使用了煤巷锚杆支护技术 使巷道围岩 近年来, 我国成功地开发和推广使用了煤巷锚杆支护技术, 地质力学性能测试技术、煤巷锚杆支护设计技术、施工机具、 地质力学性能测试技术、煤巷锚杆支护设计技术、施工机具、支护材 料均得到快速发展。 料均得到快速发展。 • 煤巷机械化掘进和支护技术为我国高产高效矿井建设提供了必不可少 的技术支撑。同时，随着综采生产技术的发展， 的技术支撑。同时，随着综采生产技术的发展，百万吨综采工作面屡 见不鲜，并已出现年产1000万t以上的全自动化综采工作面，使年耗 以上的全自动化综采工作面， 见不鲜，并已出现年产 万 以上的全自动化综采工作面 回采巷道量大幅增加， 回采巷道量大幅增加，从而使煤巷掘进与支护正在成为煤矿高效安全 集约化生产的技术瓶颈， 集约化生产的技术瓶颈，是当前煤炭工业亟需研究开发的重大共性关 键性技术。 键性技术。
悬臂式掘进机的技术现状及 发展趋势
0. 引言
• 我国悬臂式掘进机的研究起步始于 世纪60年代， 我国悬臂式掘进机的研究起步始于20世纪 年代 世纪 年代， 通过“六五” 七五” 八五”的技术攻关， 通过“六五”、“七五” 和“八五”的技术攻关， 我国的掘进机已从轻型发展到中、重型， 我国的掘进机已从轻型发展到中、重型，切割对 象从煤拓展到岩石， 象从煤拓展到岩石，掘进机的使用范围产生了质 的变化。 的变化。 • 目前，我国悬臂式掘进机的总体水平已接近国外 目前， 同类机型，但与国外相比仍有不少的差距。 同类机型，但与国外相比仍有不少的差距。今后 我国进行技术攻关的目标是研制高可靠性的重型 掘进机和研制具有独立知识产权的连续采煤机及 掘锚机组， 掘锚机组，以使我国掘进机的研制水平迈上一个 新台阶。 新台阶。