内蒙古科技大学毕业设计说明书
第一章 概 述
煤炭工业是我国国民经济的主要支柱产业。在未来50年内，煤炭仍是主要的能源和战略物质，具有不可替代性，是国民经济和社会发展的保证。随着国民经济的快速发展，以及我国加入WTO后，煤炭工业现代化的步伐也在加快。
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年原国有重点煤矿掘进总进尺高达5045km，其中煤巷约4480km，占88.8%；全国256个综采工作面年回采巷道820km，其中综采掘进总进尺达650km。综掘仍是高产高效矿井回采巷道掘进的主要技术方法。
煤矿掘进是煤炭生产和建设的基础工程。近年来，我国煤矿掘进机械化得到了迅速的发展，装备水平也有很大的提高，在自主创新能力上也有长足的进步。
1.1国外掘进机发展历程
第一阶段：20世纪40年代末期～60年代中期。各国早期研制的悬臂式掘进机、切割功率在30KW左右的轻型机。这个阶段，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，主要用于软煤巷道掘进，机重在13-17吨之间。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。
第二阶段：60年代中期～70年代末期。这一阶段是煤巷掘进机蓬勃发展时期，产
品主要是用于切割煤系地层中的各种煤岩的中型掘进机，机重20～40t左右，切割功率50-100KW，
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可切岩石硬度系数f6。代表机型有英国安德森公司的RH25、奥地利阿尔卑尼公司的AM50和日本三井三池公司的MRH—100等。
第三阶段：70年代末期～80年代末期。这一阶段，半煤岩掘进机开始成熟，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克公司的MKⅡB、LH130，奥地利阿尔卑尼公司的AM75和德国保拉特公司的E169
等。
第四阶段：80年代后期至上世纪末。产品主要是以煤系地层中的中硬度岩石为作业对象的重型机，一般机重40-80吨、切割功率150-200KW、可切岩石硬度系数f8，如英国的LH-1300型、奥地利的AM-75型、日本的S200M型掘进机等。掘进机采用了新技术，功能更加完善；计算机自控装置较成熟。下图为日本三井三池公司S200M
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目前的掘进机已进入了机电一体化的自动控制截割时代。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、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，主要系列有AM、E、ET、STM、MRH及ПK等。
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LH130型号、德国保拉特公司的E200型、奥地利阿尔卑尼公司的AM75型、日本三井三池公司的S220型等。其切割功率在132～220kw之间，机重50～70t，经济切割的岩石硬度80Mpa，近年德国在研究开发切割硬度达100Mpa的掘进机。
1.2国内掘进机发展概况及技术水平
我国的掘进机技术开发工作始于1965年，虽然起步较晚，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。最初是仿前苏联的ЛК-3型掘进机，1979年后，先后从日本、奥地利、英国、美国、西德、原苏联、匈牙利引进了多种型号的掘进机，通过引进日本MRH-5100-41型、奥地利AM-50等型掘进机的制造技术和先进加工设备，并进行技术转化，经过20多年的努
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力，我国已经具有一定水平研究开发、生产制造掘进机的能力。我国已自行研制成功了AM50、ELM-55、EMIA-30、EL-90、5100等截割功率在30～200kw之间，20多种型号的掘进机机型，基本满足了国内市场的需求，结束了我国煤矿小型掘进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，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定了扎实的基础。
“八五”期间，我国又开始了重型掘进机技术开发和研制工作。1999年，煤科总院太原分院开发出了EBJ-160型掘进机，获国家科技进步二等奖，达到了20世纪90年代初国际先进水平。它的研制成功，标志着我国掘进机研究制造水平和掘进机机械化水平均迈上了新台阶。2001年，佳木斯煤机厂又完成了从日本引进S200M型掘进机的消化吸收、国产化任务。经过几代人的不懈努力，截止到目前为止，我国掘进机的开发研究在轻型及中型以上已基本达到国际先进水平，但在重型掘进机的研究上，与一些发达国家的产品还存在着一定的差距。
1.3掘进机的技术特点
掘进机是用于开凿平直地下巷道的机器。主要由行走机构、工作机构、装运机构和转载机构组成。随着行走机构向前推进，工作机构中的切割头不断破碎岩石，并将破碎的岩石运走。其中工作机构的动力是由截割电机提供，选择合适功率的电机，对于掘进机整机性能有着至关重要的作用。
掘进机设备分为两类：一是欧洲国家普遍使用的掘进机，适应范围广，掘进、支护不能平行作业；二是美国和澳大利亚的连续采煤机和掘锚综合机组，实现了煤巷快速掘进，后者还使连续采煤机与锚杆钻车合二为一，解决了掘进、装运和锚杆支护的平行作业问题。
“六五”以前，我国悬臂式掘进机还停留在以切割煤为主的轻型掘进机上，与国外同期产品相比技术水平很低。通过多年的技术攻关，掘进机的机型从轻型发展到了中、重型，切割对象从煤拓展到了岩石，例如切割功率从30kw提高到300kw，重量从13t上升到90t，使掘进机的使用范围产生了很大的变化。掘进机的产品已有煤、半煤岩和全岩三大系列、10多个品种，尤其是“八五”和“九五”期间研制成功的EBJ系列半煤岩掘进机，其技术性能达到并部分超过了某些进口的同类产品，具有良好的性价比。
目前主要的国产悬臂式掘进机有：上海分院研制的EBJ—160SH型、EBJ—132SH型、
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EBJ—110SH型，太原分院研制的EBJ—160型，淮南煤矿机械厂研制的AM50型，佳木斯煤矿机械厂研制的S100型等。
1.4掘进机的发展方向
1) 向大功率、重型化方向发展
随着对巷道掘进要求的不断提高，掘进机截割煤岩的能力可达100MPa，部分重型机截割断面达35~42m2可掘巷道的断面形状有拱形、梯形、矩形，有些机型在配掩护筒的条件下甚至可掘圆型断面。多数机型能在纵向±16°、横向±18°的较大倾斜状态下工作。而截割功率在132~220kw、机重在50~70t的中型掘进机，国外已相当成熟，它们的经济截割能力通常在80MPa左右。
2)重视对提高截割能力的研究
由于掘进机截割能力不断增强，作为直接参与截割的工作机构截割头，其可靠性、稳定性和耐磨性就显得特别重要，这方面的研究工作国外非常重视。目前，国外还在研究采用连杆机构推进工作悬臂的新结构来替代原来的液压缸，以进一步提高工作悬臂的强度和风度，达到简化结构和便于操纵的目的。为满足截割能力不断增大的要求，一些掘进机的截割速度已降至1m/s以下；为适应不同的煤岩硬度，在液压系统中设置反馈调节系统，实现截割、牵引速度的无级调速；为增加机组的锚固支撑力，采用的扎脚机构；等等。这些新技术是掘进机向大功率方向发展的有力基础。另一方面，国外还在继续探讨新的截割技术，如高压水射流辅助切割和采用冲击振动式截割机构等。
3)实现自动控制和工况监测
随着激光技术、计算机技术和电子技术在巷道掘进方面的应用，掘进机的安全性、掘进效率和可操作性得到大大提高，机电一体化趋势明显。新型掘进机可实现推进方向监控电动机功率自动调节、截割路径循环程控、离机遥控操作、切割断面监控、以及工况监测和故障诊断等。如日本的RH250—SLA型掘进机配有摄像机和自动跟踪光学距离仪，通过光波进行距离监测，大大提高了掘进效率。
4)开发综掘作业线和配套设备
综掘作业线和配套设备能充分发挥掘进机的效能，现在各国都十分重视这方面的研究。如为缩短支护时间，在顶板稳定的条件下，采用机载锚杆钻机支护；为使掘进机与支护平行作业，采用超前液压支架或自带盾牌掩护支架；在后配套运输方面，采用桥式
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