三種煤礦井下裝載機的性能分析

尹曉明

【摘 要】介紹了煤礦井下常用的3種裝載機的工作原理和組成結(jié)構(gòu)，以及各自的工作特點，并對它們的使用性能進行了詳細(xì)分析。

【關(guān)鍵詞】裝載機；性能分析；改進

0.前言

目前煤礦井下巷道掘進，主要采用鉆爆法，將爆破下來的煤或巖石裝入礦車或輸送機中運走，因此就必須進行裝載作業(yè)，裝載作業(yè)是掘進過程中最繁重和最費工時的工序，其勞動量約占掘進循環(huán)勞動量的40%～70%，采用機械裝載，對減輕煤礦職工勞動強度、提高掘進效率、降低費用具有十分重要的意義。筆者所在的皖北煤電集團祁東煤礦，是一座高產(chǎn)高效的現(xiàn)代化礦井，年產(chǎn)原煤200多萬噸，該礦自建礦以來，非常重視掘進機械化裝載工作，先后引進了3種不同類型的裝載機在礦井使用，即P系列耙斗裝載機、ZMC30型鏟斗裝載機和ZMZ45型蟹爪式裝載機，這幾種裝載機工作原理和組成結(jié)構(gòu)各不相同，也有其各自的工作特點，但均取得了較好的使用效果，下面對這幾種裝載機的性能作簡要分析，以供其他用戶借鑒。

1.作業(yè)環(huán)境對裝載機的要求

（1）裝載能力大，即要求斗容量大或能連續(xù)裝載。

（2）結(jié)構(gòu)簡單，堅固耐用，操作簡單，維修方便。

（3）行動靈活，便于調(diào)動，能在彎曲巷道中工作。

（4）適應(yīng)性強，要求能裝載各種不同塊度的貨物及在一定角度的傾斜巷道內(nèi)進行裝載。

（5）設(shè)備造價低，運轉(zhuǎn)費用少。

2.工作原理及組成結(jié)構(gòu)

2.1耙斗裝載機

祁東礦使用的P系列耙斗裝載機是鋼絲繩牽引行星輪式裝載機，主要由耙斗、臺車、絞車、機槽和輔助裝置等組成，耙斗容量由0.15mm2、0.3mm2和0.6mm23種，以適應(yīng)不同的巷道斷面和工作環(huán)境，耙斗裝載機工作時，由兩臺絞車牽引兩根鋼絲繩拖動耙斗循環(huán)往復(fù)裝載，耙斗在裝載過程中，阻力較大，運動速度慢，返回行程中，阻力較小，運動速度快，以減少空運轉(zhuǎn)時間，耙斗裝載機的行走機構(gòu)為軌輪式，移動時需要借助外力或用絞車自行牽引。

2.2鏟斗裝載機

鏟斗裝載機種類較多，按其卸載位置可分為后卸式和側(cè)卸式兩種，該礦使用的為ZMC30型全液壓側(cè)卸式鏟斗裝載機，它主要由工作機構(gòu)、液壓系統(tǒng)、履帶行走部、箱體、操作臺和電氣系統(tǒng)六大部分組成，工作機構(gòu)由鏟斗、鏟斗臂、側(cè)卸油缸、拉斗油缸、舉鏟油缸等組成，裝載機工作時，由司機操作三個油缸，借助履帶將鏟斗插人貨物內(nèi)，抬起后退至卸載位置，將貨物裝入礦車或輸送機內(nèi)。

2.3蟹爪式裝載機

該礦使用的ZMZ45型全液壓蟹爪式裝載機；主要由裝載部、輸送部、行走部、主體部、電氣系統(tǒng)等五大部分組成，它的主要工作機構(gòu)是兩套蟹爪裝置，機器工作時司機開動履帶行走機構(gòu)駛向煤堆，使蟹爪裝置的齒尖插入煤堆中，左右兩個蟹爪交替運行，把鏟板上的貨物扒入轉(zhuǎn)載機構(gòu)中，再由轉(zhuǎn)載機將貨物向礦車或巷道輸送機卸載，轉(zhuǎn)載機機尾部能夠升降和左右擺動，以適應(yīng)不同后配套運輸系統(tǒng)的需要。

3.使用性能比較

3.1裝載能力

耙斗裝載機和鏟斗式裝載機有幾種不同規(guī)格的產(chǎn)品，耙（鏟）斗容量與主機配套，可根據(jù)巷道工作條件合理選用，以達到最佳工作狀態(tài)。同規(guī)格的產(chǎn)品因蟹爪式裝載機能夠?qū)崿F(xiàn)連續(xù)裝載，故裝載能力理論上比其他兩種大，但實際裝載能力受所裝煤巖類型、塊度、巷道底板條件、裝載距離以及司機操作熟練程度等各種因素制約，實際裝載能力較理論值低，但幾種裝載機都能夠滿足巷道施工需要。

3.2安全使用性能

從實際使用效果看，蟹爪式裝載機由于工作時連續(xù)推進或后退，且速度較慢，安全性能優(yōu)于其他兩種裝載機；鏟斗裝載機行走速度快，工作時要防止觸及人員和設(shè)備造成事故；耙斗裝載機引發(fā)事故較多，主要原因有：設(shè)備操作不當(dāng)、工作范圍內(nèi)有人作業(yè)、安全設(shè)施不齊全等，使用過程中要加強對裝載機的安全管理。煤礦井下裝載機安全管理的重點是：①在扒裝范圍內(nèi)嚴(yán)禁有人作業(yè)；②開車前預(yù)警信號要靈敏可靠；③停機時啟動器要處于斷開位置，防止有人誤操作；④保護好隨機電纜，以防電纜漏電傷人；⑤作業(yè)場所要有足夠的照明；⑥轉(zhuǎn)載點必須設(shè)置防塵設(shè)施。此外，還要做好司機的安全防護，以防耙斗出槽造成人身事故。

3.3操作性能

耙裝機操作時只需操作兩個手把，具有結(jié)構(gòu)簡單、操作方便的特點，但放炮后必須打眼或利用殘炮眼固定繩楔，耙取巷道兩側(cè)貨物時，還要求左右移動尾輪，當(dāng)距離貨物較遠(yuǎn)時，必須及時移動扒裝機，裝載前的輔助工作量較大；相反鏟斗式裝載機和蟹爪式裝載機由于自身有行走機構(gòu)，調(diào)動靈活，放炮后可直接扒取貨物，操作非常簡便，同時，人員在司機座位置進行操作，工作環(huán)境好，安全系數(shù)高。

3.4對巷道的適應(yīng)性

①對巖石貨物的適應(yīng)性：根據(jù)井下實際使用經(jīng)驗，在扒裝中硬巖石時，以耙斗裝載機性能最好，鏟斗式裝載機次之，蟹爪式裝載機效果最差；②對巷道坡度的適應(yīng)性：耙斗裝載機在采取特殊措施的前提下，可使用在30°以下的傾斜上下山掘進，而其他兩種裝載機只能適應(yīng)于水平或傾角小于10°的巷道；③對彎曲巷道的適應(yīng)性：由于側(cè)卸式鏟斗裝載機體積小、機動性好，裝載距離受限因素少，完全可在拐彎巷道中使用，耙斗裝載機經(jīng)過分段裝載，也可實現(xiàn)拐彎巷道的貨物裝運，但操作不便，裝載效率大大降低，蟹爪式裝載機在彎曲巷道中后路運輸困難，基本不能用于改向度數(shù)大的巷道；④對煤與瓦斯突出巷道的適應(yīng)性：根據(jù)《煤礦安全規(guī)程》的相關(guān)規(guī)定，在高瓦斯區(qū)域、煤與瓦斯突出危險區(qū)域的煤巷掘進工作面，嚴(yán)禁使用鋼絲繩牽引的裝載機。而鏟斗式和蟹爪式兩種裝載機電氣系統(tǒng)全部為防爆結(jié)構(gòu)，能夠應(yīng)用于煤礦井下高瓦斯和煤與瓦斯突出危險區(qū)域。

3.5輔助功能

鏟斗式裝載機除能進行裝載作業(yè)外，還可用鏟斗舉起重物，以及在工作面短距離運送材料，并且具有良好的臥底清幫性能，輔助功能優(yōu)于其它類型機，能真正實現(xiàn)“一機多用”；蟹爪式裝載機也能夠臥底及進行短距離轉(zhuǎn)運物料，但操作起來沒有鏟裝機方便；耙斗裝載機則基本上沒有其它功能。此外，鏟裝機和蟹裝機因自身有行走機構(gòu)，還可以用于高度不足或無運輸軌道的巷道中，此特征對設(shè)備的安裝拆除具有非常重要的現(xiàn)實意義。

4.需要改進的部分

耙裝機無自行裝置，如能利用現(xiàn)有動力，在耙斗不工作時驅(qū)動行走輪自行牽引，則使用效果較為方便；鏟裝機工作時需來回頻繁移動，而隨機電纜拖放裝置使用效果差，經(jīng)常需要人工拖曳電纜，建議予以改進；蟹爪式裝載機工作時有效行程較短，如能配備轉(zhuǎn)載機構(gòu)，則可避免頻繁延伸后配套運輸機，使用效率將大大提高。

5.結(jié)論

上述3種裝載機工作原理和結(jié)構(gòu)特征各不相同，也都有各自的優(yōu)缺點，在該礦得以成功使用，主要在于設(shè)備的合理選用、正確操作、精心維護以及相應(yīng)管理制度和安全防護措施的貫徹落實，使其發(fā)揮最大效能，從而提高煤礦企業(yè)機械化裝載水平。