采掘机械设备工作原理介绍

在矿山开采、隧道掘进、地下工程建设等领域，采掘机械设备是提升作业效率、保障施工安全的核心装备。不同类型的采掘机械针对破碎、采掘、出渣等不同作业环节设计，其工作原理与结构特性紧密关联，直接影响工程推进效率。本文将围绕典型采掘机械的工作原理、应用场景及维护要点展开解析，为行业从业者提供实用参考。一、悬臂式掘进机：巷道与隧道的“开凿利器”悬臂式掘进机广泛应用于煤矿巷道、铁路隧道及城市地下管廊等线性工程的掘进作业，通过“破碎-装运-移动”的协同动作完成岩石或煤层的开挖。1.结构与原理逻辑掘进机核心由切割机构（截割头、截割臂）、行走机构（履带或轮胎）、装运机构（刮板输送机、星轮）、液压系统（动力驱动）及电气控制系统（动作协调）组成。作业时，截割头通过电机驱动高速旋转，截齿（硬质合金材质）与岩石/煤层接触产生剪切、破碎作用；截割臂可通过液压油缸实现前后伸缩、左右摆动，调整破碎范围以适配巷道断面；行走机构带动整机沿掘进方向移动或转向，保证作业连续性；装运机构将破碎后的物料输送至后方皮带机或运输车，完成“掘-装-运”一体化流程。2.应用场景与适配性煤矿巷道：适配中硬以下煤层及半煤岩巷道，可实现煤岩混合掘进，减少工序切换时间。隧道工程：在砂岩、页岩等中软岩地层中表现优异，尤其适用于断面规整的矩形、梯形巷道。3.维护关键要点截齿管理：每班次检查截齿磨损，发现崩刃、断裂及时更换，避免截割头振动加剧。液压系统：定期过滤液压油，清理回油滤芯，防止杂质卡滞阀组。行走机构：履带式机型需检查履带板螺栓紧固度与张紧度，避免跑偏或脱轨。二、滚筒式采煤机：长壁采煤的“高效先锋”滚筒式采煤机是煤矿长壁工作面的核心设备，通过“截割-装煤-牵引”的循环动作实现煤层连续开采，大幅提升回采效率。1.动力与动作逻辑采煤机由截割部（滚筒、摇臂）、牵引部（链牵引或无链牵引）、电气控制箱（智能调控）及喷雾降尘系统组成。作业时，牵引部通过链轮/销排带动整机沿工作面刮板输送机导轨移动；截割部的滚筒（配备截齿）随摇臂上下摆动，调整截割高度以适配煤层厚度，旋转的滚筒将煤壁切割破碎，同时利用螺旋叶片将煤抛入刮板输送机；喷雾系统通过高压水雾化，降低粉尘浓度，改善作业环境。2.场景与技术优势长壁工作面：适配厚度0.8m至5m的缓倾斜煤层，配合液压支架、刮板机形成“三机配套”，实现自动化回采。薄煤层开采：矮机身设计的采煤机可在小高度煤层中作业，解决人工开采效率低的难题。3.维护核心动作截割系统：每周检查滚筒截齿磨损率，摇臂铰接处补充润滑脂（采用锂基脂，避免低温凝固）。牵引系统：链牵引机型需调整牵引链张紧度，无链牵引机型检查销排磨损与啮合间隙。电气防护：定期清理控制箱灰尘，检查防爆面平整度，避免粉尘短路或防爆失效。三、气动凿岩机：钻孔作业的“精准工具”气动凿岩机以压缩空气为动力，广泛应用于矿山爆破孔、隧道锚杆孔及地质勘探孔的钻进作业，通过“冲击-旋转-排粉”的协同动作实现岩石钻孔。1.能量转换与动作流程凿岩机核心由冲击机构（活塞、气缸）、转钎机构（螺旋棒、棘轮）、排粉机构（气路或水路）及操纵阀组组成。作业时，压缩空气进入气缸推动活塞往复运动，活塞打击钎尾传递冲击力，使钎头（硬质合金）破碎岩石；转钎机构通过螺旋棒与棘轮的配合，带动钎杆旋转，保证钻孔直线性与深度均匀性；排粉机构通过压气（干式）或水（湿式）将岩粉从孔底排出，避免重复破碎降低效率。2.场景与工艺适配矿山爆破：在巷道掘进中钻凿直径38-45mm的炮孔，配合炸药实现岩石破碎。隧道支护：钻凿锚杆孔（直径25-32mm），安装锚杆加固围岩，提升支护效率。3.维护关键细节冲击系统：每日检查活塞、钎套磨损，活塞环弹性（失效后及时更换，避免气压泄漏）。气路清洁：每周清理气路过滤器，去除水分与杂质，防止阀组卡滞。润滑管理：每班作业前向注油器添加专用凿岩机油，保证冲击机构润滑充分。四、轮式扒渣机：出渣作业的“高效纽带”轮式扒渣机是地下工程出渣的核心设备，通过“扒装-输送-卸料”的连续动作，将工作面渣石快速转运至运输车辆，缩短出渣周期。1.动作协同与结构逻辑扒渣机由扒装机构（扒爪、刮板）、输送机构（刮板输送机或皮带机）、行走机构（轮胎或履带）、液压系统（动力驱动）及驾驶室（操控中枢）组成。作业时，扒装机构的扒爪（或刮板）通过液压油缸驱动，将工作面渣石扒入输送带上；输送带通过电机或液压马达驱动，将渣石输送至后方自卸车或矿车；行走机构实现设备在工作面的移动与转向，适应不同作业空间。2.场景与效率优势矿山出渣：在井下巷道、采场中快速清理爆破渣石，替代人工装渣，效率提升数倍。隧道开挖：适配断面2m×2m以上的隧道，尤其在曲线段或狭窄空间表现灵活。3.维护重点动作扒装系统：每班次检查扒爪/刮板磨损，液压油缸密封件（发现渗漏及时更换，避免压力损失）。输送系统：调整输送带张紧度，清理刮板链积渣，防止卡链或断链。行走系统：轮胎式机型检查胎压与花纹磨损，履带式机型清理履带板积渣，保证行走稳定。结语：原理赋能，精准运维提升效能采掘机械设备的工作原理围绕“能量转换-动作协同-工艺适配”展开，不同设备通过优化结构与动力传递，实现破碎、采掘、出渣等核心功能。从业者需根据作业场景（地层硬度、