连续采矿机是一种采矿设备,根据采矿位置分为露天和
地下连续采矿机。地下连续采矿机分为滚筒式、螺旋钻式、悬臂式和摆轮式四种。通常所说的连续采矿机指的是地下连续采矿机。
地下连续采矿机
连续剥落矿石并将其装入运输设备内的地下采矿机械。用于较软和中硬矿岩的地下矿山采矿。适宜的矿层高度为1~4m,工作面宽度为3.3~6.7m。与凿岩爆破法采矿机械相比较,它的主要优点是作业人员少,采矿效率高,劳动条件好,对顶板破坏较轻,有利于地压控制,容易满足环保要求。
地下连续采矿机主要由破岩机构、岩碴装运机构、行走底盘、降尘系统、液压泵站、电气和操纵系统组成。地下连续采矿机按破岩机构型式分为滚筒式、螺旋钻式、悬臂式和摆轮式四种。
滚筒式连续采矿机
美国乔依公司(Joy Manu-facturing Co.)于1968年推出的机型。主要用于采煤和抗压强度<80MPa的软矿岩采掘,台班落煤效率达90~320t,最高可达900t。破岩机构由滚筒刀头、电动机、减速器、悬臂伸缩与
升降机构和回转台组成(图1)。滚筒刀头垂直安装在支臂的端部,筒径为660~970mm,其上镶有
硬质合金截齿,齿尖运动速度为2.8~3.3m/s;最大掏槽深度取决于筒径、岩性、底板状况和操作水平,一般为460~760mm;装载机构主要为蟹爪装载机,转载主要采用刮板输送机,小型低矮式多采用带式输送机、螺旋输送机或桥式连续输送机,岩碴用推板从机前移到输送机上,输送机后部高度由液压缸调节,且能左右摆动45°;行走底盘一般为履带车;降尘系统由水泵、水箱和喷嘴等组成,一路供刀头喷水降尘,另一路供刀头内水套冷却电动机。
螺旋钻式连续采矿机
破岩机构为周边镶有硬质合金齿的两个方向相反的螺旋体,前端装有大直径切削钻头,依借旋转体旋转,钻臂用机内绞车牵引,绕底盘中心左右弧形摆动和液压缸推进钻削矿岩,齿尖运动速度为2.8~3.3m/s;转载用
刮板输送机;工作时机体用
液压千斤顶固定在采场顶板和底板之间,行走移位采用绞车、钢绳(图2)。第一台样机是由威尔科克斯(A.G.Wilcox)于1955年开始在美国研究和由杰佛里公司(Jeffrey Manufacturing Co.)制造的,主要用于采煤;在美国应用很成功,但在英国因有引发瓦斯爆炸的危险而未能推广。
悬臂式连续采矿机
既用于地下连续采矿,也用于平巷掘进,可切割抗压强度达124MPa的矿岩。
按机重分为轻型、中型和重型三类。轻型机机重20~25t,机宽≤2.1m,刀头功率为75~150kW,总功率160~260kW;中型机机重35~50t,机宽≥2.4m,刀头功率高达205kW,总功率达370kW;重型机机重50~110t,机宽达5m,刀头功率高达410kW,总功率达650kW。
按破岩刀头型式分为纵轴铣刀头式、横轴切割轮式和冲击式三种。(1)纵轴铣刀头式连续采矿机 刀头为菠萝状,表面镶有
硬质合金截齿,由电动机或液压马达、减速器串联传动,绕悬臂中心线旋转;主切削力侧向作用于矿岩上,在悬臂上下或左右运动配合下从工作面铣切下矿岩,落入底板的破碎矿岩由蟹爪机构装到刮板输送机上,转运到后续运输设备内。工作中采用喷水降尘。采用履带车行走。这种刀头结构简单,直径小,特别适于选别回采偏豆状矿体。(2)横轴切割轮式连续采矿机 支臂前端横轴上安装两个镶硬质合金的截齿切割星轮,在旋转扭矩和悬臂向下推力的作用下切入矿岩内形成割槽,槽间岩墙在悬臂回转水平力的作用下被破碎。
悬臂式连续采矿机的构思是德国公司于1902年 提出的,直到1949年才由匈牙利采矿工程师阿吉泰(Z.Ajtay)与科斯佐拉斯(I.Koszorus)制造出首台铣刀头式样机用于采煤。1953年苏联开始制造。20世纪60年代在西欧得到推广,1969年进入北美矿山。1976年出现第三代产品,加大了功率和提高了采掘硬岩的适应性。开采中硬矿岩的效率达20~50m/h,台班落矿达90~225t。
摆轮式连续采矿机
美国罗宾斯公司(RobbinsCo.)于20世纪80年代末推出的一种新型硬岩连续采矿机。适用于薄矿脉开采、厚矿体分层充填法和房柱法采矿、斜坡道和平巷掘进。破岩机构为一横轴旋转轮,周边装有滚刀,由水冷电动机经行量减速器驱动旋转,由两侧液压缸推动左右摆动;机体用大支撑靴撑住顶板和底板;液压缸施加轴压力,破碎的岩碴由摆轮周边的刮板拨到输送机上。整个机头坐在履带车上,顶部有稳定滚轮。动力站和操纵室设在后部铰接的履带车上(图3),采用激光导向,微机自动控制。水平转弯半径为20m,爬坡能力为14%;选用不同尺寸的摆轮可在最大和最小断面范围内采掘不同形状的断面工作面,最大达80m。
露天连续采矿机
旋转刀头连续以铣切方式切割矿岩经转载机构装载到运输设备上的采矿机械。用于褐煤、石膏、石灰石、油页岩、白云岩、菱镁矿、铝土矿、锡石、锆石等松软和中硬矿岩的露天矿连续和选别回采。工作机构由挖掘头、推进缸、岩碴输送带、控制系统、动力系统、履带车等组成(见图4)。挖掘头有螺旋截齿滚筒式和筒斗式。前者在滚筒螺旋板上镶有硬质合金截齿,靠液压缸的推力压入岩石,随着履带车行走和滚筒旋转,实现连续挖掘。破碎的岩碴由螺旋板汇集到中间,沿滑动斜板送到输送机上,转载给可回转210°的带式卸料机上装入运输设备。每次挖掘深度由推进液压缸控制。用γ射线仪、声纳仪测量矿石与岩石分界面,调节挖掘速度,达到选别回采。
连续采矿机用一道工序即完成挖掘、装载和初碎三道工艺过程,取代了凿岩爆破工艺。其优点是:开采过程简单,岩碴块度小于300mm,无需初碎设备,输送带磨损小,矿石损失与贫化低,显著降低工程初期投资等。在石灰石矿使用,当小时效率为440t时,生产成本比凿岩爆破工艺降低40%。1981年德意志联邦共和国沃特根公司(Wirtgen)首次推出
露天连续采矿机,已形成系列产品,其滚筒直径为0.8~1.6m,推进速度为18~27m/min,功率为300~1200kW,机重为27~127t,生产能力为140~2200t/h。