论文部分内容阅读
【摘要】井下无轨采掘设备是井下采矿作业中的重要设备，具有效率高、灵活性能耗、安全性高等优点，因此，无轨采掘设备的发展历来备受关注。本文针对井下无轨采掘设备在国内、国外的现状和发展情况进行了详细的论述，以便于我们能够更好的利用该设备。
【关键词】无轨采掘设备；现状；发展
中图分类号： TD42文献标识码： A
一、前言
井下采矿作业必须借助高质量的采掘工具，这是现代井下采矿提出的要求，也是保证井下采矿能够获得更高经济效益的重要前提，因此，分析井下无轨采掘设备的发展情况非常有必要。
二、地下矿采掘机械在国民经济中的作用和地位
矿山机械行业是为能源、交通和原材料等基础工业部门服务的。其主要任务是为钢铁、有色金属、化工、建材和核工业等部门的矿物开采与加工，以及铁路、公路、水电、国防建设等大型工程施工提供先进、高效的技术装备。在矿山开发、建设或技术改造的总投资中，设备投资要占1/3—1/2。因此，它是国民经济的重要行业。
三、国外井下无轨采掘设备的现状与发展
1、凿岩机
自1970年法国Montabert公司研制第一台液压凿岩机以来，发展迅速，到目前年产量已超过2万台。品种规格齐全，使用范围广，产品更新换代快。进入20世纪90年代，Atlascopco公司推出的新产品有Cop1838、Cop4050以及Cop1432Ⅱ等型液压凿岩机。
Cop1838型凿岩机，冲击功率18kW；Cop4050型凿岩机功率40kW。二者工作原理基本相同，其冲程腔、返程腔交替给油和回油用止动阀控制活塞运动，使用20MPa以上高压油驱动。活塞细长，冲击端面积与钎杆横断面积相等，有利于能量传递和延长钎具寿命；内装阻尼器，可有效吸收钎具的后冲和振动；各零件配合面保持良好润滑，以防止外部异物侵入，可靠性大为提高，维修期达到800h；设有独立供水系统，保持水压1.8MPa以上，清渣效果好；机头装有压气密封，以防水雾进入机内；设有高效防卡钎装置。
Tamrock公司生产液压凿岩机已形成系列化。近期开发的HL550、HL1000、HL1500、HL2000等型,结构上将冲击部分、旋转部分及喷水部分相互隔离以提高其坚固性。凿岩机与底座、钎尾连接器、坚固的导向轴承等结构独特优化。采用大的花键槽以防止钎杆歪斜并抑制内部弯曲力，提高凿岩精度。其原理采用前腔常压，后腔加压、减压，利用套筒阀实现活塞往复冲击。该机型结构紧凑，布局合理，外形美观。活塞运动冲击频率和冲程为定值。高低压回路均装有蓄能器，对大流量重型液压凿岩机蓄能器并联。为增加输出扭矩，大型凿岩机采用两个转钎液压马达，转钎液压马达与推进液压马达串联，在液压系统中平衡。防卡钎自动化，标准化程度高，适应范围大，零件通用率高，并向大功率、大孔径发展。
2、铲运机
进入21世纪以来，国外铲运机制造商以提高效率、降低成本为核心，继续向大型化、液压化、动力电气化、环保化和高度自动化方向发展。为适应激烈的市场竞争和用户需求，不断调整产品结构，采用新技术，推出新产品，使产品更加高效、可靠、安全、舒适、易修和适用。
芬兰Tamrock公司于20世纪90年代后期投入市场的Toro2500大型电动铲运机，斗容10m3，载重量25t，配有350m电缆，安在水平电缆盘上，电缆盘转速快，铲运机运行速度快。采用宽铲斗，可保护轮胎不受损坏。采用简单、经济、可靠的三相交流鼠笼电动机，可调离合器变速箱的电动-液压-机械传动，取得和柴油铲运机启动及调速特性相比拟的性能。由于载重大，功率利用率高，比重量小，生产率高，每吨矿石总装运成本低；电动机噪音小，无环境污染；故障低，降低维修费用，在马尔姆贝里耶特矿使用，深受现场欢迎。最近开发的006型（载重量6.7t、斗容2.7~3.3m3）、007型（载重量10t、斗容4~5.4m3）、010型（载重量16t、斗容6.5~8.4m3）和011型（载重量21t、斗容8~10.7m3），均采用Detroit柴油机。发动机与液压管路间有防火墙，发动机排气管与涡轮增压器隔开。带有Rops/Fops的驾驶室，室内仪表与控制装置按人机工程学布置。驾驶室安装有空调，且防振、隔音、密封，有着良好的视野，使驾驶员工作安全和舒适。柴油机设置水冷、中冷、增压的高效冷却系统，液压系统选用耐高温胶管并多用钢管等措拖，使该系列铲运机具有耐55℃高温功能，能适用于艰苦工作环境。
3、辅助作业设备
（一）底盘通用化，功能多样化
目前，辅助作业设备为扩大适用范围，向一机多用发展。采用通用底盘，配以相应的工作装置，这样用户就能减少设备数量和投入资金。如美国Wagner公司的通用底盘可配装人车、材料车、润滑油车、水车和平板车等；Eimco公司研制的快速装卸系统，采用模块组合，用不同的附属装置，可装成运输人员、材料，检修设备，安装锚杆等用途的辅助车辆。所有附属装置由司机在驾驶室内实现快速装卸。
（二）新结构不断涌现，可靠性不断提高
法国Secoma公司的撬毛台车的工作臂有提升、定向、伸缩、旋转、翘起锤头支架及推进运动和冲击工具更换等功能，工作臂可在地面遥控操作。Atlascopco公司的Cop1432Ⅱ型锚杆台车具有旋转压力控制推进、复式缓冲和抗卡钎功能。配有大功率旋转马达，锚杆箱可适用不同锚杆使用。根据要求选择快速、中速和慢速凝固树脂的不同胶结剂卷的混合物。产品设计上选用名牌配套的部件，诸如Deutz公司、Detroit公司的柴油机，Clark公司传动系统，液压元件采用Commercial公司、Rexroth公司、Wabco公司的产品。这些配套的部件具有质优、可靠和寿命长的特点，从而保证产品可靠性。
三、国内井下无轨采掘设备的现状与发展
1、现状
我国在“八五”期间研制出一批国产采掘机械，如922D型柴油地下铲运机、922E型电动铲运机、DQ—18型地下汽车及AT系列天井钻机等。90年代，我国已有了自己的系列产品，并且在完善设备品种规格方面取得了很大进步。目前，国产铲运机斗容范围为0.4—6.10m,基本可满足国内地下中小矿山的需要。此外，对于凿岩设备、地下辅助作业设备也研制开发出了许多新产品，并通过了技术鉴定。我国凿浅孔气腿式凿岩机，具有80年代国际先进水平，不仅完全满足国内市场，还出口第三世界国家。气腿式凿岩机是我国目前地下矿山开采的主要凿岩设备。
但就目前的情况来看，许多国产机还没有形成规模化生产，一些厂家对产品备件的生产也不够重视，且主要元、部件多为进口件，所以许多产品配件不能及时供应。如凡口铅锌矿的国产CY-35B型铲运机，其主要传动和液压元件均为进口件，就由于随机备品备件原因而无法下井使用。
通过技术引进，吸收消化，一些国产设备的性能基本接近进口机，但可靠性差，实际运转时间严重不足，导致生产无法正常进行。如梅山铁矿试用CTCY5型液压采矿台车，配用YYG一250B型液压凿岩机，纯凿岩速度达700~1000mm/min，平均56.5m/台班，最高达165.5m/台班，但该机应用中事故多，维修量大，整机质量不能满足生产要求，实际效率比风动型CTC141台车仅提高不足10%，其性价比并不理想。
我国地下矿山与国外矿山相比，在单体机械设备的技术先进性方面，尤其是机械设备的成套使用方面有很大差距。国内矿山的采掘设备多采用国产机和进口机搭配使用，以降低投资，同时又基本满足提高生产率的需要。就铲运机使用情况看，广东凡口铅锌矿共61台(其中进口机54台，国产机7台)，金川二矿区共39台(进口机33台，国产机6台)。在使用中进口机因性能优越、可靠及生产率高而普遍受到工人欢迎。
2、发展
目前我国地下矿山开采设备的技术发展，主要是加速已引进技术的消化吸收，大力发展新产品，提高井下采掘设备的制造质量、技术水平和使用可靠性，加快进口机国产化率步伐。具体为:
（一）发展大型成套技术设备以适应矿山开采大型化的要求;发展微型采掘设备以满足开采薄窄矿脉的需要。
（二）发展高效、节能型产品，加快大容量液压式采掘设备的研制。
（三）发展高技术产品应用微机、微处理机和遥控技术，研制机—电一体化产品，努力提高矿山采掘设备的综合技术水平。
（四）发展辅助车辆和采场配套设备辅助配套设备的发展，要与主采设备的發展同步，尤其要为设备配备足够数量和品种的辅助设备，以减少大型设备的停机时间，提高作业率，增加矿山产量。
（五）发展基础件、配套件和新型材料采掘设备中使用的液压、电气和气动系统元、器件的制造质量，技术水平是薄弱环节，是影响采掘设备性能、提高设备作业的关键，应认真解决好。此外还应研制适合井下的新型材料。
五、结束语
综上所述，井下无轨采掘设备的发展和采矿行业的进步密切相关，随着采矿行业作业难度的加大，以及采矿工艺技术的提高，井下无轨采掘设备也将获得更加长远的发展。
【参考文献】
[1]隋福仁.液压阀在井下无轨采掘设备中的应用[J].现代矿业,2013,06:181.
[2]张俊杰.井下无轨设备管理模式探讨[J].黄金科学技术,2009,05:66.
【关键词】无轨采掘设备；现状；发展
中图分类号： TD42文献标识码： A
一、前言
井下采矿作业必须借助高质量的采掘工具，这是现代井下采矿提出的要求，也是保证井下采矿能够获得更高经济效益的重要前提，因此，分析井下无轨采掘设备的发展情况非常有必要。
二、地下矿采掘机械在国民经济中的作用和地位
矿山机械行业是为能源、交通和原材料等基础工业部门服务的。其主要任务是为钢铁、有色金属、化工、建材和核工业等部门的矿物开采与加工，以及铁路、公路、水电、国防建设等大型工程施工提供先进、高效的技术装备。在矿山开发、建设或技术改造的总投资中，设备投资要占1/3—1/2。因此，它是国民经济的重要行业。
三、国外井下无轨采掘设备的现状与发展
1、凿岩机
自1970年法国Montabert公司研制第一台液压凿岩机以来，发展迅速，到目前年产量已超过2万台。品种规格齐全，使用范围广，产品更新换代快。进入20世纪90年代，Atlascopco公司推出的新产品有Cop1838、Cop4050以及Cop1432Ⅱ等型液压凿岩机。
Cop1838型凿岩机，冲击功率18kW；Cop4050型凿岩机功率40kW。二者工作原理基本相同，其冲程腔、返程腔交替给油和回油用止动阀控制活塞运动，使用20MPa以上高压油驱动。活塞细长，冲击端面积与钎杆横断面积相等，有利于能量传递和延长钎具寿命；内装阻尼器，可有效吸收钎具的后冲和振动；各零件配合面保持良好润滑，以防止外部异物侵入，可靠性大为提高，维修期达到800h；设有独立供水系统，保持水压1.8MPa以上，清渣效果好；机头装有压气密封，以防水雾进入机内；设有高效防卡钎装置。
Tamrock公司生产液压凿岩机已形成系列化。近期开发的HL550、HL1000、HL1500、HL2000等型,结构上将冲击部分、旋转部分及喷水部分相互隔离以提高其坚固性。凿岩机与底座、钎尾连接器、坚固的导向轴承等结构独特优化。采用大的花键槽以防止钎杆歪斜并抑制内部弯曲力，提高凿岩精度。其原理采用前腔常压，后腔加压、减压，利用套筒阀实现活塞往复冲击。该机型结构紧凑，布局合理，外形美观。活塞运动冲击频率和冲程为定值。高低压回路均装有蓄能器，对大流量重型液压凿岩机蓄能器并联。为增加输出扭矩，大型凿岩机采用两个转钎液压马达，转钎液压马达与推进液压马达串联，在液压系统中平衡。防卡钎自动化，标准化程度高，适应范围大，零件通用率高，并向大功率、大孔径发展。
2、铲运机
进入21世纪以来，国外铲运机制造商以提高效率、降低成本为核心，继续向大型化、液压化、动力电气化、环保化和高度自动化方向发展。为适应激烈的市场竞争和用户需求，不断调整产品结构，采用新技术，推出新产品，使产品更加高效、可靠、安全、舒适、易修和适用。
芬兰Tamrock公司于20世纪90年代后期投入市场的Toro2500大型电动铲运机，斗容10m3，载重量25t，配有350m电缆，安在水平电缆盘上，电缆盘转速快，铲运机运行速度快。采用宽铲斗，可保护轮胎不受损坏。采用简单、经济、可靠的三相交流鼠笼电动机，可调离合器变速箱的电动-液压-机械传动，取得和柴油铲运机启动及调速特性相比拟的性能。由于载重大，功率利用率高，比重量小，生产率高，每吨矿石总装运成本低；电动机噪音小，无环境污染；故障低，降低维修费用，在马尔姆贝里耶特矿使用，深受现场欢迎。最近开发的006型（载重量6.7t、斗容2.7~3.3m3）、007型（载重量10t、斗容4~5.4m3）、010型（载重量16t、斗容6.5~8.4m3）和011型（载重量21t、斗容8~10.7m3），均采用Detroit柴油机。发动机与液压管路间有防火墙，发动机排气管与涡轮增压器隔开。带有Rops/Fops的驾驶室，室内仪表与控制装置按人机工程学布置。驾驶室安装有空调，且防振、隔音、密封，有着良好的视野，使驾驶员工作安全和舒适。柴油机设置水冷、中冷、增压的高效冷却系统，液压系统选用耐高温胶管并多用钢管等措拖，使该系列铲运机具有耐55℃高温功能，能适用于艰苦工作环境。
3、辅助作业设备
（一）底盘通用化，功能多样化
目前，辅助作业设备为扩大适用范围，向一机多用发展。采用通用底盘，配以相应的工作装置，这样用户就能减少设备数量和投入资金。如美国Wagner公司的通用底盘可配装人车、材料车、润滑油车、水车和平板车等；Eimco公司研制的快速装卸系统，采用模块组合，用不同的附属装置，可装成运输人员、材料，检修设备，安装锚杆等用途的辅助车辆。所有附属装置由司机在驾驶室内实现快速装卸。
（二）新结构不断涌现，可靠性不断提高
法国Secoma公司的撬毛台车的工作臂有提升、定向、伸缩、旋转、翘起锤头支架及推进运动和冲击工具更换等功能，工作臂可在地面遥控操作。Atlascopco公司的Cop1432Ⅱ型锚杆台车具有旋转压力控制推进、复式缓冲和抗卡钎功能。配有大功率旋转马达，锚杆箱可适用不同锚杆使用。根据要求选择快速、中速和慢速凝固树脂的不同胶结剂卷的混合物。产品设计上选用名牌配套的部件，诸如Deutz公司、Detroit公司的柴油机，Clark公司传动系统，液压元件采用Commercial公司、Rexroth公司、Wabco公司的产品。这些配套的部件具有质优、可靠和寿命长的特点，从而保证产品可靠性。
三、国内井下无轨采掘设备的现状与发展
1、现状
我国在“八五”期间研制出一批国产采掘机械，如922D型柴油地下铲运机、922E型电动铲运机、DQ—18型地下汽车及AT系列天井钻机等。90年代，我国已有了自己的系列产品，并且在完善设备品种规格方面取得了很大进步。目前，国产铲运机斗容范围为0.4—6.10m,基本可满足国内地下中小矿山的需要。此外，对于凿岩设备、地下辅助作业设备也研制开发出了许多新产品，并通过了技术鉴定。我国凿浅孔气腿式凿岩机，具有80年代国际先进水平，不仅完全满足国内市场，还出口第三世界国家。气腿式凿岩机是我国目前地下矿山开采的主要凿岩设备。
但就目前的情况来看，许多国产机还没有形成规模化生产，一些厂家对产品备件的生产也不够重视，且主要元、部件多为进口件，所以许多产品配件不能及时供应。如凡口铅锌矿的国产CY-35B型铲运机，其主要传动和液压元件均为进口件，就由于随机备品备件原因而无法下井使用。
通过技术引进，吸收消化，一些国产设备的性能基本接近进口机，但可靠性差，实际运转时间严重不足，导致生产无法正常进行。如梅山铁矿试用CTCY5型液压采矿台车，配用YYG一250B型液压凿岩机，纯凿岩速度达700~1000mm/min，平均56.5m/台班，最高达165.5m/台班，但该机应用中事故多，维修量大，整机质量不能满足生产要求，实际效率比风动型CTC141台车仅提高不足10%，其性价比并不理想。
我国地下矿山与国外矿山相比，在单体机械设备的技术先进性方面，尤其是机械设备的成套使用方面有很大差距。国内矿山的采掘设备多采用国产机和进口机搭配使用，以降低投资，同时又基本满足提高生产率的需要。就铲运机使用情况看，广东凡口铅锌矿共61台(其中进口机54台，国产机7台)，金川二矿区共39台(进口机33台，国产机6台)。在使用中进口机因性能优越、可靠及生产率高而普遍受到工人欢迎。
2、发展
目前我国地下矿山开采设备的技术发展，主要是加速已引进技术的消化吸收，大力发展新产品，提高井下采掘设备的制造质量、技术水平和使用可靠性，加快进口机国产化率步伐。具体为:
（一）发展大型成套技术设备以适应矿山开采大型化的要求;发展微型采掘设备以满足开采薄窄矿脉的需要。
（二）发展高效、节能型产品，加快大容量液压式采掘设备的研制。
（三）发展高技术产品应用微机、微处理机和遥控技术，研制机—电一体化产品，努力提高矿山采掘设备的综合技术水平。
（四）发展辅助车辆和采场配套设备辅助配套设备的发展，要与主采设备的發展同步，尤其要为设备配备足够数量和品种的辅助设备，以减少大型设备的停机时间，提高作业率，增加矿山产量。
（五）发展基础件、配套件和新型材料采掘设备中使用的液压、电气和气动系统元、器件的制造质量，技术水平是薄弱环节，是影响采掘设备性能、提高设备作业的关键，应认真解决好。此外还应研制适合井下的新型材料。
五、结束语
综上所述，井下无轨采掘设备的发展和采矿行业的进步密切相关，随着采矿行业作业难度的加大，以及采矿工艺技术的提高，井下无轨采掘设备也将获得更加长远的发展。
【参考文献】
[1]隋福仁.液压阀在井下无轨采掘设备中的应用[J].现代矿业,2013,06:181.
[2]张俊杰.井下无轨设备管理模式探讨[J].黄金科学技术,2009,05:66.