一、從掘進機的設計、加工和製造上分析
1、整機操作的穩定性。掘進機的操作穩定性對其工作效率、工作安全性具有很大的影響。同橫軸型掘進機比較而言,縱軸型掘進機要實現相同的穩定性,重量需要增加約20%。在掘進機作業時,可能發生側翻、後翻、沿垂直軸線旋轉、履帶打滑等失穩現象。增加機身重量可以改善掘進機作業的穩定性,但是這樣做一方面會增加成本,另一方面使掘進機在潮溼低窪的環境下,容易出現下陷。據統計,在工作過程中,因機器在空間位置上不夠穩定造成的停機達26%,因電機崩潰造成的停機佔20%。掘進機的整機穩定性直接影響其他執行機構的正常運轉,因此增強掘進機的整機穩定性,對於提高掘進機的機械性能,增強其工作效益,減少故障都具有重要意義。
2、星輪裝載機構動作協調性。裝載機構是掘進機的主要工作機構之一,其作用是將截割機構破落下的煤巖收集、耙裝至中間輸送機。裝載能力的大小取決於裝載機構參數的選擇,它直接決定了整機的生產能力。
3、截割頭、截齒的綜合因素。截齒是掘進機的關鍵部件,其材料、製造工藝對掘進機的性能會產生較大的影響。隨著掘進機應用範圍的擴展,對截齒硬度、疲勞強度的要求有增大趨勢。目前,國產掘進機截齒體材多為硬質合金,如35crmnsia,其缺點是脆性大。由於掘進機作業岩層地質條件的複雜性,要求截齒具有較高硬度、良好的耐衝擊性、抗磨性,從而保障掘進機在截割富含石英的岩石時具有穩定的工作能力。不僅截齒的材質十分重要,而且截齒的形狀、截割頭的排列方式,對於掘進機的性能影響也不容忽視。由於鎬形截齒具有良好的自銳性、耐衝擊性而得到廣泛應用。截割頭的排列方式直接影響著整機的平穩性和工作效率。
4、掘進機的功率。我國目前使用掘進機的功率普遍較小,而發達國家的掘進機普遍在200kw—300kw,最高接近500kw。功率偏小,不利於截割更堅硬的岩石和提高作業效率,因此,我國需要加強大功率掘進機的開發。為了較好地發揮掘進機的性能,必須留有一定的儲備功率。從目前掘進機的發展趨勢來看,大功率的掘進機,必然成為礦山的主力機型。
二、從環境因素分析
1、岩層傾角。對於某掘進機在工作的時候,如果不存在岩層傾角的時侯,切削速度為8m3/h,當存在岩層傾角時,切削速度就為10m3/h。
2、隧道傾角。對於帶有一定傾角的隧道,就能夠較好地利用煤炭自身的重力作用,被割後易於裝載。同時還可以避免煤炭在截割頭和工作面上循環滯留,這樣大大的增強了掘進機的工作效率和可靠性。
3、巖體強度。巖體強度的大小對掘進機的工作效率有明顯的影響。巖體強度較大,截割單位體積的岩石所需要的能量就會增加,掘進機的工作效率也會降低。文獻報道,當巖體強度為21mpa時,截割單位體積的岩石所需要的能量為11.2mj/m3,掘進機的工作率為25m3/h。當岩石強度為45mpa時,截割單位體積的岩石所需要的能量為16.3mj/m3,掘進機的工作率為20m3/h。
4、岩層注水。溼岩層與幹岩層對掘進機工作性能有較大的影響。通過不同岩層的工作對比分析,每分鐘注入11升水的岩層與幹岩層相比,在巖體強度都相等的情況下,前者掘進機的工作效率為50m3/h,後者為25m3/h。由此可見岩層水分對掘進機的效率確實具有較大的影響作用。但其機理研究還處於空白階段。除以上因素外,影響掘進機性能的地質環境因素還有很多,作用機理相當複雜,還有待進一步研究。
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