1、各位到會的領導，專家，大家好！今天在這里讓我們共同探討一下：懸臂式掘進機的發展現狀及趨勢上世紀60年代末，進口懸臂式掘進機在我國煤礦生產中開始得到應用。第一臺國產掘進機于上個世紀70年代研制成功。發展至今，掘進機年產量已達1200臺以上。 目前美國的久益、德國的DBT等進口裝備正陸續退出中國市場，國產裝備成為煤礦系統采用裝備的主要供應商。這說明我們國產裝備的技術日趨成熟，國產重型裝備已成為目前煤礦使用的主流設備。 目前全國有數千臺掘進裝備運用在煤礦行業礦建及生產運營的第一線。但仍存在不適應煤礦生產要求的現象。因此探討掘進裝備的現狀及發展趨勢有很重要的意義。今天我們主要探討以下這五個方面：報告提

2、綱一、懸臂式掘進機的技術現狀二、懸臂式掘進機存在的問題三、 懸臂式掘進機深入研究方向四、主動抑爆系統在掘進機上的應用五、北方交通掘進機研發規劃一、懸臂式掘進機的技術現狀1. 懸臂式掘進機技術日趨成熟炮掘方式向機掘方式發展掘進機由國外為主轉為國內為主2. 掘進機產品已形成系列化、多功能一體化的勢態EBZ100型、EBZ132型、EBZ160型、EBZ160二代、EBZ180型、EBZ200型、EBZ200H型、EBZ230型、EBZ260型、EBZ280型、EBZ300型、EBZ320型、一體機、特型機3. 重型掘進機逐漸成為市場主流隨著目前多種形式，復雜工況巷道的開采，按照大產能，大效率的生產

3、模式，重型掘進機逐漸被煤礦系統采用。從之初的160型掘進機，目前已經發展到320型掘進機。4. 人性化、智能化水平不斷提高 按照工況的要求和礦工使用習慣，大力提高設備的人性化、智能化水平，不斷改善作業者的工作環境，體現行業的進步性和人文關懷。改進主要體現在：a. 液控先導b. 自動補油c. 集中潤滑d. 故障診斷e. 實時監控f. 有線、無線遙控5. 特型機的需求更加多樣化 目前按照礦建和煤炭生產的需要，包括有：大坡度掘進機，掘錨、掘護一體化的掘進機，都有著廣泛的市場需要。多種型號，多種功能的掘進機不斷出現：大 坡 度薄 煤 層窄 機 身矮 機 身其它特型機6.新材料、新工藝的采用，及核心部件

4、優化升級新材料、新工藝、新關鍵部件的采用，使掘進機綜合性能和可靠性均可以大幅提高。這種提高反映在掘進機制造的方方面面，比如：耐磨鋼板專業焊接工裝優質液壓元件采用7.液壓驅動由定量方式發展成為變量方式現在掘進機的液壓系統普遍采用雙聯變量柱塞泵和負荷敏感控制閥配置8.電氣系統由邏輯電路控制方式發展成為PLC控制方式PLC控制可完成程序控制和各種傳感器反饋信號處理，使控制工作更加靈活和可靠二、臂式掘進機存在的問題雖然目前國產掘進機在技術方面日趨成熟，但面對復雜的地質條件，仍然存在一些不適應生產需要的問題，具體問題簡要總結五個方面：1.掘進機在大坡度或小截面巷道工作時，能力難以發揮；有的礦井巷道坡度達

5、到25°，這就在施工上遇到了困難，驅動力不足，物料運輸困難等矛盾尤為突出。面對截面較小的巷道掘進工作，雖然有體積較小的包括EBZ30型掘進機，但是由于他生產效率低，截割功率小，還不能夠滿足目前整個生產的綜合要求，而功率較大的機型在小巷道中，無法充分發揮其掘進能力。2.硬巖掘進時，掘進效率下降，生產耗損增加；硬巖掘進時，掘進效率下降，截齒損耗量上升，生產成本提高幅度加大。3.錨護工作降低掘進施工效率；目前，掘進機在整個施工過程中，較好的礦井也只能完成一個小班的作業生產。那么另外兩個班的生產都在錨固和運輸兩個施工環節。所以如何提高人工錨固的效率。尤其是機械化人工錨固。實現機械化錨固將大大

6、的提高整個產能的增加。4.掘進機自帶的除塵系統工作效果不夠理想；掘進機工作時的除塵效果差。除塵的效果主要是兩個方面問題：第一個方面是外掛除塵系統加上外噴霧系統還達不到良好的降塵效果。第二個方面現在內噴霧除塵的系統，基本上不能得到完全的應用。5.掘進機操控還需向智能化、無人化控制方向發展。三、懸臂式掘進機深入研究方向上面談了五個方面存在的問題，結合這些問題，我們沈陽北方交通在與專業院校，包括遼寧工程技術大學，中國礦大，加強產學研方面的合作的基礎上。提出了五個研究方向： （1）研發特型掘進機（2）實現硬巖的經濟截割（3）開發多功能一體機（4）提高掘進面的除塵水平（5）突破智能截割及遠程監控1. 研

7、發特型掘進機目前針對于18度以上的坡度的施工情況，存在3個方面的問題，第一方面 就是驅動能力不足，爬坡作業困難。第二方面 就是物料的運輸能力不足，一運無法高效的完成物料的運輸。尤其是在下坡巷道有水的情況下，細料在下山水的沖洗下形成了的回料，堆積到鏟板下方形成堵料，所以運輸能力形成非常薄弱的環節。第三方面 就是整機的重心需要調整，否則下大坡時可能發生傾翻。這個是目前三個方面的問題，那么就這三個方面的問題我們對大破度的施工提出了四點：（1）調整整機重心就是重新調整整機的重心改善掘進機行走的平穩性。（2）設備增加輔助支撐設備增加輔助支撐能夠提高掘進時的整體平穩性。這種輔助支撐包括兩個方面： 一個是側

8、邦支撐，再一個就是目前已經提出來的，采用地錨的形式或者是采用礦車后坡牽引的形式來提高它的掘進時的整體穩定性。 （3）提高整車驅動力提高整車驅動力，增加爬坡的能力和防止掘進機下滑，主要是通過加大整機重量，和加大它行走減速機的功率，提高它的爬坡能力和下山自控能力。（4）改變一運結構改變一運結構，提高物料運輸效率。改變運行結構之前，首先要改變一運的整個刮板的材料和刮板的牙高形式，使一運材料的摩擦力加大；第二方面，一運的相關結構主要是在改善一運的傾角，使一運的運輸料不至于有較大的下滑力，第三方面主要是不至于下山水的沖洗，使運輸料進行回流。矮機身：機身高度小于1.6m窄機身：機身寬度小于2.2m薄煤層：

9、適用于煤層厚度0.8m根據我們總結出的四點方案，目前已經投入實施。2. 實現硬巖的經濟截割 在實現硬巖經濟截割方面，我們強調了六點：（1）優化炮頭設計，改善截齒排布，提高截齒性能，增強導流板耐磨性優化截齒設置，增強截割頭整體的耐磨性，我們目前已經與阜新礦院聯合采用虛擬化樣機的設計技術，對于目前截齒進行優化設計，對于截齒的排布進行優化的相關設計，提高了整體截割部的能力。（2） 科學的增大機身重量和提高截割功率加大掘進機的截割功率，提高單刀的切削力，原來國內的全巖型掘進機通常的截割功率在200kW,那么目前我們從200kW，230、260、280、300、320不斷提高，通過提高截割電機的功率，作

10、為提高整機性能的一個突破口。（3）增加輔助支撐，加強整機截割穩定性（4）改善截齒冷卻條件，降低磨損改善截齒的冷卻條件，降低磨損，這個冷卻條件主要還是指在內噴霧方面的使用（一會我會單獨再講內噴霧系統，我們有幾個研究的課題點）；（5）提高連接部件強度，提高液壓元件的密封性提高連接部件的強度，增強連接件的抗疲勞性，那么目前我們整機的連接部件除了使用通常的達克銹螺栓和施必勞的防松措施，同時我們對于它的防松方式和方法在單一連接部件上采用了三種防松措施，對于連接部件又提出了一些新的熱處理方式，使整機的連接的可靠性得以提高。（6）深入研究小型盤式截割頭技術，深入研究震動截割技術，深入研究壓力水截割技術研究小

11、盤式的截割頭技術，改變截割的方式，這種小型盤式截割頭主要參照目前盾構機的截割方式，試圖通過這種截割機理的改變來提升破巖能力。相同的原理，采用振動截割，就是使炮頭截割的時候加上沖擊式振動，那么通過液壓系統進行緩沖，把我們通常所說的夯的作用運用到全巖的截割當中，真正的實現截割切削全巖巷道，而不是我們目前所碰到的磨削的問題，我們采用這六個方面的研究來改善全巖斷面的掘進的能力。3. 開發多功能一體機開發多功能一體機，目前按照市場需求多功能一體機主要是指兩個方面，一個是掘護式一體機，一個是掘錨一體機。在掘護一體機上，從使用的效果來看，掘護一體化(1)提高安全性，減小空頂區威脅(2)能夠輔助鋪設錨網，減輕

12、工作強度這張圖片是我們已經開發出來的掘護一體機的三維模型，是通過上面的護板支撐頂板，掘進頭在下面進行巷道作業，使整個工作端面的空頂距離減小，得到有效的巷道保障，使工人的安全得到相應的有效保障。這張圖片是這個護板折疊回來以后的三維模型，在這個預緊機除了我們對于平頂巷道的研究以外，目前我們正在研究關于拱頂，斜頂乃至巷道當中又有拱頂又有斜頂又有平頂的情況。目前正在研究一個護板能夠適應多種巷道頂板支護的多功能一體裝置。下面看到的是我們掘錨一體機的三維模型，掘錨一體化(1) 提高掘進工作效率(2) 降低人工作業強度第一張圖片是關于頂板的錨樁。第二張圖片是側幫的錨樁。從目前的這個掘錨一體機來看，上個世紀8

13、0年代國內開始引進，包括美國，加拿大的掘錨一體機，后來使用的效果也不是特別理想。目前主要在連采機上，采用掘錨一體化，得到了推廣和應用，那么從我們的企業研究來看，國外掘錨的整個系統與國內有所不同。一個是他在錨桿的長度和錨桿的直徑以及錨的形式上，三個方面與國內不同，整個系統不一樣。我們目前要結合國內的掘錨系統具體的要求，再結合國外設備的成功使用經驗，推出現在這樣新的裝備。掘錨一體機的推廣和相應的應用。據我們目前測算的數據，應該能提高掘進效率的40%以上。4. 提高掘進面的除塵水平除塵方案(1) 本機除塵目前從內噴霧的作用來說，不僅僅是在降塵，因為我們目前在高瓦斯礦井施工當中，因為瓦斯含量比較高，截

14、齒的發熱以及與巖壁截割產生的火花，都會導致重大災害的發生，有安全的一些相關隱患，因此提高內噴霧使用的穩定性和可靠性，它的必要性非常突出。目前在內噴霧上主要遇到兩個困難：第一個就是噴嘴的堵塞問題；二，就是由于它本身截割部機械結構的問題，必須要采用橡膠格來圈來進行密封。經過長時間設備的運行以后，我們不能準確的判定格來圈的密封效果。那么，就會導致，如果密封不嚴，產生油水混合，導致截割部造成非常大的相關損害。因此他的研究方向一個就是噴嘴的問題，二就是改變他機械結構的問題。目前據我們掌握的情況，比如說平莊的快運公司，一直在穩定的使用相關內噴霧，他們使用的方法就是，按照自己的估計，保守的在兩個月之內更換一

15、次橡膠格來圈。但是呢，操作復雜，效率非常低。我們目前在這些結構方面已經拿出了具體的措施。噴嘴已經更換文丘里噴嘴，相信我們企業在自己的三代機上，內噴霧能夠說是全面的使用并且穩定的使用。 a. 增加環噴系統b. 采用文丘里噴嘴c. 改善內噴水道布置和密封結構(2) 外載除塵a. 采用振弦除塵系統目前我們已經采用的除塵方案是把掘進機本身的除塵系統，也就是指它的環噴（外噴）加上外載的除塵系統（就是我們所說的外掛的，包括盾懸式的、私制的除塵風機），整體形成對掘進端面的除塵方案。那么目前經過改善以后，降塵效果明顯增強，這個里面主要是我們在外噴霧的基礎上增加了環噴，在原來普通噴嘴的基礎上換成了文丘里的防堵噴

16、嘴，使外噴霧的作用得到加強，那么關于它的外載除塵，把原來的濕式除塵改成了振旋式除塵，改變了外載式除塵風機的機理，整個方案都得到了提升。 振弦除塵器原理圖這個圖片是振旋式除塵風機除塵的相關原理，通過對含塵空氣利用纖維三板進行三層過濾，同時把粉塵進行脫水，凈空氣排出，這樣的一個方式作為一個外除塵的裝備。除塵系統方案圖外掛除塵設備在巷道的布置圖我們簡單有這么一個示意，大家看到下面橘黃色的是掘進機目前工作的位置，上面磚黃色的設備是除塵風機，含塵氣體通過這樣一個排氣通道，經過除塵風機的過濾成為潔凈的空氣，這是一個巷道的布置圖，下一個階段我們還要加深在這一方面的研究深度，也就是說我們把除塵系統和目前巷道的

17、進回風系統貫穿起來，通過進回風系統它自身的附加問題，在進回風管道當中加入除塵裝置和裝備，使端面除塵的降塵效果進一步提升，而且能夠節約巷道的運輸通道，不占用大量的空間，目前這個課題已經開始相關立項，在年底之前會有一個新的系統方案出臺。5. 突破智能截割及遠程監控智能截割技術是指巷道斷面的自動化成形技術，主要通過PLC程序發出指令控制液壓系統的控制閥驅動執行部件按程序動作，并通過各傳感器的反饋信息實時調整PLC指令，來完成巷道斷面的自動截割成形。智能截割是指巷道的端面的成型截割程序，及掘進的軌跡成型，這個核心技術包括截割電機的恒功率自動調速和掘進機的機位檢測，及截割全過程的程序控制。也包括遙控操作

18、，截割視頻傳輸和遠程監控幾個方面。遠程監控一般是指利用工業以太網的技術實現對掘進機的遠程操作和實施的相互監控。這兩項技術在2003年以來，國內國外的企業都在不斷的加深加大在技術上的研究，但是目前，幾項比較成熟的相關的技術，一個就是遙控的相關技術，二就是截割電機恒功率自動調速的技術，在這兩項比較成熟的基礎之上還存在著一些沒有達到非常完善使用效果的點，比如說，全過程目前的監控，首先是視頻傳輸，由于斷面的除塵效果差，使得這個斷面的截割頭的位置成像模糊。（所以說截割視頻傳輸是一個方面的問題，那么在它的之外呢，因為傳輸造成的問題，遠程監控就得不到實現，2006年的時候，當時神華的神東礦上了一臺國外進口的

19、是有限操控的技術，還沒有完全達到遠程操控，那么因為它的斷面是不可控，所以把這個遙控器電線和設備鎖到一起去，它的長度只能在五米范圍之內進行操控，所以目前這個監視問題、視頻傳輸問題是個大問題，在這個行業里逐步形成的研究技術基礎上，這是一個在行業當中研究的技術基礎上，我們又加深了關于這個智能操控限制點的智能研究，我們目前看到的是一個工業太網信號傳出傳入的這樣的一個控制圖，顯然來說，這個PSP控制點就是我們終端機的位置，那么它通過這個交換機，通過人機的界面，通過我們在控制室能夠對各種動作各種情況予以監控，剛才我也談到了，）在技術方面碰到的問題，總結來說，存在的問題(1) 難以實現實時定位就是炮頭看不到

20、。(2) 難以實時觀察也就是說視頻傳輸，影像不清，除塵的問題。(3) 需要人員實時維護需要人員實時進行相關的維護。在這個基礎上，我們提出了兩項解決方案，(1) 采用航天導航定位系統和激光定位系統采用航天導航定位系統和激光定位系統對于這個截割頭的位置實現這種盲式監控，也就是說，通過我們對整機相對于陀螺儀的夾角來確定它在斷面的一個相對位置，我們是把航天技術引入到我們這個終端的裝備上來，在其他的領域，這種技術是非常成熟的，包括在一些機器人的行業當中是很成熟的，所以我們是第一個把這種技術引進來，利用這種導航的定位系統來確定這個位置。(2) 采用電控比例閥實現閉環控制對于整機采用了電控的比例閥，實現閉環

21、控制也就是它能夠完全的由電信號來進行驅動，通過電信號來實現各種動作，那么在這兩方面解決了之后，通過我們對斷面其他環節的一些調整，應該說很快智能截割、以及遠程操控的這種裝備就會得以實現。而把掘進機作為一個節點并入整個礦井的監控總線，來實現實時觀察和實時控制的技術就是工業以太網技術。四、主動抑爆系統在掘進機上的應用1.開發機載主動抑爆炸系統的意義 我國目前國有重點煤礦大多屬于瓦斯礦井，高瓦斯礦井和突出礦井占全國礦井總數的44%。煤礦井下瓦斯爆炸、煤塵爆炸會引起巨大的財產損失和重大的人員傷亡。據有關資料統計,煤礦一次死亡10人以上的特大事故中有74%是瓦斯爆炸或瓦斯煤塵爆炸事故。 采取有效技術措施將

22、危險遏制在災害發生前是實現安全生產的重要手段。 2. 我們想重點介紹一下，一個新的主動抑爆系統在掘進機上的相關應用。目前瓦斯治理問題應該是各個煤礦工作的重點。按照目前國家安規的規定，對于瓦斯，各煤礦企業都有一些有效的控制措施和辦法。那么，針對于掘進裝備上自配的一個主動抑爆系統，我們企業在行業當中首次提出，今天也一并在會上跟大家進行交流。主動抑爆系統結構中央處理器后備電源高壓儲能器觸發裝置噴射模塊傳感器3.主動抑爆系統工作原理圖傳感器 捕捉爆炸信號 中央處理器 解析信號 發出信號 高壓蓄能器 5秒 打開閥門 噴射釋放高能抑爆介質 形成抑爆屏障阻斷爆炸的擴散4. 安裝示意圖未采用抑爆裝置的爆炸效果圖采用抑爆裝置的爆炸效果圖主動抑爆系統的工作原理，主要是由傳感器捕捉爆炸的信號，爆炸信號主要是在瓦斯含量上。由中央處理器來解析，并發出信號，通過發出的信號驅動高壓水容器，打開了閥門之后，噴射爆炸釋放的介質，形成抑爆的屏障，阻斷爆炸的擴散。這其中重點提出來的就是由高壓水容器到他推開閥門的這個時間是5秒，這個過程是整個抑爆系統的核心技術。這張圖片是南非科學與工業研究院做的一個