三种煤矿井下装载机的性能分析

尹晓明

【摘 要】介绍了煤矿井下常用的3种装载机的工作原理和组成结构，以及各自的工作特点，并对它们的使用性能进行了详细分析。

【关键词】装载机；性能分析；改进

0.前言

目前煤矿井下巷道掘进，主要采用钻爆法，将爆破下来的煤或岩石装入矿车或输送机中运走，因此就必须进行装载作业，装载作业是掘进过程中最繁重和最费工时的工序，其劳动量约占掘进循环劳动量的40%～70%，采用机械装载，对减轻煤矿职工劳动强度、提高掘进效率、降低费用具有十分重要的意义。笔者所在的皖北煤电集团祁东煤矿，是一座高产高效的现代化矿井，年产原煤200多万吨，该矿自建矿以来，非常重视掘进机械化装载工作，先后引进了3种不同类型的装载机在矿井使用，即P系列耙斗装载机、ZMC30型铲斗装载机和ZMZ45型蟹爪式装载机，这几种装载机工作原理和组成结构各不相同，也有其各自的工作特点，但均取得了较好的使用效果，下面对这几种装载机的性能作简要分析，以供其他用户借鉴。

1.作业环境对装载机的要求

（1）装载能力大，即要求斗容量大或能连续装载。

（2）结构简单，坚固耐用，操作简单，维修方便。

（3）行动灵活，便于调动，能在弯曲巷道中工作。

（4）适应性强，要求能装载各种不同块度的货物及在一定角度的倾斜巷道内进行装载。

（5）设备造价低，运转费用少。

2.工作原理及组成结构

2.1耙斗装载机

祁东矿使用的P系列耙斗装载机是钢丝绳牵引行星轮式装载机，主要由耙斗、台车、绞车、机槽和辅助装置等组成，耙斗容量由0.15mm2、0.3mm2和0.6mm23种，以适应不同的巷道断面和工作环境，耙斗装载机工作时，由两台绞车牵引两根钢丝绳拖动耙斗循环往复装载，耙斗在装载过程中，阻力较大，运动速度慢，返回行程中，阻力较小，运动速度快，以减少空运转时间，耙斗装载机的行走机构为轨轮式，移动时需要借助外力或用绞车自行牵引。

2.2铲斗装载机

铲斗装载机种类较多，按其卸载位置可分为后卸式和侧卸式两种，该矿使用的为ZMC30型全液压侧卸式铲斗装载机，它主要由工作机构、液压系统、履带行走部、箱体、操作台和电气系统六大部分组成，工作机构由铲斗、铲斗臂、侧卸油缸、拉斗油缸、举铲油缸等组成，装载机工作时，由司机操作三个油缸，借助履带将铲斗插人货物内，抬起后退至卸载位置，将货物装入矿车或输送机内。

2.3蟹爪式装载机

该矿使用的ZMZ45型全液压蟹爪式装载机；主要由装载部、输送部、行走部、主体部、电气系统等五大部分组成，它的主要工作机构是两套蟹爪装置，机器工作时司机开动履带行走机构驶向煤堆，使蟹爪装置的齿尖插入煤堆中，左右两个蟹爪交替运行，把铲板上的货物扒入转载机构中，再由转载机将货物向矿车或巷道输送机卸载，转载机机尾部能够升降和左右摆动，以适应不同后配套运输系统的需要。

3.使用性能比较

3.1装载能力

耙斗装载机和铲斗式装载机有几种不同规格的产品，耙（铲）斗容量与主机配套，可根据巷道工作条件合理选用，以达到最佳工作状态。同规格的产品因蟹爪式装载机能够实现连续装载，故装载能力理论上比其他两种大，但实际装载能力受所装煤岩类型、块度、巷道底板条件、装载距离以及司机操作熟练程度等各种因素制约，实际装载能力较理论值低，但几种装载机都能够满足巷道施工需要。

3.2安全使用性能

从实际使用效果看，蟹爪式装载机由于工作时连续推进或后退，且速度较慢，安全性能优于其他两种装载机；铲斗装载机行走速度快，工作时要防止触及人员和设备造成事故；耙斗装载机引发事故较多，主要原因有：设备操作不当、工作范围内有人作业、安全设施不齐全等，使用过程中要加强对装载机的安全管理。煤矿井下装载机安全管理的重点是：①在扒装范围内严禁有人作业；②开车前预警信号要灵敏可靠；③停机时启动器要处于断开位置，防止有人误操作；④保护好随机电缆，以防电缆漏电伤人；⑤作业场所要有足够的照明；⑥转载点必须设置防尘设施。此外，还要做好司机的安全防护，以防耙斗出槽造成人身事故。

3.3操作性能

耙装机操作时只需操作两个手把，具有结构简单、操作方便的特点，但放炮后必须打眼或利用残炮眼固定绳楔，耙取巷道两侧货物时，还要求左右移动尾轮，当距离货物较远时，必须及时移动扒装机，装载前的辅助工作量较大；相反铲斗式装载机和蟹爪式装载机由于自身有行走机构，调动灵活，放炮后可直接扒取货物，操作非常简便，同时，人员在司机座位置进行操作，工作环境好，安全系数高。

3.4对巷道的适应性

①对岩石货物的适应性：根据井下实际使用经验，在扒装中硬岩石时，以耙斗装载机性能最好，铲斗式装载机次之，蟹爪式装载机效果最差；②对巷道坡度的适应性：耙斗装载机在采取特殊措施的前提下，可使用在30°以下的倾斜上下山掘进，而其他两种装载机只能适应于水平或倾角小于10°的巷道；③对弯曲巷道的适应性：由于侧卸式铲斗装载机体积小、机动性好，装载距离受限因素少，完全可在拐弯巷道中使用，耙斗装载机经过分段装载，也可实现拐弯巷道的货物装运，但操作不便，装载效率大大降低，蟹爪式装载机在弯曲巷道中后路运输困难，基本不能用于改向度数大的巷道；④对煤与瓦斯突出巷道的适应性：根据《煤矿安全规程》的相关规定，在高瓦斯区域、煤与瓦斯突出危险区域的煤巷掘进工作面，严禁使用钢丝绳牵引的装载机。而铲斗式和蟹爪式两种装载机电气系统全部为防爆结构，能够应用于煤矿井下高瓦斯和煤与瓦斯突出危险区域。

3.5辅助功能

铲斗式装载机除能进行装载作业外，还可用铲斗举起重物，以及在工作面短距离运送材料，并且具有良好的卧底清帮性能，辅助功能优于其它类型机，能真正实现“一机多用”；蟹爪式装载机也能够卧底及进行短距离转运物料，但操作起来没有铲装机方便；耙斗装载机则基本上没有其它功能。此外，铲装机和蟹装机因自身有行走机构，还可以用于高度不足或无运输轨道的巷道中，此特征对设备的安装拆除具有非常重要的现实意义。

4.需要改进的部分

耙装机无自行装置，如能利用现有动力，在耙斗不工作时驱动行走轮自行牵引，则使用效果较为方便；铲装机工作时需来回频繁移动，而随机电缆拖放装置使用效果差，经常需要人工拖曳电缆，建议予以改进；蟹爪式装载机工作时有效行程较短，如能配备转载机构，则可避免频繁延伸后配套运输机，使用效率将大大提高。

5.结论

上述3种装载机工作原理和结构特征各不相同，也都有各自的优缺点，在该矿得以成功使用，主要在于设备的合理选用、正确操作、精心维护以及相应管理制度和安全防护措施的贯彻落实，使其发挥最大效能，从而提高煤矿企业机械化装载水平。