《矿山机械》教案.docx

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《矿山机械》教案

绪论

矿山机械在煤炭生产中占有非常重要的地位。

新中国成立以来，特别是改革开放20多年来，我国越来越多的矿山使用了综合机械化采煤设备和大型掘进设备，国有重点煤矿的机械化程度由改革开放初期的30%提高到80%以上，采煤机械化的迅速发展极大地改善了煤矿生产条件，降低了工人的劳动强度，提高了工作效率，大大降低了生产成本，为煤矿安全生产提供了必要的条件，对于迅速提高我国原煤产量，促进煤炭工业的整体发展起到了极其重要的作用。

矿山机械种类繁多，应用范围很广，通常分为采掘机械，运输与提升机械，流体机械三大部分。

第一篇流体力学和液压传动基础

▲教学目的：

使学员了解流体力学在煤矿生产（矿山机械）中的应用。

▲教学重点：

1、流体力学基础

2、液压传动基础

3、液压传动系统

▲教学难点：

1、流体力学基础

2、液压传动基础

3、液压传动系统

▲教学方法：

指导阅读＋讲授＋讨论

▲教学过程：

1、流体力学是力学的一个分支，是研究流体静止和运动的力学规律以及流体与固体之间相互作用的一门应用科学。

流体力学在煤矿生产中的应用非常广泛，是矿井通风、排水、水力开采、水力运输、液压传动与气压传动的理论基础。

2、液压传动是在流体力学、工程力学和机械制造技术基础上发展起来的一门应用技术，它是利用液体的压力能传递能量的传动方式。

被广泛地应用于工程机械中。

目前，煤矿采掘机械中多数采用了液压传动。

3、液压泵是液压传动系统中的动力元件。

它将原动机输出的机械能转化为工作液体的压力能，向系统提供一定流量的压力液体。

由于大多数工作液体都是矿物油类，故液压泵又称为油泵。

主要有：

齿轮泵、叶片泵和柱塞泵三种。

4、液压马达和液压缸总称液动机或液压执行机构，是将液压泵输给的液压能转变为机械能驱动工作机构做功，它们都是能量转换装置。

液压马达实现旋转运动，输出机械能的形式是扭矩和转速；而液压缸是实现往复直线运动或回转摆动，输出机械能的形式是力和速度或扭矩和角速度。

5、液压控制阀是液压系统的控制元件，用以控制工作液体的压力、调节流量、改变流向，从而满足工作机构实现不同工作循环所要求的力或力矩、运动速度和运动方向。

液压控制阀应用数量大，结构类型多。

主要有方法控制阀、压力控制阀、流量控制阀等。

6、液压辅助元件包括油管、管接头、油箱、热交换器、滤油器、蓄能器、密封装置、仪表等。

从液压传动原理来看它们是起辅助作用，但从保证液压系统正常工作和良好的工作性能来看都是非常重要的，因此必须给予足够的重视。

7、液压传动系统是根据工作机械的传动要求，将一定数量和不同类型的液压元件按一定的方式组合起来，构成一个完整的工作体系，简称液压系统。

各种液压传动机械，尽管其液压系统各不相同，但都是由若干个液压基本回路组成。

第二篇采掘机械

▲教学目的：

使学生获得矿山采掘机械的基本知识和基本操作、维护、故障诊断及处理方面的技能。

▲教学重点：

1、采煤机械

2、液压支护设备

3、掘进机械

▲教学难点：

1、采煤机械

2、液压支护设备

3、掘进机械

▲教学方法：

指导阅读＋讲授＋讨论

▲教学过程：

采掘机械按作用不同分为采煤机械，掘进机械，装载机械和液压支护设备。

1、采煤机械

采煤机械主要用于采煤工作面，实现落煤，装煤的机械化。

常见的类型有：

（1）滚筒式采煤机这种采煤机又可分为单滚筒和双滚筒，有键牵引和无键牵引，液压牵引和电牵引采煤机。

滚筒式采煤机骑行在采煤工作面刮板输送机的溜槽上并沿着工作面往复运动；滚筒连续旋转，实现落煤，并把煤装到刮板输送机上运出工作面。

（2）连续采煤机这种采煤机不同于滚筒式采煤机，它具有履带式行走机构和滚筒式工作机构，滚筒的宽度较大于且位于机身前面，采用多台电动机驱动。

行走机构能够沿煤层底版向前，向后，转弯行走，可实现无级调速；工作机构可随悬臂一起上下摆动完成落煤，装载机构完成装煤。

连续采煤机生产能力大，效率高，主要用于房柱式采煤。

2、掘进机械

掘进机械是用于开凿巷道的机械，按巷道掘进方法的不同大型掘进机械可分为凿岩台车和掘进机。

（1）凿岩台车是一种钻孔设备，能将一台或数台高效能的凿岩机连同推进装置一起安装在钻臂导轨上，并配以行走机构，使凿岩作业实现机械化。

凿岩台车和凿岩机相比工效可以提高2~4倍。

（2）掘进机使用在巷道掘进中，能使破落煤层，装载运输，喷雾灭尘等工序同时进行，实现了掘进机械化。

掘进机可分为部分端面掘进机和全断面掘进机两类。

部分断面掘进机主要用于掘进煤和半煤岩巷道，而全断面掘进机主要用于掘进岩石巷道。

3、装载机械

装载机械是将破落的煤或岩石装入矿车或巷道输送机，实现装载机械化。

常见的类型有：

（1）铲斗装载机铲斗装载机有行走机构，能依靠铲斗铲取岩石，然后将岩石卸入矿车或其他运输设备。

铲斗装载机构造简单,可以装载块度较大且坚硬的岩石,按其卸载方式可分为后卸载式和侧卸载式两种.

（2）耙斗装载机它是利用绞车和钢丝绳拖动一个耙斗,耙取岩石装入矿车的机械,可用于平巷,上下山及拐弯巷道,使用范围广,特别适用于倾角5度~10度倾斜巷道.

4.、支护设备

支护设备用于对采煤工作面的顶板进行支撑和管理,以维护正常工作空间并保护工作面内的机器和人员的安全.支护设备的类型主要有:

（1）液压支架液压支架是以高压液体为动力,由金属构体和若干液压元件组成.液压支架能实现对顶板的支撑,切顶,移架和推移输送机等工序的机械化.液压支架与采煤机,工作面输送机组成工作面的“综采”设备.

（2）单体支柱单体支柱又分为金属摩擦支柱和液压支柱,它们分别与铰接顶梁组成支架,实现对工作面顶板的支护和管理.采用单体支柱支护仍可依靠人工操作,劳动强度大,安全性较差.常用单体液压支柱,铰接顶梁与采煤机,工作面刮板输送机组成“高档普采”设备.

5、乳化液泵站

乳化液泵站由乳化液泵和乳化液箱组成,是向综合采工作面的液压支架或高档普采工作面的外注式单体液压支柱输送高压乳化液的动力源.乳化液泵站一般设在工作面运输平巷内,远距离向工作面供液.

第三篇运输与提升机械

▲教学目的：

使学生获得矿山运输与提升机械的基本知识和基本操作、维护、故障诊断及处理方面的技能。

▲教学重点：

1、刮板输送机

2、带式输送机

3、采区提升设备

▲教学难点：

1、刮板输送机

2、带式输送机

3、采区提升设备

▲教学方法：

指导阅读＋讲授＋讨论

▲教学过程：

矿山运输与提升机械,承担着运输煤炭,矸石,材料设备以及运送工作人员的任务.运输提升系统是煤矿生产的“动脉”.

矿山运输与提升机械按设备安装地点的不同可分为提升机械和运输机械;按其动作方式不同可分为连续动作式和周期动作式运输设备;按用途不同可分为主要运输和辅助运输设备.

1、提升机械

提升机械属于周期动作式运输机械,它利用提升机或绞车滚筒上的钢丝绳牵引提升容器,在井筒内或巷道内往返运行,完成提升煤炭,矸石及升降人员,设备等任务.提升机械可分为矿井提升机械和采区提升机械.

（1）矿井提升机械：

是提升机械的重要组成部分，它安装于地面，靠提升机滚筒上的钢丝绳牵引提升容器在井筒内往返运行完成提升任务，服务于整个矿井。

提升机的滚筒直径一般在2m以上。

主井提升设备完成提煤任务，副井提升设备完成提升矸石、升降人员、设备和材料的运输任务。

（2）采区提升机械：

常采用滚筒直径小于2m的绞车,并安装于井下采区的硐室，利用绞车滚筒上的钢丝绳牵引一组矿车在采区上山或下山巷道内往返运行，完成提升任务，常作为采区辅助运输设备。

2、运输机械

主要用于水平或倾斜巷道中的煤炭及辅助运输。

连续动作式运输机械指设备启动后，能连续不断地运送货载。

其类型有：

（1）输送机：

又分为刮板输送机和带式输送机。

刮板输送机主要用于采煤工作面，带式运输机主要用于倾角小于17°的运输巷道，完成运输煤炭的任务。

带式输送机还可以用于斜井井筒，作为提升设备，完成提升煤炭、运送人员的任务。

（2）无极绳运输机械：

运输方式是将货载装在矿车中，用无极连续运转的钢丝绳连接并牵引矿车在轨道上运行，完成货载运输。

它主要用于井下或地面水平运输及倾角小于10°的斜巷运输。

周期动作式运输机械是以一定的循环方式周期地运送货载，在运输中需经常控制其运行方向。

常用的类型有：

（1）电机车运输机械：

这种运输设备用电机车牵引一组矿车在轨道上往返周期性地运送货载，主要用于井下运输大巷和地面水平运输。

（2）有极绳运输机械：

这种运输设备利用小绞车滚筒上的钢丝绳牵引单个或一组矿车在轨道上往返周期性地运送货载，多用于井下倾斜巷道的辅助运输。

（3）单轨吊车：

这种运输设备用吊挂车辆，并悬吊于巷道上方的工字型单轨上运行，以摩擦轮绞车做动力装置，通过钢丝绳牵引单轨吊车运送货载。

单轨吊车多作为综合机械化采煤工作面的辅助运输机械。

（4）卡轨车：

这种运输设备是用摩擦轮绞车带动钢丝绳并牵引卡轨车在底版轨道上行走完成运输任务。

卡轨车辆除有普通的行走轮以外，还装有卡轨轮，其作用是卡住轨道，使车轮不脱离轨道，多作为综合机械化采煤工作面的辅助运输机械。

第四篇流体机械

▲教学目的：

使学生获得矿山流体机械的基本知识和基本操作、维护、故障诊断及处理方面的技能。

▲教学重点：

1、矿井排水设备

2、通风设备

▲教学难点：

1、矿井排水设备

2、通风设备

▲教学方法：

指导阅读＋讲授＋讨论

▲教学过程：

流体机械是指以水或者空气为工作介质的矿山机械，包括排水设备、通风设备和空气压缩设备，它们都是矿山大型固定设备。

1、排水设备

水泵是矿井排水设备的主要组成部分，它的作用是将矿井中的涌水及时排送至地面，为井下创造良好的工作环境，确保安全生产。

矿井排水设备又分为固定式和移动式。

固定式排水设备一般服务于整个矿井，为主排水设备。

主水泵采用D型离心式水泵，水泵的排水能力应符合《煤矿安全规程》的要求。

2、通风设备

通风机是矿井通风设备的主要组成部分，它是矿井的“肝脏”。

其作用是向井下输送新鲜空气，稀释和排出有毒、有害气体，调节井下所需风量、湿度和温度，使井下具有良好的工作条件，保证安全生产。

通风机可分为主要通风机和局部通风机。

主要通风机服务于整个矿井，局部通风机是负责掘进工作面或井下局部工作地点的通风。

常用的通风机有离心式风机和轴流式风机两种类型。

3、空气压缩设备

空气压缩设备是指压缩和输送气体的整套设备，其中最主要的是空气压缩机。

空气压缩机对空气进行压缩，当压力升高到规定值后排入风包，经风包排出来的压缩气体沿管道送到井下，供风动工具使用或送到其他使用压缩气体的地点。

常用的空气压缩机为L系列活塞式空气压缩机。

我国的矿山机械在自主研发的基础上，不断吸收国外的先进技术,在设计和制造方面发展很快，生产出了先进的机械设备,基本满足了我国煤矿机械化的生产需要，而且部分矿山机械出口国外。

展望矿山机械的发展趋势,先进性主要体现在以下几个方面：

①设备高效化、大型化：

机械设备工作能力，运行速度和拖动电动机的功率不断增大，效率不断提高；②控制自动化：

机械设备采用先进的自动控制,电液控制和动态监测监控技术，实现软启动和自动调速；③技术先进化：

随着科学技术的发展,能将先进的科学技术应用于矿山机械的设计，制造和维修等方面；④安全可靠：

设备具有完善的保护系统,运行安全可靠,以满足煤矿生产的要求。

矿山机械的适用面广，种类很多，学习时首先要了解各种机械的作用、工作原理、基本类型和适用范围，并进一步掌握其结构特点，使用维护等方面的知识。

教学过程中结合实物、模型或通过现场实习，跟班劳动，把理论教学与实践教学有机结合。

通过系统学习后，使学生获得矿山采掘、运输、提升和流体机械的基本知识和基本操作、维护、故障诊断及处理方面的技能。