矿山机械课后题答案

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第一章

1、煤岩的机械性质有哪些？

答：煤岩的机械性质指煤岩体受到机械施加的外力时所表现的性质，主要是强度，硬度，弹塑性和脆性，坚硬度，截割阻抗和磨砺性等。

其次章

10.横轴式截割头与纵轴式截割头比较，各有何优缺点？

答：P31--33

横轴式截割头优点：截割头体通过胀套联轴器同减速器输出轴相连，可起过载保护作用。横轴式截割头的截齿数量较多，且按空间螺旋线方式分布在截割头体上，螺旋线的旋向为左截割头右旋，右截割头左旋，这样可使截落的煤岩抛向两个截割头中间，改善截齿的受力状况，提高装载效果。

缺点：横轴式截割头的形状近似为半椭圆球体，不易切出光滑轮廓的巷道，也不能利用截割头开水沟和挖柱窝。

横轴式截割头转速高、齿数较多，且不被煤岩体所包埋，因而产尘量较多。纵轴式截割头优点：纵轴式截割头结构简单，简单实现内喷雾，较易切出光滑轮廓的巷道，便于用截割头开水沟和挖柱窝。截割头上既可安装扁形截齿，也可安装锥形截齿。纵轴式截割头是埋在被切煤岩中工作的，且转速低，故而产尘量较少。缺点：纵轴式截割头破碎的煤岩向两侧堆积，需用截割头在工作面下部进行辅助装载作业，影响装载效果。

补：常用的装载机械有哪些区别是什么

1、耙斗装载机2、铲斗装载机3、扒爪装载机5、扒爪立爪装载机区别主要答组成及工作原理（p18~28）

第三章

2、什么是普采、综采？其工作面各配置了那些设备？

机械化采煤工作面的配套设备主要由双（单）滚筒采煤机、刮板输送机及支护设备等组成。依照支护设备机械化程度的不同分为：支护设备采用单体金属摩擦支柱时，成为普采工作面（简称普采）；若采用单体液压支护时成高档普采工作面（简称高档普采）；若采用液压支架支护时，称综合机械化采煤工作面（简称综采）。普采工作面是工作面支护为单体支柱与铰接顶梁工作面安装刮板输送机及采煤机，普采工作面不能实现采面连续化。综采工作面是工作面支护为综采液压支架，工作面安装刮板输送机及采煤机，可以实现采煤连续化。

综采设备主要指液压支架、双滚筒采煤机、刮板运输机等普采设备主要指单体金属摩擦支柱、采煤机、刮板运输机等

5、螺旋滚筒的主要结构和参数，其转向和旋向有何要求？

主要结构：螺旋叶片、端盘、齿座、喷嘴、铜毂、截齿等。主要参数：滚筒直径、宽度、螺旋叶片参数。

转向和旋向要求:对逆时针方向旋转的滚筒，叶片应为左旋；顺时针方向旋转的滚筒，叶片应为右旋。

7.截齿的种类有哪些？（见73页）

采煤机使用的截齿主要有扁形截齿和锥形截齿两种。扁形截齿是沿滚筒径向安装在螺旋

叶片和端盘的齿座中的，故又称径向截齿。这种截齿适用于截割各种硬度的煤，包括坚硬煤和黏性煤。锥形截齿的刀体安装方向接近于滚筒的切线，又称为切向截齿。这种截齿一般在脆性煤和节理发达的煤层中具有良好的截割性能。锥形截齿结构简单，制造简单。从原理上讲，截煤时锥形截齿可以绕轴线自转而自动磨锐。

23、无链行走机构有哪几种？各有何特点？（P81—P85）

销轨式、齿轨式、链轨式

补、常见采煤机类型有哪些？（见57页）

答：常见的采煤机的类型有：滚筒采煤机、刨煤机、连续采煤机。

滚筒采煤机能适应较繁杂的顶、地板地质条件，调高范围大，因而得到广泛应用。刨煤机对煤层地质条件要求较严，特别是在煤质松软，顶、地板条件好时的薄煤层应优先采用。连续采煤机是房柱式（短壁）采煤法的主要设备，适应截高0.8~6.0m的煤层。

第四章单体支柱设备

7、说明放顶支柱的功用和工作原理。

答：放顶支柱主要用于煤层厚度变化较小，顶、底板较平整，顶板中等稳定以上，煤层倾角小于15°，截割高度为0.6～0.8m，全部垮落法管理顶板和缓慢下沉顶板的工作面。采取放倒防滑措施后，亦可用于倾角15°～25°的中厚煤层工作面。

放顶支柱的工作原理是：

（1）升柱。升柱时，把把操纵阀的手柄扳到升柱位置，从泵站来的高压液体经控制阀进入支柱的下腔，使立柱活柱升起支撑顶板；同时，立柱上腔的液体通过工作面总回液管回到油箱。

（2）推移输送机。把操纵阀的手柄扳到移溜位置，高压液体即进入推移液压缸的活塞

腔，使千斤顶的活塞杆伸出，推动输送机前移；同时，活塞杆腔内的液体经总回

液管回到油箱。

（3）降柱。把操作阀手柄扳到降柱位置，高压液体即在进入立柱上腔的同时，开启控

制阀中的液控单向阀，使立柱活柱回缩。

（4）立柱前移。降柱后把操作阀手柄扳至移柱位置，高压液体即进入推移液压缸活塞

杆腔，使活塞回缩，支柱即以输送机为支点被拉前移。（参照120页图4-7）

补1．常用的单体支护设备有哪些？

答：单体支护设备包括木支柱、金属摩擦支柱、单体液压支柱及切顶支柱。

单体液压支柱分为活塞式和悬浮式两种。活塞式单体液压支柱又分内注式和外注式两

种，内注式单体液压支柱是在人力作用下，靠支柱内部液体循环达到支撑顶板的作用。外注式液压单体支柱是由工作面乳化液泵站供给支柱压力液来支撑顶板的，工作循环包括生柱与支撑、承载、卸载回柱3个过程。

切顶支柱是用垮落法放顶时支设于采煤工作面与采空区交界限上专为放顶而安设的特

种支柱。主要用于煤层厚度变化较小，顶、底板较平整，顶板中等稳定以上，煤层倾角小于15°，截割高度为0.6~0.8m，全部垮落法管理顶板和缓慢下沉顶板的工作面。

补2：单体液压支柱的工作过程

①升柱和初撑②承载和溢流③卸载和回柱

单体液压支柱共分为两类：活塞式单体液压支柱（内注式单体液压支柱、外注式单体液压支柱）和悬浮式单体液压支柱（单伸缩悬浮式单体液压支柱、双伸缩悬浮式单体液压支柱）。外注式单体液压支柱工作过程：①升柱与初撑：升柱与初撑时，用注液枪插入支柱三用阀的注液孔中，然后操作注液枪手把，从乳化液泵站来的高压液体由三用阀中的单向阀进入支柱下腔，活柱升起。当支柱撑紧顶板不再升高时，松开注液枪手把，拔出注液枪。这时，支柱内腔的压力为泵站压力，支柱给予顶板的支撑力为初撑力。

②承载和溢流：当顶板压力超过三用阀中安全阀限定的工作阻力时，安全阀开启，液体外溢，支柱内腔压力随之降低，支柱下缩。当支柱所受载荷低于额定工作阻力时，安全阀关闭，腔内液体中止外溢。由于上述现象在支柱支护过程中重复出现，因此支柱的载荷始终保持在额定工作阻力左右。

③卸载和回柱：扳动卸载手把开启卸载阀，柱内的工作液体排出柱外，活柱在自重和复位弹簧的作用下缩回，完成卸载降柱过程。

补3：常用的三用阀由哪些阀组成。

三用阀由单用阀、安全阀和卸载阀组装而成，分别承受支柱的注液升柱，过载保护和卸载降注功能。

第五章液压支架

1、试述液压支架的用途和分类

液压支架是在金属摩擦支柱的和单体液压支柱等基础上发展起来的，以高压液体为动力，由液压缸、液压控制阀与一些金属结构件组合而成的采煤工作面机械化支护设备。它与滚筒采煤机、可弯曲刮板输送机、转载机及带式输送机等形成一个有机的整体，实现了包括采、支、运等主要工序的综合机械化采煤工艺。

液压支架的种类好多，常用的分类方法包括：按其对顶板的支护方式和结构特点不同，可分为支撑式、掩护式和支撑掩护式；按适用工作面截高范围，可分为薄煤层支架、中厚煤层支架和大采高支架；按液压支架在工作面的位置，可分为工作面支架、过渡支架和端头支架；按适用采煤方法，可分为一次采全高支架、放顶煤支架、铺网支架和填充支架；按控制方式，可分为本架控制支架、邻架控制支架和成组控制支架。

3、试述液压支架的工作原理

支架的主要动作有升架、降架、推移输送机和移架。这些动作是利用乳化液泵站提供的高压液体，通过液压控制系统控制不同功能的液压缸来完成的。每架支架的液压管路都与工作面主管路并联，形成各自独立的液压系统，其中，液控单向阀和安全阀设在本架内，操纵阀可设在本架或邻架内，前者为本架操作，后者为邻架操作。试述液压支架的用途和分类。

液压支架是在金属摩擦支柱的和单体液压支柱等基础上发展起来的，以高压液体为动力，由液压缸、液压控制阀与一些金属结构件组合而成的采煤工作面机械化支护设备。它与滚筒采煤机、可弯曲刮板输送机、转载机及带式输送机等形成一个有机的整体，实现了包括采、支、运等主要工序的综合机械化采煤工艺。

液压支架的种类好多，常用的分类方法包括：按其对顶板的支护方式和结构特点不同，可分为支撑式、掩护式和支撑掩护式；按适用工作面截高范围，可分为薄煤层支架、中厚煤层支架和大采高支架；按液压支架在工作面的位置，可分为工作面支架、过渡支架和端头支架；

按适用采煤方法，可分为一次采全高支架、放顶煤支架、铺网支架和填充支架；按控制方式，可分为本架控制支架、邻架控制支架和成组控制支架。

4、支撑式、掩护式、支撑掩护式液压支架在结构和性能上各有哪些特点？

支撑式支架的结构特点是：顶梁较长，其长度多在4m左右；立柱多，一般4-6根，且垂直支撑，支架后部设备的复位装置和挡矸装置，以平衡水平推力和防止矸石窜入支架的工作空间内。

支撑式支架的支护性能是：支撑力大，且作用点在支架的中后部，故切顶性能好；对顶板重复支撑的次数多，简单把本来完整的顶板压碎，抗水平载荷能力差，稳定性差，护矸能力差，矸石易窜入工作空间；支架的工作空间和通风断面大；应用于缓倾斜，顶板稳定的薄与中厚煤层。

掩护式支架的结构特点是：有一个较宽的掩护梁，以挡住采空区的矸石进入作业空间，其掩护梁的上端与顶梁的铰接，下端通过前、后连杆与底座连接；底座，前、后连杆和掩护梁形成四连杆机构，以保持稳定的梁端距和承受水平推力；立柱的的支撑力间接作用于顶梁或直接作用与顶梁上；掩护式支架的立柱较少，且为倾斜布置，以增加支架的调高范围，支架的两侧有活动侧护板，可以把架间密封；寻常顶梁较短，一般为3.0毫米左右。

支撑掩护式支架的支护性能是：支撑力较小，切顶性能差；但由于顶梁短，支撑力集中在靠近煤壁的顶板上，所以支护强度较大且均匀，掩护性好，能承受较大水平推力。对顶板反复支撑的次数少，能带压移架；但由于顶梁短，立柱倾斜布置，故作业空间和通风断面小。

支撑掩护式液压支架的结构特点为：顶梁由前梁和主梁组成，顶梁长，有整体刚性和分体交接两种，有些顶梁带外伸或内伸的伸缩量；立柱为两排，可前倾或后倾，四根立柱支撑在顶梁（掩护梁）和底座之间；掩护梁的上端和顶梁铰接，下端用连杆与底座相连；多数支架有双人行通道，通风断面大，支撑合力在顶梁后部，支撑力大，切顶能力强，底座为整体刚性结构件，有底封式和底开式两种；支架的立柱倾斜度小，支撑效率高，但调高范围较小，适应煤层厚度的变化的能力不如掩护式液压支架；工作中前、后排立柱受载经常不均，在同样煤层地质条件下，要求其工作阻力和支护强度应高于掩护式液压支架，液压系统中的动力缸和控制元件多，操作较繁杂，影响移驾速度。

补1、煤工作面围岩顶底板的构成。

采场围岩的顶、底板依照它和煤层的不同位置，可分为伪顶、直接顶、基本顶、直接底、基本底等。

补2、三软煤层是什么？

所谓“三软〞，即顶板软，易冒落；煤层软，易片帮；底板软，底板允许的比压小于6MPa。

补3、什么是液压支架的四连杆机构？

液压支架的掩护梁与底座之间用前、后连杆连接形成四连杆机构。四连杆机构的作用概括起来有两个：其一是当支架升降时，借助四连杆机构可使支架顶梁前端点的运动轨迹呈近似双纽线，从而使支架顶梁前端点与煤壁间距离的变化大大减少，提高了管理顶板的性能；其二是使支架能承受较大的水平力。

连杆机构有两种结构：一种是前、后连杆都为单杆式；另一种是后连杆为整体铸钢件或焊接件，前连杆为左、右分置的单杆铸钢件或焊接件，这样可增大支架的有效利用空间。

第六章采煤工作面设备配套的原则

1、采煤工作面设备配套的原则

（一）采煤机与输送机性能配套

工作面刮板输送机的结构形式及附件必需与采煤机的结构形式相匹配。如采煤机的行走机构与输送机之间的联系和啮合方式相匹配；采煤机自开切口的摇臂长度与输

送机机头、机尾的长度相匹配；采煤机下切深度要求与输送机机头、机尾的高度相

匹配，以及是否连锁控制等。

（二）输送机与液压支架性能配套

液压支架的底座和推移装置与输送机机头、机尾和中部槽的连接及运用方式（如即时支护还是滞后支护）相匹配；输送机与液压支架的防滑性能与煤层倾角大小相适应。

（三）采煤机与液压支架性能配套

采煤机的截高范围与液压支架或单体液压支柱的最大高度和最小高度相适应；采煤机截深与液压支架推移步距相适应，推移液压缸的行程一般应超过截深100~200mm。

液压支架的移架速度与采煤机行走速度配套。液压支架沿工作面长度的移架速度应能跟上采煤机的工作行走速度，否则采煤机后面的空顶面积将增大，易造成梁端顶板的冒落，并影响工作面的正常生产

第七章刮板输送机

2、