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本书比较全面、系统地介绍了煤矿井下采掘机械与支护设备的结构组成、工作原理、性能参数、选型原则、配套关系和设计方法。全书共分三篇，第一篇采煤机械，第二篇采煤工作面支护设备，第三篇掘进机械。本书注重课程体系和专业特点，取材方面力图反映国内外采掘机械与支护设备的新成果、新技术和发展趋势，注重理论与实践相结合、基础知识与实用技术相结合。本书为高等学校机械工程、机械设计制造及其自动化、采矿工程等专业采掘机械与支护设备课程的教学用书，也可供从事采掘机械与支护设备设计、制造、使用与维护的工程技术人员参考。

本书2011年入选“高等教育(矿业)‘十二五’规划教材”,并根据其建设要求编写而成。

我国是世界上最大的煤炭生产和消费国。煤炭在我国一次能源生产和消费结构中一直占三分之二左右,是支撑我国经济社会发展最稳定的能源。我国的资源赋存特点决定了在未来较长时期内,煤炭仍将是我国的主要能源。改革开放30多年来,特别是近10多年来,我国煤炭工业实现了快速发展。煤炭市场化改革取得重大进展,结构调整步伐加快,自主创新能力增强,煤炭产量大幅增长,矿区环境恢复与治理机制基本建立,煤矿安全生产形势稳定好转,为保障国家能源安全稳定供应和国民经济发展做出了巨大贡献。

“十二五”规划指出:“要发展先进装备制造业,促进制造业由大变强。完善依托国家重点工程发展重大技术装备政策。”振兴采掘装备业是振兴我国装备制造业的重要任务之一。我国采掘装备行业紧紧围绕中国煤炭工业的发展方向和高产高效矿井建设的实际需要,瞄准国际先进水平,注重引进与吸收国外先进机电一体化、智能化、自动化控制技术,将其应用于我国煤矿机械装备上。应重点做好采掘机械装备基础理论研究,高效开采自动化、智能化成套技术与装备开发,复杂难采煤层高效开采成套装备技术开发,中小型矿井综合机械化开采技术与装备开发等工作,以应对21世纪我国能源面临的巨大挑战。

本书自第一次出版已有近10年的时间了。经过多年的教学实践,且随着矿山机械的快速发展,使用本教材的教师提出了许多宝贵的意见和建议,因此有必要对教材进行修订。修订是结合我们多年的教学和科研实践以及采用本书作为教材的兄弟院校的反馈意见进行的。

本次修订主要进行了以下几方面的工作:

(1)立足于全书的系统性,将原书采煤机械篇的第三章、第四章和第五章合并为“滚筒采煤机”一章,使得全书体系更为统一。删除了“采煤机试验”一章,大幅删减了液压调速采煤机的内容,增加了电气调速采煤机的内容。

(2)根据钻式采煤机在极薄煤层开采中获得成功应用的实际,增加了“钻式采煤机”一章。增加了连续采煤机、刨煤机适应条件及其配套设备的相关内容。

(3)采煤工作面支护设备篇增加了特大采高液压支架、充填支架的相关内容,增加了“液压支架控制系统”一节。

(4)将分散在采煤机械和支护设备篇的选型内容合并、完善为单列一章“综采工作面设备选型与配套”。

(5)掘进机械篇将“扒爪装载机”、“立爪装载机”、“扒立爪装载机”等合并为“爪式装载机”一节,以体现装载机械按照工作机构类型划分的特点。

(6)结合最新标准,对原书中过时的名词、术词、定义、分类等进行了修正。结合矿山机械的发展,对原书中的内容进行了充实、调整和补充。

本书取材方面力图反映国内外采掘机械与支护设备的新技术、新成果和发展趋势,力求理论与实践相结合、基础知识与实用技术相结合,注重课程体系和专业特点,改变以往逐台设备分别论述的编写方式,改为按部件横向对比的方式进行论述,因此对设备的结构特点及适用条件讲述清楚,有助于深入理解和掌握,便于教学和自学。对于不同类型专业和教学对象,可选取各自侧重的内容组织教学。

全书共三篇十二章,分别介绍煤矿井下采掘机械与支护设备的结构组成、工作原理、性能参数、选型原则、配套关系和设计方法,各章附有复习思考题。参加本书修订工作的有王启广(第一、二、三、六、九章)、韩振铎(第四、五章)、李炳文(第七、八章)、黄嘉兴(第十、十一、十二章)。全书由王启广统稿。

本书在编写过程中,得到了有关科研院所、煤机制造公司等单位的大力支持和帮助,同时也参考了诸多教材和论著。谨此一并表示感谢。

本书得到了江苏高校优势学科建设工程资助项目和江苏高校品牌建设工程资助项目的资助。

由于编者水平所限及时间仓促,书中难免有疏漏和不当之处,敬请同行专家和广大读者批评指正。

编 者

2015年9月

第一章 机械化采煤方法……………………………………………………………………… 3

第一节 采煤机械化及工作面设备……………………………………………………… 3

第二节 采煤工作面开切口……………………………………………………………… 5

第三节 采煤机基本参数………………………………………………………………… 7

复习思考题……………………………………………………………………………… 11

第二章 煤岩破碎理论……………………………………………………………………… 12

第一节 煤岩的物理机械性质………………………………………………………… 12

第二节 煤岩破碎理论………………………………………………………………… 17

第三节 截割刀具……………………………………………………………………… 20

第四节 截齿的截割阻力……………………………………………………………… 23

复习思考题……………………………………………………………………………… 26

第三章 滚筒采煤机………………………………………………………………………… 28

第一节 滚筒采煤机总体结构………………………………………………………… 28

第二节 采煤机电动机………………………………………………………………… 29

第三节 采煤机截割部………………………………………………………………… 30

第四节 采煤机行走部………………………………………………………………… 68

第五节 采煤机辅助装置……………………………………………………………… 87

复习思考题……………………………………………………………………………… 100

第四章 连续采煤机………………………………………………………………………… 101

第一节 连续采煤机总体结构………………………………………………………… 101

第二节 EML340型连续采煤机……………………………………………………… 105

第三节 连续采煤机配套设备………………………………………………………… 112

复习思考题……………………………………………………………………………… 114

第五章 刨煤机……………………………………………………………………………… 115

第一节 刨煤机基本结构……………………………………………………………… 115

第二节 刨煤机基本参数……………………………………………………………… 119

第三节 刨煤机适应条件……………………………………………………………… 122

复习思考题……………………………………………………………………………… 124

第六章 钻式采煤机………………………………………………………………………… 125

第一节 钻式采煤机总体结构………………………………………………………… 125

第二节 钻式采煤机基本参数………………………………………………………… 132

第三节 钻式采煤机适应条件………………………………………………………… 136

复习思考题……………………………………………………………………………… 138

第二篇 采煤工作面支护设备

第七章 采煤工作面支护设备类型………………………………………………………… 141

第一节 单体支护设备………………………………………………………………… 141

第二节 液压支架工作原理和分类…………………………………………………… 148

第三节 典型液压支架………………………………………………………………… 153

第四节 乳化液泵站…………………………………………………………………… 173

复习思考题……………………………………………………………………………… 181

第八章 液压支架设计……………………………………………………………………… 182

第一节 采煤工作面顶板组成及其分类……………………………………………… 182

第二节 液压支架参数确定…………………………………………………………… 185

第三节 液压支架受力分析…………………………………………………………… 189

第四节 液压支架结构选择…………………………………………………………… 193

第五节 液压支架控制系统…………………………………………………………… 215

复习思考题……………………………………………………………………………… 229

第九章 综采工作面设备选型与配套……………………………………………………… 230

第一节 工作面巷道参数……………………………………………………………… 230

第二节 采煤机选型…………………………………………………………………… 232

第三节 液压支架选型………………………………………………………………… 234

第四节 综采工作面设备配套………………………………………………………… 236

复习思考题……………………………………………………………………………… 241

第三篇 掘进机械

第十章 钻孔机械…………………………………………………………………………… 245

第一节 气动凿岩机…………………………………………………………………… 245

第二节 液压凿岩机…………………………………………………………………… 249

第三节 凿岩台车……………………………………………………………………… 252

复习思考题……………………………………………………………………………… 260

第十一章 装载机械………………………………………………………………………… 262

第一节 耙斗装载机…………………………………………………………………… 262

第二节 铲斗装载机…………………………………………………………………… 267

第三节 爪式装载机…………………………………………………………………… 276

第四节 钻装机………………………………………………………………………… 285

复习思考题……………………………………………………………………………… 287

第十二章 掘进机械………………………………………………………………………… 288

第一节 概述…………………………………………………………………………… 288

第二节 悬臂式掘进机………………………………………………………………… 293

第三节 全断面掘进机………………………………………………………………… 309

第四节 掘锚机组……………………………………………………………………… 315

复习思考题……………………………………………………………………………… 324

参考文献……………………………………………………………………………………… 325