第五章 掘进装载机械
§ 5— 1 概述
常用的掘进方法：掘进机法和钻爆
法 （ 我国常用 ）
一, 掘进机
一般按使用范围和结构特征进行 。
按截割岩石的硬度系数分：煤巷掘进机 （ f≤ 4）, 煤 -岩
巷掘进机 （ f≤ 6）, 岩巷掘进机 （ f>6） ；
按断面大小分：大断面掘进机 （ 大于 8㎡ ）, 小断面掘
进机 （ 小于 8㎡ ） ；
按工作机构截割工作面的方式分：部分断面掘进机, 全
断面掘进机 。
二、装载机
1、种类
（ 1）按所装物料的性质分为装煤机和装岩机。
（ 2）按工作机构的结构可分为铲斗装载机、耙斗装载机、蟹
爪装载机和立爪装载机。常见的是前三种。
（ 3）按所用动力分为电动装载机、气动装载机、液动装载机
。目前我国多用电动装载机。
（ 4）按行走方式可分为轨轮式装载机、履带式装载机、轮胎
式装载机。
2,装载机的用途及使用条件
（ 1） 耙斗式装载机 简称耙装机, 普遍应用于我国各矿区
占使用量的 80%左右, 主要用于 30° 以内的斜井上下山和平巷
,也可用于巷道的交叉或拐弯处 。 所掘巷道断面在 4m2～ 10m2
之间 。 除用于装岩外, 也可用于装煤或煤 -岩 。
（ 2） 铲斗式装载机 又称铲装机, 主要用于井下岩巷掘进
工作面装载岩石, 故又称装岩机 。 其结构紧凑, 尺寸小, 机动
灵活, 适应性强, 能在弯曲巷道中工作 。 铲斗装载机是利用铲
斗铲取岩石, 然后提升铲斗将岩石卸入矿车或其他运输设备,
卸载后再将铲斗放下进行第二次铲取 。 由于其铲装过程为间断
式装载过程, 故适宜装载较大块度且坚硬的岩石 。
铲斗装载机主要有两种类型, 即后卸式和侧卸式 。 后卸式在
轨道上行走, 而侧卸式行走方式采用履带式, 机动灵活, 可实
现无轨作业, 逐渐取代了后卸式铲斗装载机 。
（ 3）蟹爪装载机
主要优点是连续装载，生产率高，工作高度很
低，适合在较矮的巷道中使用。早期生产的蟹爪装
载机，因结构和材质的原因只能用于装煤或软岩。
近年来由于采用了合理的结构和优质材料，蟹爪装
载机亦可装中硬以上的岩石。
§ 5— 2 煤巷掘进机
一, ELMB型掘进机
适用的地质条件：煤岩硬度 f≤ 4（ 局部 f=5）, 断
面 6㎡ ～ 12㎡, 巷道的最大倾角 ± 12o。
（ 一 ） ELMB型掘进机的组成及主要技术特征
1,ELMB型掘进机的组成
图 5-1
2,主要技术特征
（二） ELMB型掘进机各主要组成部件的结构原理
1、工作机构
（ 1）工作机构的组成和垂直水平摆动机构
（ 2）截割头及行星减速器
图 5-3、图 5-4
（ 3）托梁器
2,装运机构
（ 1） 装运机构的组成
图 5-5
（ 2） 装运机构传动系统
图 5-6
3,转载机构
图 5-7
4,行走机构
图 5-8
5,喷雾系统
图 5-9
6、液压系统
图 5-11
（ 1）转运机构的液压回路（回路 Ⅰ ）
（ 2）行走机构的液压回路（回路 Ⅱ ）
（ 3）工作机构和铲煤板液压缸的液压回路（回路 Ⅲ
）
（ 4）转载机构及起重液压缸的液压回路（回路 Ⅳ ）
（ 5）系统的流量调节
a,为了使工作机构的升降, 水平摆动, 推进速度能
适应不同硬度的煤, 岩, 在 CBG1 025/025型齿轮泵的前
泵出口旁路处装有一调速阀, 用以调节工作机构中三组
液压缸的工作速度 。
b,在行走机构系统中, 为了满足行走速度的要求,
装了一个二位三通转阀, 当需要提高行走速度时, 通过
二位三通转阀把回路 Ⅲ 的流量合并到 回路 Ⅱ, 使行走速
度由 2.86m/min加快到 5.04m/min,此时, 回路 Ⅲ 停止工
作 。
二,AM— 50型掘进机
（一）结构特点
图 5-12
（二）传动系统
1、机械传动系统
图 5-13
（ 1）截割机构传动系统
§ 5— 3 装载机
一, 耙斗式装载机
1963年开始在我国煤矿中推广使用的耙斗
装载机 （ 简称耙装机 ）, 目前已普及各矿区,
占装载机使用台数的 80%左右, 成为我国煤矿
巷道掘进的主要装岩设备 。
特点：优点是结构简单, 成本低, 维修方便, 能
装大块岩石；缺点是钢丝绳及耙斗磨损较快 。
适应范围：可用于平巷及倾角小于 35o的上, 下山
巷道中装岩 。
（一）耙斗式装载机组成与装载原理
P-30B型耙斗式装载机：图 5-15
1、组成
耙装机主要由耙斗、绞车、台车和机槽等组成。
2、工作原理
（ 1）装载原理
（ 2）耙装机在拐弯巷道中使用 图 5-16
（二）主要组成部件结构
1、耙斗
（ 1）结构形式
图 5-17
（ 2） 结构参数
在装载行程中, 耙斗被向前牵引, 耙斗的自重使它逐渐插入渣
堆, 耙斗内的岩渣, 沿着耙斗的尾帮升高并翻滚, 耙斗被逐渐装满
,插入渣堆的阻力也随着增大 。 当耙斗的自重和插入阻力达到平衡
后, 插入渣堆的深度就不再增加 。 因此, 耙斗的形状和重量直接影
响耙装机的生产率 。 耙斗越重则插入渣堆的深度可能越大 。 但是,
过重则可能把巷道底版破坏, 并且移动的摩擦阻力也大, 而耙斗插
入渣堆过深, 岩渣也会溢出斗外, 无谓地损失动力 。 当然, 耙斗也
不宜太轻, 否则不容易插入渣堆, 装不满, 甚至可能翻斗而无法工
作 。
根据我国煤矿使用耙斗装载机的经验, 推荐按下式确定耙斗重
量：
)c o ss i n( ??? ????? clKVG
式中 G— 耙斗重量（ kg）；
V— 耙斗容积（ m3）；
K— 耙斗插入渣堆的阻力强度（ kg.f/㎡ ），可按表 1取值；
l— 耙斗的装载行程，可取为 2～ 3（ m）；
γ — 岩渣的重率（ kg/ m3）；
c— 斗宽系数，可按表 2取值；
α — 耙斗的耙角；
β — 耙斗的后角。
表 1 耙斗插入渣堆的阻力强度 K
岩渣的块度
（㎜）
<150 >150 爆破不
良
阻力强度 K
（ kg.f/㎡ ）
2000～
3000
3000～
5000
5000～
9000
表 2 斗宽系数 c
耙斗宽
度（ m）
0.6～
0.7
0.8～
0.9
1.0～
1.1
1.2～
1.5
斗宽系
数 c
0.1 0.2 0.3 0.5
根据此式确定耙斗重量考虑了耙斗宽度, 岩渣块
度, 岩渣重率, 耙斗装满行程, 耙斗容积和耙斗的插
入角和后角等因素, 因而是比较全面和比较合理的 。
在装载过程中, 耙斗齿插入渣堆的角度是变动的
,不便于计量 。 通常可认为它接近耙斗处于水平位置
时, 耙齿内侧面与水平面的夹角 （ 称为耙角 α ） 。 耙
齿外侧面与水平面的夹角, 称为后角 β 。 耙装中等块
度和中等坚硬度的岩渣时, 耙斗的耙角可参照表 3选取
。 在上山巷道装载时, 耙角应适当减小 。 除非情况特
殊, 装载机一般按平巷的情况选取耙角 。 耙角过大时
,耙斗容易在渣堆上崩跳, 不容易装满；过小时, 又
会增大插入渣堆的阻力, 也不容易装满 。 耙斗的后角
应小于耙角, 斗齿应有足够的强度 。
表 3 耙斗的耙角
巷 道 倾
角
0o <25o 上 山
耙 角 α 55～ 60o 65～ 75o <55o
耙斗的长度, 宽度和高度应保持适当的比例 。 耙斗过
长不能充分利用耙斗的有效容积, 过宽则耙斗装载机的溜
槽也将加宽 。 根据经验, 耙斗长, 宽, 高的合理比例是 2：
1.5,1。 重心应在前后端钢丝绳牵引点的连线以下 。 平巷
中使用的耙斗, 重心最好在通过斗齿齿尖的垂直线上；斜
巷中使用的耙斗, 重心应略偏于耙斗的尾帮 。
2、绞车
耙斗装载机的绞车有三种类型：行星轮式、圆锥摩擦轮式和内涨
摩擦轮式。行星轮式结构紧凑，工作平稳，操作省力，但结构复
杂；内涨摩擦轮式结构简单，工作可靠，维修量小；圆锥摩擦轮
式结构简单，但操作费力，故障较多，目前已基本不用。
行星轮式绞车：图 5-18
3、传动系统
图 5-19
二, 铲斗装载机
铲斗装载机的工作机构是位于机器前方的铲斗, 以铲斗铲取
岩石, 然后将岩石卸入矿车或其它运输设备, 这类装载机一般
用于岩石装载 。 铲斗装载机类型很多 。 目前, 煤矿所用的铲斗
装载机按卸载方式不同分为后卸式和侧卸式两种 。 侧卸式适应
于大断面的巷道装载 。
（ 一 ） 装载机的结构及装载原理
1,结构组成
主要由铲斗装载机构, 履带行走机构, 液压系统和电气系统
组成 。
2,装载原理
（ 二 ） 装载机主要组成部件的结构原理
1,铲斗装载机构
图 5-21
（ 1） 组成
主要由铲斗, 侧卸液压缸, 拉杆, 摇臂, 升降液压缸, 铲斗
座等组成 。
（ 2） 结构原理
2,履带行走机构
（ 1） 结构组成
（ 2） 传动系统
图 5-22
（ 3） 操纵系统
图 5-23
3,液压系统
图 5-24
（ 1） 系统组成
（ 2） 工作原理
三, 蟹爪式装载机
和耙斗式装载机及铲斗装载机相比, 蟹爪式装载
机的主要优点是：连续装载, 生产效率较高；工作
高度很低, 适合在较矮的巷道使用 。 能装的最大块
度可达 300mm,块度小于 100mm时效率最高 。
（ 一 ） 结构及工作原理
1,结构
图 5-25 所示, 主要由蟹爪工作机构, 转载机构,
履带行走机构, 电动机及控制各 1部运动的液压系统
组成 。
2,工作原理
（ 二 ） 装载机主要组成部件的结构原理
1,蟹爪工作机构
图 5-26
2,转载机构
图 5-27
3、行走机构
特点：
（ 1）没有支重轮，整个机重通过履带架支撑到接地履带上，
工作时接地履带与下履带架发生相对滑动而使行走阻力增加
，但结构简单，适用于重量较轻的机器；
（ 2）两条履带由 1台电动机驱动，故结构与传动系统较复杂
（ 2） 刮板传动系统
Z30→Z 35→ 刮板链
（ 3） 履带传动系统
4,机械传动系统
图 5-28
（ 1） 蟹爪传动系统
（ 4） 液压泵传动系统
电动机 → Z1/Z2→ Z3/Z4→Z 5→ 液压泵
5,液压系统
图 5-29
A,组成
B,工作原理
§ 5— 1 概述
常用的掘进方法：掘进机法和钻爆
法 （ 我国常用 ）
一, 掘进机
一般按使用范围和结构特征进行 。
按截割岩石的硬度系数分：煤巷掘进机 （ f≤ 4）, 煤 -岩
巷掘进机 （ f≤ 6）, 岩巷掘进机 （ f>6） ；
按断面大小分：大断面掘进机 （ 大于 8㎡ ）, 小断面掘
进机 （ 小于 8㎡ ） ；
按工作机构截割工作面的方式分：部分断面掘进机, 全
断面掘进机 。
二、装载机
1、种类
（ 1）按所装物料的性质分为装煤机和装岩机。
（ 2）按工作机构的结构可分为铲斗装载机、耙斗装载机、蟹
爪装载机和立爪装载机。常见的是前三种。
（ 3）按所用动力分为电动装载机、气动装载机、液动装载机
。目前我国多用电动装载机。
（ 4）按行走方式可分为轨轮式装载机、履带式装载机、轮胎
式装载机。
2,装载机的用途及使用条件
（ 1） 耙斗式装载机 简称耙装机, 普遍应用于我国各矿区
占使用量的 80%左右, 主要用于 30° 以内的斜井上下山和平巷
,也可用于巷道的交叉或拐弯处 。 所掘巷道断面在 4m2～ 10m2
之间 。 除用于装岩外, 也可用于装煤或煤 -岩 。
（ 2） 铲斗式装载机 又称铲装机, 主要用于井下岩巷掘进
工作面装载岩石, 故又称装岩机 。 其结构紧凑, 尺寸小, 机动
灵活, 适应性强, 能在弯曲巷道中工作 。 铲斗装载机是利用铲
斗铲取岩石, 然后提升铲斗将岩石卸入矿车或其他运输设备,
卸载后再将铲斗放下进行第二次铲取 。 由于其铲装过程为间断
式装载过程, 故适宜装载较大块度且坚硬的岩石 。
铲斗装载机主要有两种类型, 即后卸式和侧卸式 。 后卸式在
轨道上行走, 而侧卸式行走方式采用履带式, 机动灵活, 可实
现无轨作业, 逐渐取代了后卸式铲斗装载机 。
（ 3）蟹爪装载机
主要优点是连续装载，生产率高，工作高度很
低，适合在较矮的巷道中使用。早期生产的蟹爪装
载机，因结构和材质的原因只能用于装煤或软岩。
近年来由于采用了合理的结构和优质材料，蟹爪装
载机亦可装中硬以上的岩石。
§ 5— 2 煤巷掘进机
一, ELMB型掘进机
适用的地质条件：煤岩硬度 f≤ 4（ 局部 f=5）, 断
面 6㎡ ～ 12㎡, 巷道的最大倾角 ± 12o。
（ 一 ） ELMB型掘进机的组成及主要技术特征
1,ELMB型掘进机的组成
图 5-1
2,主要技术特征
（二） ELMB型掘进机各主要组成部件的结构原理
1、工作机构
（ 1）工作机构的组成和垂直水平摆动机构
（ 2）截割头及行星减速器
图 5-3、图 5-4
（ 3）托梁器
2,装运机构
（ 1） 装运机构的组成
图 5-5
（ 2） 装运机构传动系统
图 5-6
3,转载机构
图 5-7
4,行走机构
图 5-8
5,喷雾系统
图 5-9
6、液压系统
图 5-11
（ 1）转运机构的液压回路（回路 Ⅰ ）
（ 2）行走机构的液压回路（回路 Ⅱ ）
（ 3）工作机构和铲煤板液压缸的液压回路（回路 Ⅲ
）
（ 4）转载机构及起重液压缸的液压回路（回路 Ⅳ ）
（ 5）系统的流量调节
a,为了使工作机构的升降, 水平摆动, 推进速度能
适应不同硬度的煤, 岩, 在 CBG1 025/025型齿轮泵的前
泵出口旁路处装有一调速阀, 用以调节工作机构中三组
液压缸的工作速度 。
b,在行走机构系统中, 为了满足行走速度的要求,
装了一个二位三通转阀, 当需要提高行走速度时, 通过
二位三通转阀把回路 Ⅲ 的流量合并到 回路 Ⅱ, 使行走速
度由 2.86m/min加快到 5.04m/min,此时, 回路 Ⅲ 停止工
作 。
二,AM— 50型掘进机
（一）结构特点
图 5-12
（二）传动系统
1、机械传动系统
图 5-13
（ 1）截割机构传动系统
§ 5— 3 装载机
一, 耙斗式装载机
1963年开始在我国煤矿中推广使用的耙斗
装载机 （ 简称耙装机 ）, 目前已普及各矿区,
占装载机使用台数的 80%左右, 成为我国煤矿
巷道掘进的主要装岩设备 。
特点：优点是结构简单, 成本低, 维修方便, 能
装大块岩石；缺点是钢丝绳及耙斗磨损较快 。
适应范围：可用于平巷及倾角小于 35o的上, 下山
巷道中装岩 。
（一）耙斗式装载机组成与装载原理
P-30B型耙斗式装载机：图 5-15
1、组成
耙装机主要由耙斗、绞车、台车和机槽等组成。
2、工作原理
（ 1）装载原理
（ 2）耙装机在拐弯巷道中使用 图 5-16
（二）主要组成部件结构
1、耙斗
（ 1）结构形式
图 5-17
（ 2） 结构参数
在装载行程中, 耙斗被向前牵引, 耙斗的自重使它逐渐插入渣
堆, 耙斗内的岩渣, 沿着耙斗的尾帮升高并翻滚, 耙斗被逐渐装满
,插入渣堆的阻力也随着增大 。 当耙斗的自重和插入阻力达到平衡
后, 插入渣堆的深度就不再增加 。 因此, 耙斗的形状和重量直接影
响耙装机的生产率 。 耙斗越重则插入渣堆的深度可能越大 。 但是,
过重则可能把巷道底版破坏, 并且移动的摩擦阻力也大, 而耙斗插
入渣堆过深, 岩渣也会溢出斗外, 无谓地损失动力 。 当然, 耙斗也
不宜太轻, 否则不容易插入渣堆, 装不满, 甚至可能翻斗而无法工
作 。
根据我国煤矿使用耙斗装载机的经验, 推荐按下式确定耙斗重
量：
)c o ss i n( ??? ????? clKVG
式中 G— 耙斗重量（ kg）；
V— 耙斗容积（ m3）；
K— 耙斗插入渣堆的阻力强度（ kg.f/㎡ ），可按表 1取值；
l— 耙斗的装载行程，可取为 2～ 3（ m）；
γ — 岩渣的重率（ kg/ m3）；
c— 斗宽系数，可按表 2取值；
α — 耙斗的耙角；
β — 耙斗的后角。
表 1 耙斗插入渣堆的阻力强度 K
岩渣的块度
（㎜）
<150 >150 爆破不
良
阻力强度 K
（ kg.f/㎡ ）
2000～
3000
3000～
5000
5000～
9000
表 2 斗宽系数 c
耙斗宽
度（ m）
0.6～
0.7
0.8～
0.9
1.0～
1.1
1.2～
1.5
斗宽系
数 c
0.1 0.2 0.3 0.5
根据此式确定耙斗重量考虑了耙斗宽度, 岩渣块
度, 岩渣重率, 耙斗装满行程, 耙斗容积和耙斗的插
入角和后角等因素, 因而是比较全面和比较合理的 。
在装载过程中, 耙斗齿插入渣堆的角度是变动的
,不便于计量 。 通常可认为它接近耙斗处于水平位置
时, 耙齿内侧面与水平面的夹角 （ 称为耙角 α ） 。 耙
齿外侧面与水平面的夹角, 称为后角 β 。 耙装中等块
度和中等坚硬度的岩渣时, 耙斗的耙角可参照表 3选取
。 在上山巷道装载时, 耙角应适当减小 。 除非情况特
殊, 装载机一般按平巷的情况选取耙角 。 耙角过大时
,耙斗容易在渣堆上崩跳, 不容易装满；过小时, 又
会增大插入渣堆的阻力, 也不容易装满 。 耙斗的后角
应小于耙角, 斗齿应有足够的强度 。
表 3 耙斗的耙角
巷 道 倾
角
0o <25o 上 山
耙 角 α 55～ 60o 65～ 75o <55o
耙斗的长度, 宽度和高度应保持适当的比例 。 耙斗过
长不能充分利用耙斗的有效容积, 过宽则耙斗装载机的溜
槽也将加宽 。 根据经验, 耙斗长, 宽, 高的合理比例是 2：
1.5,1。 重心应在前后端钢丝绳牵引点的连线以下 。 平巷
中使用的耙斗, 重心最好在通过斗齿齿尖的垂直线上；斜
巷中使用的耙斗, 重心应略偏于耙斗的尾帮 。
2、绞车
耙斗装载机的绞车有三种类型：行星轮式、圆锥摩擦轮式和内涨
摩擦轮式。行星轮式结构紧凑，工作平稳，操作省力，但结构复
杂；内涨摩擦轮式结构简单，工作可靠，维修量小；圆锥摩擦轮
式结构简单，但操作费力，故障较多，目前已基本不用。
行星轮式绞车：图 5-18
3、传动系统
图 5-19
二, 铲斗装载机
铲斗装载机的工作机构是位于机器前方的铲斗, 以铲斗铲取
岩石, 然后将岩石卸入矿车或其它运输设备, 这类装载机一般
用于岩石装载 。 铲斗装载机类型很多 。 目前, 煤矿所用的铲斗
装载机按卸载方式不同分为后卸式和侧卸式两种 。 侧卸式适应
于大断面的巷道装载 。
（ 一 ） 装载机的结构及装载原理
1,结构组成
主要由铲斗装载机构, 履带行走机构, 液压系统和电气系统
组成 。
2,装载原理
（ 二 ） 装载机主要组成部件的结构原理
1,铲斗装载机构
图 5-21
（ 1） 组成
主要由铲斗, 侧卸液压缸, 拉杆, 摇臂, 升降液压缸, 铲斗
座等组成 。
（ 2） 结构原理
2,履带行走机构
（ 1） 结构组成
（ 2） 传动系统
图 5-22
（ 3） 操纵系统
图 5-23
3,液压系统
图 5-24
（ 1） 系统组成
（ 2） 工作原理
三, 蟹爪式装载机
和耙斗式装载机及铲斗装载机相比, 蟹爪式装载
机的主要优点是：连续装载, 生产效率较高；工作
高度很低, 适合在较矮的巷道使用 。 能装的最大块
度可达 300mm,块度小于 100mm时效率最高 。
（ 一 ） 结构及工作原理
1,结构
图 5-25 所示, 主要由蟹爪工作机构, 转载机构,
履带行走机构, 电动机及控制各 1部运动的液压系统
组成 。
2,工作原理
（ 二 ） 装载机主要组成部件的结构原理
1,蟹爪工作机构
图 5-26
2,转载机构
图 5-27
3、行走机构
特点：
（ 1）没有支重轮，整个机重通过履带架支撑到接地履带上，
工作时接地履带与下履带架发生相对滑动而使行走阻力增加
，但结构简单，适用于重量较轻的机器；
（ 2）两条履带由 1台电动机驱动，故结构与传动系统较复杂
（ 2） 刮板传动系统
Z30→Z 35→ 刮板链
（ 3） 履带传动系统
4,机械传动系统
图 5-28
（ 1） 蟹爪传动系统
（ 4） 液压泵传动系统
电动机 → Z1/Z2→ Z3/Z4→Z 5→ 液压泵
5,液压系统
图 5-29
A,组成
B,工作原理
