国产硬岩掘进机与德国DBT30 0 掘进机比较

王 冶

（三一重型装备有限公司 110027）

[摘 要]近年来在我国强制煤矿安全生产的背景下，国产煤矿机械迅速发展，尤其是掘进机发展速度最快，本文选择了具有代表掘进机发展方向的硬岩掘进机作为主体，将国产硬岩掘进机和德国DBT300掘进机在伸缩部、油箱结构、油缸、收料结构、关节轴承的使用这五个方面做了比较，国产硬岩掘进机实用性更强，但设计细节不如德国DBT300掘进机，国内研发工程师还要取长补短，设计出国际领先的掘进设备。

[关键词]硬岩掘进机、比较、伸缩部、油箱结构、油缸、收料结构、关节轴承的使用

中图分类号:TD421.5 文献标识码:A 文章编号:1009-914X(2014)17-0288-01我国煤矿机械这几年迅猛发展，开发出很多拥有自主知识产权的设备，由于国家要求煤矿安全生产，减少炮采，所以煤矿对掘进机的需求猛增，掘进机也由之前的小功率单一型号转变为大功率多型谱，尤其是硬岩掘进机，解决了硬岩掘进的难题，代表了掘进机未来发展方向，所以我选择了硬岩掘进机做主体，将国产硬岩掘进机与德国DBT300掘进机进行比较。德国DBT有限公司是全球成套井下采矿设备供货商，在长壁开采设备制造领域居于世界领先地位，该公司以成为世界井下采矿设备第一供应商为目标，不断研发世界领先的采矿设备，DBT300大功率掘进机是该公司研发的硬岩掘进机，在上世纪具有领先地位，下面将我国硬岩掘进机与德国DBT300掘进机在伸缩部、油箱结构、油缸、收料结构、关节轴承的使用的五个方面相比较，并进行以下分析：

一、伸缩部

德国DBT300掘进机采用整体滑台式。该结构是将截割部与回转台统一为一个整体在滑道上进行伸缩，为此液压系统增加了滑台夹紧装置，该装置在截割头升降和回转时对滑台进行夹紧，保持截割部与整机的稳定。在滑台伸缩动作时，该夹紧装置卸压，但最低也要保持35公斤压力，以稳定截割部伸缩运动。该结构简单易加工，在设备初期效果很好，但平台接触面在长时间使用的情况下容易研住，容易磨损，需要定期更换，更换时整个截割部过于庞大，不利于维修，所以后期维护难度非常大。我国硬岩掘进机采用截割部单独伸缩结构，液压方面只需要一个截割头伸缩油缸，控制上相对简单、方便。该结构加工要求高，但维修时能够实现快速更换，减少劳动强度，节约劳动时间。

二、油箱结构

德国DBT300掘进机的油箱结构采用多室自封式设计，它由回油冷却室、过滤室、储油室三部分组成。油液先经油箱内置冷却器进到回油冷却室，当该室油液充满后，油液从回油冷却室上方进入过滤室，该过滤室由四个内置过滤器组成，油液经过过滤后向下进入储油室。这种设计最大程度地将吸、回油隔开，使液流循环，并将其中的气泡、杂质分离沉淀，这样对降低整个液压系统的故障率有很大作用。这种结构虽然复杂但在现在的加工手段下没有难度，只是成本略高。我国硬岩掘进机采用自封式普通油箱，结构简单、体积小，加工容易、成本低，但纳污能力、气液分离能力和杂质分离能力相对较弱，仅仅满足了生产的最低要求。

三、油缸

德国DBT300掘进机截割头升降油缸缸径为200mm、压力为18Mpa，截割头回转油缸缸径为140mm、压力为18Mpa。我国硬岩掘进机截割头升降油缸缸径、截割头回转油缸缸径为220mm、压力分别为25Mpa、23Mpa。由此可见，我国硬岩掘进机存在着大缸径、高压力的问题。在实际设计中，工程师不希望系统压力过高，因为压力高意味着液压冲击增大、元件寿命降低，为了解决压力高的问题，通常采取增大缸径、减小压力的方法，而我国硬岩掘进机的油缸缸径大但压力并没有减小，这就存在着隐患！减轻截割部重量、优化油缸铰点位置应该能有效解决这个问题。

四、收料结构

德国DBT300掘进机用耙爪结构进行掘进机前端收料。该耙爪结构由电磁换向阀、耙爪油缸、回转装置、耙爪组成。它靠电磁换向阀控制耙爪油缸往复运动，同时耙爪油缸带动回转装置和耙爪来回摆动实现收料。这种结构简单可靠，而且成本低，它模仿了生物搂东西的动作，收料效果很好，由于是用油缸作为动力源，所以不存在液压马达启动力矩低和堵转的问题。我国硬岩掘进机是采用星轮结构，靠低速大扭矩马达带动星轮转动来收料，这种方式液压控制相对简单，收料效率高，是进年来我国流行的收料方式，由于采用低速大扭矩马达做动力源，成本相对较高，而且在长时间使用后随着马达效率的降低，容易产生无法启动和堵转的故障。

五、关节轴承的使用

德国DBT300掘进机截割头升降油缸、截割头回转油缸、耙爪油缸、推移油缸，这些需要经常动作的油缸都采用关节轴承的联结方式。我国硬岩掘进机则全部采用衬套。关节轴承虽然承力和使用寿命不如衬套，但由于它可以轴向摆动一定角度，因此在装配时可以弥补装配误差，在运动中延长油缸、联结轴和耳环的寿命，但国产关节轴承普遍存在着强度低、寿命短、成本高的问题，所以国产硬岩掘进机为例减少故障发生，用衬套作为旋转部件的连接，以满足生产的要求。综上所述，我国硬岩掘进机德国DBT300掘进机互有优缺点，国产硬岩掘进机实用性更强，但在总体上我国硬岩掘进机还是略显不足，这与两国工业发展的底蕴有很大关系，德国工程师设计严谨细致，由于其国内基础工业发达，像轴承、销轴、减速器等关键部件可以做到很高的强度，而我国基础工业相对落后，一味照搬照抄国外设备，根本达不到设备的要求，所以我国工程师还需加大研发力度，结合我国现有国情，开发出具有中国特色的采矿设备。抚顺地区属于鞍山—本溪铁矿成矿区带的北延部分，成矿类型属于沉积变质型铁矿[1]。新宾县于家堡子属于其北延部分，加强本矿区的研究对抚顺地区寻找同类型的铁矿有着重要的指导意义。

1 区域地质概况

区域上位于中朝准地台（Ⅰ）、胶辽台隆（Ⅰ1）、铁岭靖宇台拱（Ⅰ11）、抚顺凸起（Ⅰ11-4）的南部。区域上地层发育完全，从太古宙至中生界均有出露。区域地层主要为太古宙石棚子岩组（Ars）：该岩组主要岩性为：含石榴黑云斜长变粒岩、浅粒岩、变粒岩、含石榴斜长角闪岩、黑云斜长片麻岩、磁铁石英岩。该地层于家堡子一带大面积出露，是主要的含矿层位。区域上岩浆岩发育，主要为太古宙变质深成侵入岩和中生代侵入岩，按活动期可分为鞍山期、印支期-燕山期。

2 区域地球物理特征

根据区域岩石磁性分析，太古界变质杂岩磁性最强，表现为正磁场；中生代侵入岩及火山岩系磁性较弱，表现为负磁场[2]。从航磁ΔT原平面异常图（图1）可以看出，抚顺地区航磁异常表现为东西向正负相间的格局，反映出该区老基底东西向展布的特征。区域性磁场面貌复杂，属抚南一新宾复杂跳跃磁场区，磁背景场较低，特点为在负磁场背景上发育着较高的正负相间的北西北东走向的椭圆状长条状局部异常。东部的湾甸子一带航磁异常为区域低异常背景下局部的北东、北西向高异常，反映西部基底面积广、延深大，而东部基底延深相对较浅，受中生代岩浆及火山活动影响强烈。

2 矿区地质

矿区出露的岩石以太古宙变质上壳岩及深成变质侵入岩为主，并发育有不同时期形成的脉岩。地层均为太古宙石棚子岩组：岩性多样主要有含石榴黑云斜长变粒岩、浅粒岩、变粒岩、含石榴斜长角闪岩、黑云斜长片麻岩、磁铁石英岩。区内角闪磁铁石英岩、磁铁石英岩等铁矿体赋存其中。矿体围岩主要有黑云斜长变粒岩、角闪斜长变粒岩、斜长角闪岩及角闪岩。三者在空间上多属同一层，不同部位磁铁矿含量有一定差异，有时互相过渡，有时富集成矿。

3 矿区岩石磁性特征

区内岩石的磁性普遍较强，而且岩矿石的磁化率和剩余磁化强度变化范围也较大，表明地质体的磁性很不均匀，区内的磁铁石英岩和辉绿岩磁性最强，其次是花岗质片麻岩类、黑云角闪斜长变粒岩、闪长岩，区内磁性比较弱的是花岗岩和花岗斑岩类。这种情况给区内磁测工作造成很大的干扰，区内大片的磁异常多为磁性岩体和磁性岩脉引起。

4 矿区内磁异常特征

工作区分为三个测区，共有8条磁异常带，异常值一般-2000-5000纳特之间，以下分别叙述三个测区的磁异常特征。

4 . 1、I 号测区

区内磁异常分为东西两条异常带，西侧异常带为1号，东侧异常带为2号，1号异常带走向北西，长度约5公里，异常带多由圆珠状或窜珠状规模较小的异常组成，2号异常带总体走向为北西，长度约3.5公里，异常带多由圆珠状异常和长条形异常组成。该区异常总体较低缓，区内低缓的-400-1000纳特的异常区多为花岗质片麻岩和花岗斑岩反映。异常强度在3000纳特以上的规模较小，为浅部的磁铁矿小扁豆体及含磁性岩脉反映。

4. 2、II号测区

区内磁异常总体呈东西向展布,总体分三条异常带，区内磁异常形态多为椭圆状或长条状,磁异常强度一般在-500纳特至3000纳特之间。1号异常位于测区北部，由正异常组成，形态多为圆珠状及椭圆状，异常强度一般100-3000纳特；2号异常位于测区中部，由正负异常组成，磁异常形态多为圆珠状及椭圆状，磁异常强度一般在-2000-5000纳特之间，总体为异常低缓不连续；3号异常带位于测区的东部，沿南北向正负异常呈环状及窜珠状分布，磁异常强度一般在-1500-5000纳特之间，北侧负异常范围较大。

4.3、II I号测区

区内磁异常总体呈东西向至北东向展布,总体分三条异常带，1号异常带位于测区的北部，2号异常带位于测区的中部， 3号异常带位于测区的南部。区内磁异常多为圆珠状或不规则状,异常呈带状相间展布,磁异常强度一般在-500—4000纳特之间，根据物性测定结果和区内的地质情况分析，测区的西北侧出现的低缓负异常带应为花岗斑岩的反映，区内的正磁异常走向近东西呈带状展布，基本反映出区内的片麻岩地层特征，一些不规则形态的磁异常，一般沿山脊走向分布的应为含磁性的似斑状二长花 岗斑岩体引起，区内的一些线性异常推断为含磁性的岩脉引起，区内发现的磁铁矿体异常规模较小。

5 矿体地质

矿区内铁矿体赋存于太古宙石棚子岩组中。含铁层位呈带状分布，展布方向与地层一致，走向东西。

5.1 矿体特征

通过对重点磁异常进行揭露控制，发现8条铁矿体。矿体总体走向呈近东西向96°-123°，倾向南，局部反倾构成向形构造，倾角52°-73°不等。矿体呈扁豆状、透镜状。矿体长100-210米，延深50-80米，厚度3.20-3.40米。品位：TFe:27.29-29.34%，mFe:23.40-24.67%。矿体围岩为黑云斜长变粒岩及花岗斑岩。

5.2 矿石质量

矿石由磁铁石英岩、角闪磁铁石英岩等组成。矿石具细粒变晶结构，条纹条带状构造，局部为块状构造。矿石矿物以磁铁矿为主，见有微量黄铁矿，局部见有赤铁矿。磁铁矿为铁黑色，呈半自形粒状，他形粒状或粒状集合体与石英彼此镶嵌，粒径多小于0.2毫米，略具定向排列，含量约30%。脉石矿物以石英、角闪石为主。石英为乳白色，呈他形粒状集合体或被定向拉长，粒径0.2-1.00毫米，含量20-50%。角闪石一般呈半自形—他形，柱状及粒状集合体，晶体无一定方向，一般分布在磁铁矿周围，部分已蚀变为绿泥石、绿帘石，含量10-40%。矿石中有用组分Fe主要赋存在磁铁矿中，少部分Fe含在铁硅酸盐矿物中，如角闪石、绿泥石、石榴子石。矿石中赤铁矿、黄铁矿等含量很少，对矿石的Fe成分影响极小。矿石造渣组分主要有SiO2、Al2O3、CaO、MgO等，它们存在于矿石内的脉石矿物中，含量不均。按着CaO+MgO/SiO2+Al2O3的比值（0.02-0.13）确定为酸性矿石。

5.3 矿石类型和品级

按组成矿石的主要铁矿物种类划分属磁铁矿石。按脉石矿物的种类划分，属石英闪石型矿石。

6 找矿方向探讨

6.1 矿床成因

成矿物质来源与海底火山活动有关，海底火山活动使海水中的Fe和Si的浓度增大，在特定的物理化学条件下形成硅铁质建造，为矿床的形成奠定了物质基础[1]。成矿作用主要为强烈的区域变质作用，硅铁质火山—沉积建造在一定温度、压力和气水溶液条件下，发生变质作用，导致矿物发生重结晶和重新组合作用。本地区铁矿床产于深变质的太古宙基性火山岩—夹沉积岩的中酸性火山岩建造中，矿体赋存于石棚子岩组中，产状与地层一致，与围岩界线清楚，呈整合接触。综上所述，本区矿床成因类型是属于变质铁硅建造铁矿。

6.2 找矿标志

（1）地质找矿标志：矿体的原生露头和铁矿转石。（2）地球物理找矿标志：地面磁异常达3000纳特以上，即可能是由磁铁矿引起。一般磁异常呈尖峰状，强度3000-10000纳特[2、3、4、5]。

6.3 找矿方向探讨

（1）本次工作发现的铁矿体赋存于太古宙变质上壳岩中，明显受8条磁异常带控制，因此围绕磁异常带对重点磁异常开展地表检查是下一步的找矿方向。

（2）要注意对低缓异常的研究，这往往是埋藏较深厚大矿体引起。

参考文献

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