采煤机基本结构与工作原理

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采煤机的基本结构及 工作原理
2020/1/6
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目录
采煤机的发展史及分类 国内外采煤机的现状 采煤机的基本结构 采煤机的工作原理 采煤机的操作维护 今后采煤机的发展方向
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一、采煤机的发展史及分类
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井下开采概论:普采(采煤机+金属磨擦支柱+刮板输送机) 高档普采(采煤机+单体液压支柱+刮板输送机)
采煤工艺过程: 采煤机的滚筒进入下缺口,然后由下向上采煤。
随采煤机之后,清理顶煤,挂顶梁。 在采煤机后面清出新机道,并在距采煤机10-15m处开始推 移刮板输送机 当输送机移到新机道上以后,在悬挂的顶梁下面支撑金属 支柱或单体液压支柱
此其间的采煤机的特点为:
1、重视采煤机系列的开发,一种机型可派生出多种机型,主要大 部件通用,可适用不同煤层的需要。
2、攻关元部件,增加了可靠性。
3、无链牵引的推广使用,使采煤机工作平稳,使用安全。
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20世纪90年代是电牵引发展的时代。 进入20世纪90年代后,随着煤炭生产集约化方向发展,减员提效、 提高工作面单产成为煤炭发展的主流,发展高产高效工作面势在必 行,采煤机开发研制围绕高产高效的要求进行,其主要方向是:1、 大功率参数的液压牵引采煤机。2、高性能的电牵引采煤机。 这时期的特点为: 1、多电机驱动横向布置的总体结构成为电牵引采煤机的发展主流。 2、我国采煤机的主要参数与世界先进水平的差距缩小。 3、液压紧固技术的开发研究取得成功。
自1976年研制成功直流电牵引采煤机后,基本停止了液压牵引 采煤机的开发研究,并陆续开发了多种形式的EDW系列电牵引采 煤机。20世纪90年代开发了SL系列横向布置交流电牵引采煤机, 将截割电机布置在摇臂上。
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英国Long-Airdox公司 主要开发的机型有:EL1500C型、EL1000型、EL600型及
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煤的截割阻抗是刀具截煤时煤及煤层抵抗机械作用的力。它 不仅能反映采煤机械刀具截煤的真实过程,而且可在井下现场测 定,即能全面反映矿山条件的影响。因此,截割阻抗是表征煤的 截割性能的一个常用指标。煤的截割阻抗为30-420N/mm,从有效 使用采煤机械的角度,可将煤层按截割阻抗分为三类: A ≤180 N/mm的煤称为软煤,适合用各种刨煤机,特别地脆性煤 最适于刨煤机工作; A=180-240 N/mm的煤称为中硬煤,其中韧性煤适合用采煤机, 脆性煤适合用滑行刨; A=240-360 N/mm的煤称为硬煤,韧性煤必须用大功率采煤机, 脆性煤可用滑行刨或动力刨。 f与A的关系:A=150f
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滚筒型号组成及其代表意义
T Z Z 1800
800
3
F
滚筒:T片、
安装截齿形状:滚

筒圈
扁平截齿-B
筒 直

锥形截齿-Z 径
D
叶片旋向: 左旋-Z
右旋-Y
以上单位为mm

滚筒连接方式:

锥轴连接-Z
头 方轴连接-F

锥盘连接-P
其他连接-Q
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滚筒与煤挤压引起轴向力:在滚筒端盘与煤壁所围成的空间内,由随机落下来 的煤相互挤压而产生的轴向力,其方向指向采空区侧。
滚筒与煤挤压引起轴向力:由于截齿布置的方式所至,截齿截槽的不对称,使 截齿两侧受到不平衡的侧向力,而引起的轴向力。
单向割煤
单向割煤作业循环是指采煤机缺口开在运输巷,由输送机机头向 机尾割煤,在割煤过程中同时移动输送机头、转载机和液压支 架。当采煤机割至输送机尾后,翻转挡煤板,空刀下放清理机 道浮煤,移输送机尾和工作面输送机,当采煤机下放至输送机 头开缺口位置时,随之开缺口和翻转滚筒挡煤板,则一个作业 循环完成。
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国外采煤机现状
20世纪70年代中期,德国Eickhoff公司和美国JOY公司相继研制 出最早的直流电牵引采煤机。此后世界上各主要采煤机研究制造公 司均对电牵引采煤机进行了大量的研究开发,80年代后期涌现了 大量电牵引采煤机型,并出现了交流电牵引采煤机。 德国Eickhoff公司
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三、采煤机的基本结构
根据机型的不同有的有破碎机构、有的有底拖架、有的有顶 护板、有的机型主机身为一个整体,有的装有挡煤板,同时 还有拖缆架、管路系统等附属机构。
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机械化采煤工艺包括,落煤、装煤、运输、支护、处理采空区 。其中采煤机完成落煤和装煤工序。
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适应煤层的倾角
适用煤层的厚度
缓斜煤层采煤机
薄煤层采煤机
大倾角煤层采煤机
中厚煤层采煤机
急斜煤层采煤机
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厚煤层采煤机
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采煤机型号的定义
MG*
*
Q WD 1
系列序号 类 以阿拉伯 型 数字显示 代 但按单机 号 设计产品 : 时可省略 采
滚筒的轴向力:
采煤机工作效果主要取决于工作机构的质量。滚筒作为采煤 机的工作机构,消耗着整机功率的80%以上。为此,寻求截割比 能耗小、块率高、粉尘小、运行平稳的滚筒有着重要意义。随采 煤机的发展,无链牵引方式使用越来越多。无链牵引机构的啮合 要求严格,牵引机构导向装置的间隙较小,且均是硬性导向,不 像有链牵引的导向装置,除间隙较大外,还允许有一定的偏转。 因此,滚筒的轴向力直接影响采煤机的滚筒、摇臂、牵引机构和 运输机的导向装置。轴向力过大则会造成这些零件的强度性破坏 ,以至造成机械事故,甚至停机。
对于一定功率的采煤机,滚筒的一些参数,如直径、转速、 内径等,基本上都是定值,而截深、叶片升角、叶片头数等参数 由于受强度、制造工艺、装煤性能及配套关系限制,其变化范围 也较小。但滚筒的截齿排列却是灵活的,除数量外,基本不受限 制。
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轴向力的来源:
滚筒轴向力对机械的工作稳定性及零件均有一定的危害。若轴向力指向煤臂侧, 滚筒端盘、刀齿及滚筒自身的损坏更加明显。从经济和实用的角度来讲,希望滚 筒轴向力为零,实际上是不可能的。通常,滚筒轴向力指向采空区侧。从设计的 角度应使其最小,并尽是使各项轴向力消耗在滚筒自身,达到内部平衡。滚筒轴 向力的来源有:
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煤的坚固性系数:坚固性系数又称硬度,是用来衡量煤破碎难易 程度的指标,它综合反映了煤的强度,硬度和弹塑性等因素。坚 固性系数是前苏联学者普罗托季雅柯诺夫于1926年提出的,因此 又称普氏系数。 我国用坚固系数来进行岩石分级和煤层分类。煤和软岩f≤4,中硬岩 f≤4-8,硬岩f≤8-20(最硬的岩石);同时还规定,f≤1.5的煤称为 软煤,f=1.5-3.0的煤称为中硬煤,f≤3.0的煤称为硬煤。
20世纪40年代初,英国和前苏联相继研发了链式采煤机,这种 采煤机是用截链截落煤,在截链上安装有被称截齿的专用截煤刀具 ,其工作效率低,同地德国研制出了用刨削方式落煤的刨煤机。 50年代初,英国和德国相继研制出了滚筒采煤机,在这种采煤机 上安装有截煤滚筒,这是一种圆筒形部件,其上装有截齿,用截煤 滚筒实现装煤和落煤。这种采煤机与可弯曲输送机配套,奠定了煤 炭开采机械化的基础。这种采煤机的主要缺点有二,其一是截煤滚 筒的安装高度不能在使用中调整,参煤层厚度及其变化适应性差, 其二是截煤滚筒的装煤效果不佳,限制了采煤机生产率的提高。进 入60年代,英国、德国、法国和前苏联先后对采煤机的截割滚筒 作出了两项革命性改进。其一是截煤滚筒可以在使用中调整其高度 ,完全解决对煤层赋存条件的适应性;其二是把圆筒形截煤滚筒改 进成螺旋叶片式截煤滚筒,即螺旋滚筒,极大地提高了装煤效果。 这两项关键的改进是滚筒式采煤机成为现代化采煤机械的基础。


特 截割功率 装机功率 征 (kW) (kW) 代 号 :
滚 筒

用途及特征代号:

A矮机身;

Q大倾角;

P爬底板;

G高型;
B薄煤层:
T单滚筒;
N短臂 :
W无链牵引;
D电牵引
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二、国内外采煤机的现状
我国采煤机40年来的发展: 20世纪70年代是我国综合机械化采煤的起步阶段,首先煤炭 科学总院上海分院集中主要科技骨干,研制出综采面配套的 MD-150型双滚筒采煤机,另一方面改进为普采配套的DY100 型、DY150型单滚筒采煤机:70年代中后期,制造出MLS3170型双滚筒采煤机。
这时期我国采煤机的特点为:
1、装机功率小,不超过200kW。 2、有链牵引,输出牵引力小。 3、牵引速度低,一般不超过6m/min。 4、自开切口差。 5、工作可靠性差。
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Байду номын сангаас
20世纪80年代我国进入了采煤机发展的兴旺时期,70年代后期 我国共引进了143套综采成套设备,世界上主要的采煤机生产国均 有:如英国、德国、法国、波兰、日本等。这为我们深入了解国外 技术创造了条件,同时经过前一时期自行研制采煤机积累了丰富的 经验,确立了我国采煤机的发展方向是仿制和自行研制并举。这期 间西安煤机厂生产MXA300型采煤机,鸡西煤机厂与上海分院开发 的MG300-W型采煤机,太原矿山机器厂与英国安德森合作生产 AM500型采煤机。
端盘截齿引起轴向力:端盘上的角度齿处于半封闭截割条件,且大都向煤壁倾 斜布置,故产生较大的轴向力,且指向采空区侧。
滚筒装煤引起轴向力:螺旋叶片装煤时产生的抛煤和推煤反力,其方向指向煤 壁侧的反力。
滚筒轴向移位引起轴向力:由于滚筒的推进阻力与牵引力不同线等原因,故存 在一水平扭转力矩,导致采煤机在水平面内产生整体横向偏转,导致截煤时滚 筒轴向移位,这一移位相当于滚筒沿轴向有一进刀量,因而产生一附加轴向力 。
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开采方式
驱动方式
机械牵引采煤机
长壁式滚筒式采煤机
液压牵引采煤机
房柱式连续采煤机 刨煤机
电牵引采煤机
直流电牵引 (MG463-WD)
交流电牵引
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与工作面运输机的 配合方式
滚筒的数量
骑槽式
单滚筒式采煤机
爬底板式
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双滚筒式采煤机
EL3000型等,主要特点为具有负载控制、全面的机器监控、采煤 机自动定位、自动调高、区域控制、智能化安全锁、随机故障诊断 、数据传输功能。 美国JOY公司
20世纪70年代研制成功1LS多电机横向布置直流电牵引采煤机 后,又陆续研制了2LS-6LS型的多种多电机横置直流电牵引采煤机 ,90年代在4LS、6LS型的基础上又开发了6LS5、7LS系列交流电 牵引采煤机,其中7LS7采煤机的总功率为2345kW。
另外波兰KOMAG采矿机械化研究中心及俄罗斯也都研发出了自已 的电机横向布置的交流电牵引采煤机。
归纳起来国外采煤机有如下特点:
1、装机功率增大,性能参数大幅提高 2、普遍采用中高压供电 3、监控保护系统的智能化 4、电牵引向交流调速发展 5、总体结构趋向模块化多电机横向布置 6、电牵引采煤机已成为开采煤炭的主导机型
综采(采煤机+液压支架+刮板输送机)
采煤机自工作面一端开始向另一端采煤 随着采煤机向前牵引,紧接着移动液压支架,以便及时支护 顶板。 在采煤机后面一定距离处,推移工作面刮板输送机。
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目前作业循环方式可分为单向割煤和双向割煤两种方式。
双向割煤
双向割煤作业循环,是在采煤机割煤过程中同时推移刮板运输机 和移架,至工作面回平巷或运输平巷时,停机等待移动输送机 头、转载和输送机尾、作壁 ,采煤机返程也割煤,同时推移 刮板运输机和移架。
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日本三井三池制作所
1987年后日本三井三池制作所陆续研制成功多种截割电机纵向 布置的交流电牵引采煤机,其中的DR102102型采煤机截割功 率为600kW,牵引功率为2X45kW,牵引速度15m/min,,近 几年又开发了截割电机横向布置的交流电牵引采煤机。
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