滚筒采煤机发展现状及发展特点

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滚筒采煤机发展现状及发展特点滚筒采煤机发展现状及发展特点采煤机械是机械化采煤作业的主要机械设备，其功能是落煤和装煤。

采煤机械分为采煤机和刨煤机两大类，目前应该最广泛的采煤机械是滚筒采煤机。

1.1 滚筒采煤机的组成及工作方式1.1.1 主要组成现以双滚筒采煤机为例，说明其组成。

如图 1.1 所示，它主要由电动机、牵引部、截割部和附属装置等部分组成。

电动机 1 是滚筒采煤机的动力部分，它通过两端输出轴分别驱动两个截割部和牵引部。

采煤机的电动机都是防爆的，而且通常都采用定子水冷，以缩小电动机的尺寸。

牵引部 2 通过其主动链轮与固定在工作面输送机两端的牵引链 3 相啮合，使采煤机沿工作面移动，因此，牵引部是采煤机行走机构。

左、右截割部减速箱 4 将电动机的动力经齿轮减速后传给摇臂 5 的齿轮，驱动滚筒 6 旋转。

滚筒是采煤机落煤和装煤的工作机构，滚筒上焊有端盘及螺旋叶片，其上装有截齿。

螺旋叶片将截齿割下的煤装到刮板输送机中。

为提高螺旋滚筒的装煤效果，滚筒一侧装有弧形挡板 7，它可以根据不同的采煤方向来回翻转 180°。

底托架 8 是固定和承托整台采煤机的底架，通过其下部四个滑靴 9 将采煤机骑在刮板输送机的槽帮上，其中采空区侧两个滑靴套在输送机的导管上，以保证采煤机的可靠导向。

底托架内的调高液压缸 10 可使摇臂连同滚筒升降，以调节采煤机的采高。

调斜液压缸 11 用于调整采煤机的纵向倾斜度，以适合煤层沿走向起伏不平时的截割要求。

电气控制箱 13 内部装有各种电控元件，用于采煤机的各种电气控制和保护。

1-电动机;2-牵引部;3-牵引链;4-截割部减速箱;5-摇臂;6-滚筒;7-弧形挡煤板;8-底托架; 9-滑靴;10-调高油缸;11 调斜油缸;12-拖缆装置;13-电气控制箱图 1.1 双滚筒采煤机1此外，为降低电动机和牵引部的温度并提供内外喷雾降尘用水，采煤机设有专门的供水系统。

采煤机的电缆和水管夹持在拖缆装置 12 内，并由采煤机拉动在工作面输送机的电缆槽中卷起或展开。

1.1.2 工作方式按机械化程度的不同，机械化采煤工作面可分为普通机械化采煤工作面和综合机械化采煤工作面，简称普采工作面和综采工作面。

工作面布置如图 1.2 所示。

普通机械化采煤工作面设备布置如图 1.2(a)所示，通常由单滚筒采煤机 1、可弯曲刮板输送机 2、金属支柱或单体液压支柱 3 和铰接顶梁配套，在长臂采煤工作面进行落煤、装煤、运煤和支护等几个主要采煤工序。

以单体液压支柱代替金属支柱，则称为高档普采工作面。

采煤机骑在工作面刮板输送机上工作。

单滚筒采煤机只有一个滚筒，由于输送机机头和机尾的限制，采煤机不可能采到工作面端头，因此，在工作面两端需要预先用人工采出一定长的“缺口”。

一般上缺口长度为 10m 左右，下缺口长度为 7~8m。

1-滚筒采煤机;2-刮板输送机;3-单体液压支柱或金属支柱;4-液压支架;5-刮板转载机图 1.2 机械化采煤工作面普采工作面的采煤工艺过程如下： 1.采煤机的滚筒进入下缺口，然后由下向上采煤； 2.随采煤机之后，清理顶煤、挂顶梁； 3.在采煤机后面清出新轨道，并在距采煤机 10~15m 处开始推移刮板输送机； 4.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2压支柱。

当采煤机一直运行到工作面上缺口时，就实现了一个完整的采煤循环。

然后，采煤机由上向下采煤，开始下一个循环。

如果煤层厚度度大于滚筒直径，不能一次采全高，而且顶煤不易垮落时，采煤机由下向上牵引沿顶板采上部煤；然后，由上向下牵引沿底板采下部煤。

采煤机沿工作面上下往返牵引一次，才能实现一个完整的采煤循环。

综采工作面的配套设备如图 1.2(b)所示。

通常由双滚筒采煤机 1、可弯曲刮板输送机 2 及液压支架4 等主要设备组成。

用液压支架支护顶板，实现了支护、移架及推移输送机过程的机械化。

采出的煤经转载机 5 及可伸缩带式输送机运到采区煤仓。

综采工作面的采煤工艺过程如下： 1.采煤机自工作面一段开始向另一端采煤； 2.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； 3.在采煤机后面一定距离处，推移工作面刮板输送机。

当采煤机移动到工作面的另一端，各个工序都相应完成之后，就实现了一个完整的采煤循环。

1.2 滚筒采煤机发展特点20 世纪 70 年代我国采煤机的发展有以下特点: 1. 装机功率小如 MLS3-170 型双滚筒采煤机,装机功率 170kW,由鸡西煤矿机械厂制造; MD-150 型双滚筒采煤机,装机功率150kW,由上海分院设计、上海冶矿厂制造; DY-100 和 DY150 型单滚筒采煤机,装机功率100kW 和 150kW,由上海分院设计, 无锡采煤机厂和辽源煤机厂共同制造。

2. 有链牵引、输出牵引力小这个时期的采煤机牵引方式都是采用圆环链与牵引链轮啮合传动,传递牵引力小,牵引力在 200kN 以下。

3. 牵引速度低由于受液压元部件可靠性的限制,设计的牵引功率较小,牵引速度一般不超过 6m/min。

4. 自开切口差由于双滚筒采煤机摇臂短,又都是有链牵引,很难割透两端头,且容易留下三角煤,需要人工清理,单滚筒采煤机更为如此。

5. 工作可靠性较差由于我国基础工业比较薄弱,元部件质量较差,反映在采煤机的寿命普遍较短,特别是液压元部件易损。

320 世纪 80 年代我国采煤机的发展有以下特点: 1. 重视采煤机系列的开发,扩大使用范围 20 世纪 70 年代开发的采煤机,一种类型只有一个品种,十分单一,覆盖面小, 很难满足不同煤层的开采需求。

20 世纪 80 年代起重视系列化采煤机的开发工作,一种功率的采煤机可以派生出多种机型,主要元部件在不同功率的采煤机上都能通用。

以西安煤机厂为主仿制 EDW300-L 型采煤机,上海分院参与测绘和试验消化。

被列为国家“六五”科技攻关项目的 MG300-W 型采煤机由上海分院负责设计、试验,鸡西煤矿机械厂负责制造。

与此同时,山西省与英国安德森公司达成引进 AM500 生产图纸的协议,由太原矿山机器厂生产 AM500 型采煤机。

为满足用户需求 , 各单位还完成了各基型派生型的开发工作 :MXA300/3.5 派生出 MXA600/ 3.5 型等 10 多种机型;单电机 AM500 型派生出双电机AM500 型; MG300 型派生出MG2×300-W 型、MG300-AW 型和 MG2×300-AW 型; MG300-GW 和 MG2×300-GW 型等 8 种机型,可满足 1.5m 至 4.5m 煤层开采的需要。

20 世纪 80 年代在中小功率采煤机的开发方面也取得辉煌的成果。

鸡西煤机厂在 MLS3-170 型采煤机的基础上派生出 12 种系列产品,以满足不同用户的要求。

该厂还与哈尔滨煤研所合作完成了 BM1-100 型薄煤层采煤机,与上海分院合作开发 MG200-W 型采煤机;西安煤机厂与北京开采所合作完成 MXP-240 型采煤机的开发;辽源煤机厂与上海合作完成了 1MG200、1MGD200 的开发;上海冶矿厂、无锡煤机厂与上海分院合作完成 MDY-150、MG150、4MG150、MG200、4MG200 等多品种的开发。

常熟煤机厂与上海分院合作开发成功 5MG200-B 型,并与北京开采所合作开发成功 MG2×70Z 型采煤机。

2. 元部件攻关, 提高了采煤机工作可靠性主电机的攻关:以解决烧机现象;齿轮攻关:从选择材质上、热处理工艺上着手,学习国内先进成熟经验,以德国齿轮为目标进行攻关,达到预期目的,解决了低速重载齿轮早期失效的问题;液压系统和液压元部件的攻关:液压系统中主油泵和油马达的可靠性直接影响牵引部工作面的可靠性,在 20 世纪 80 年代中期,把液压通用件斜轴泵、斜轴马达、摆线马达、阀组、调速机构等都列入部重点攻关内容。

3. 无链牵引的推广使用,使采煤机工作平稳、使用安全在引进大功率采煤机的同时,无链牵引技术传入中国,其中德国艾柯夫公司的销轨式无链牵引和英国安德森公司的齿轨式无链牵引占绝大多数,而且技术成熟。

为此,我国新研制采煤机的无链牵引都向引进机组的结构上靠拢,仿制和引进技术生产的采煤机更是如此。

20 世纪 90 年代以后采煤机技术发展的特点:41. 多电机驱动横向布置的总体结构成为电牵引采煤机发展的主流我国开发的电牵引采煤机除西安煤机厂外,一般都采用横向布置,各大部件由单独电动机驱动,传动系统彼此独立,无动力传递,结构简单、拆装方便,因而有取代电动机纵向布置的趋势。

2. 我国采煤机的主要参数与世界先进水平的差距在缩小 MG900/2210 一 WD 型交流电牵引采煤机是西安煤矿机械厂研发的代表机型。

装机功率达到 2210kW,采用国际最新设计理念，吸收国内外采煤设备的先进技术，解决了高产、高效特大矿井采煤机设备的主要技术难点。

年设计生产能力 800 万 t，实际生产能力可达 1000 万 t 以上。

特别是该机采用了智能化监测和故障自诊断技术，实现了对采煤机进行实时远程监控.3. 液压紧固技术的开发研究取得成功采煤机连接构件经常松动是影响工作可靠性的重要因素,而且解决难度较大。

20 世纪 90 年代由上海分院列题进行攻关研究,开发了 M24、M30、M36、 M42 共 4 种常用液压螺母和专用超高压泵,在电牵引采煤机中得到推广应用,防松效果显著。

1.3 与国外产品的差距我国煤矿综合机械化采煤设备的研制水平，经过几十年的引进技术、消化吸收和自主研发，已有长足进步。

国内某些技术如综采放顶煤支架技术处于国际领先水平;国产综采设备的主要技术参数已接近或达到本世纪初的国际先进水平，落后约 5 年;国产综采设备的机电一体化程度接近或达到 20 世纪 90 年代中期的国际先进水平，落后约 10 年;国产综采设备的可靠性接近或达到 20 世纪 90 年代初的国际先进水平，落后约 15 年。

国产大功率采煤机只在国内使用，生产数量较少，与国外先进机型存在的差距主要表现在性能、可靠性、使用寿命等方面: 1. 不重视基础理论研究科技强国非常重视基础元部件的理论研究，同时强调产品设计必须要有较好的设计理论支持。

而国内目前无论是科研院所还是制造厂商，只注重追求应用技术，轻视基础理论研究。

引进消化只注重仿形而较少深入研究相应的理论和手段，致使国产基础元部件性能指标低下，甚至不过关，严重影响产品的性能和可靠性。

采煤机的自动操纵，主要包括调高和调速两个方面。

目前国内外交流变频电牵引采煤机的自动调速技术已相当成熟，都是采用矢量控制技术，能够实现额定转速以下恒扭矩调速、额定转速至最大转速恒功率调速，并且采用主从控制技术，多电机驱动的采煤机变频调速系统已从一拖二(一台变频器拖动两台电动机)发展到一拖一(两台变频器分别拖动两台电动机)。