采掘机械基本知识解析

采掘机械基本知识

绪论

煤炭工业是我国的重要能源工业，而采掘机械化又是煤矿生产机械化的中心环节。在现行长壁式采煤方法中，包括落煤、装煤、运煤、支护和采空区处理五大主要工序。按机械化程度的不同，采煤方法分为炮采、普采和综采。炮采工艺机械化程度最低，只有运煤一项实现了机械化，其它几项均为人工作业。普采（包括高挡普采）是利用采煤机或刨煤机来实现落煤和装煤，工作面刮板输送机运煤，并用金属摩擦支柱（或单体液压支柱）及金属铰接顶梁支护顶板的采煤方法。普采使工作面采煤过程中的落煤、装煤、运煤实现了机械化，但支护顶板仍靠人工作业。综采是用大功率采煤机来实现落煤和装煤，刮板输送机运煤，自移式液压支架来支护顶板，从而使工作面采煤过程完全实现机械化的采煤方法。综采工作面的设备与工序之间密切联系、连续作业，从而达到高产高效和安全作业。

综采工作面的主要设备有采煤机、可弯曲刮板输送机、转载机、胶带输送机、液压支架和乳化液泵站，如图0—1所示。各种设备的作用分别如下

采煤机是完成工作面落煤和装煤两大工序的机械，多以刮板输送机为轨道，沿工作面往返运行。

可弯曲刮板输送机是完成工作面（或顺槽）运煤工序的机械，它除了要完成运煤和清理机道外还兼作采煤机的运行轨道，以及作为液压支架向前移动的支点。

转载机安置在采煤工作面的下顺槽中，是将采煤工作面刮板输送机运出的煤炭抬高转载到顺槽可伸缩胶带输送机上去的一种中间转载运输机械。

胶带输送机是完成顺槽中运输工序的机械设备，沿顺槽铺设，可随工作面推进改变长度，将转载机运来的煤运出采区。

液压支架沿工作面架设,随采煤机作业推进而自行前移并推移刮板输送机，可及时支护、控制新裸露的顶板与采空区，为采煤连续作业提供安全的空间。

乳化液泵站安置在顺槽设备列车上，为液压支架提供液压动力。

采煤机械化的发展，大大提高了回采工作面的开采强度，使采煤工作面的推进速度越来越快，这就要求加快掘进速度，以达到采掘平衡。目前在煤矿中广泛使用的掘进作业方式有传统的钻孔爆破法和掘进机法。

凿岩机、装载机和掘进机等是机械化掘进工作面的主要设备。其任务是在掘进工作面上完成钻孔、破碎煤岩、装载和转载等几个主要掘进工序。

凿岩机是完成在岩巷中钻凿炮眼这一工序的机械。

装载机是完成掘进巷道中装煤岩工序的机械设备。

掘进机直接从掘进工作面破碎煤岩，并通过本身结构的装载机构和运输机构将破落下来的煤岩装入矿车或其它运输设备中，从而使破碎、装载、运输等几项工序完全实现机械化。

第一章采煤机械

第一节采煤机的结构和工作原理

一、采煤机的工作原理

采煤机在机械化采煤工艺中承担落煤和装煤两大工序，是机械化工作面的关键设备。我国目前使用最多的是滚筒式采煤机，也有少量刨煤机。

滚筒式采煤机如图1-1所示。它是利用螺旋滚筒作为截割机构，依靠滚筒的旋转和安装在滚筒上的截齿截入煤壁，将煤体落下破碎，又通过滚筒上的螺旋叶片将破落的煤装到工作面输送机上。

图1-1 双滚筒采煤机

1—电动机；2—牵引部；3—牵引链；4—截剖部减速箱；5—摇臂；6—滚筒；7—弧形档煤板；8—底托架；9—滑靴；10—调高油缸；11—调料油缸；12—拖缆装置；13—电气控制箱

双滚筒采煤机由截割部、牵引部、电气设备和辅助装置组成。电动机是采煤机的动力源，通过传动机构将动力传递给截割部的工作机构和牵引部的牵引机构。截割部由固定减速器、摇臂减速器、螺旋滚筒和挡煤板组成。固定减速器和摇臂减速器是截割部的传动机构，用于将电动机的转速降低到螺旋滚筒要求的转速。摇臂箱体也是使螺旋滚筒能根据采高要求实现升降的部件。螺旋滚筒和挡煤板是工作机构，螺旋滚筒转动中，装在其上的截齿便将煤壁上的煤破碎下来，并由螺旋叶片和挡煤板将落下的煤装入输送机中。牵引部由牵引部减速器和牵引机构组成。减速器将电动机转速降低到牵引机构要求的速度并实现调速。牵引机构（链牵引）由主链轮、辅助链轮和锚链组成。锚链绕过主链轮和辅助链轮后，在工作面输送机的机头、机尾架上固定。因此，当主链轮转动后，因锚链不能被带动，主链轮便带动采煤机在输送机槽帮上移动而实现牵引。采煤机就是在牵引过程中由螺旋滚筒不断地将煤破落下来并

装入输送机中的。采煤机的辅助装置包括底托架、电缆架、喷雾冷却装置和防滑装置等。

二、滚筒式采煤机的种类及组成

滚筒式采煤机具有截深浅、牵引速度快、消耗功率少、自开缺口、调高方便、功率大、装煤效果好等特点，因此适用于各种硬度、煤厚0.65～4.5m的缓倾斜煤层。滚筒式采煤机的种类也较多，按工作机构来分，可分为单滚筒采煤机和双滚筒采煤机两大类。单滚筒采煤机适用于地质条件比较复杂，不能进行综合机械化开采的一些普采工作面；双滚筒采煤机则适用于地质条件较好的综合机械化采煤工作面。按照采煤机牵引部的安装位置来分，采煤机又可分为内牵引式采煤机和外牵引式采煤机。内牵引采煤机是牵引部与采煤机的其他几部分组成一个整体。外牵引式采煤机是牵引部放置在工作面端头，多用于薄煤层工作面。采煤按采煤机牵引部的传动形式来分，滚筒采煤机又分为机械牵引、电牵引和液压牵引等三种类型。按采煤机牵引部的调速方式来分，采煤机又可分为液压调速、机械调速、电动机调速三种类型。

总之，滚筒式采煤机的类型较多，结构也比较复杂，但基本组成部分大致相同，主要由截割部、牵引部、电气设备以及辅助装置等四部分组成，如图1－l所示。

（－）截割部

采煤机截割部是采煤机的工作机构，它将电动机的动力经过减速器减速后传递给截割滚筒，以进行割煤，并且通过滚筒上的螺旋叶片将截割下来的煤装到工作面输送机上。双滚筒采煤机具有两个结构相同、左右对称的截割地部，分别位于采煤机的两端，可同时由一台电机驱动，也可以分别由两台电动机驱动。采煤机割煤时，挡煤板总是位于滚筒后面。因而，当采煤机改变牵引方向时，要将两个挡煤板绕滚筒翻转180°截割部的结构如下：1．截齿

截齿是采煤机直接落煤的刀具，对截齿的要求是强度高、耐磨，几何形状合理，固定牢靠。滚筒式采煤机的截齿有扁形截齿和镐形截齿两种。扁形截齿即刀形截齿，它是沿滚筒径向安装在螺旋叶片和端盘的齿座中，故又称径向截齿，可以载割不同硬度和韧性的煤，适应性较好；镐形截齿分为圆锥形截齿和带刃扁截齿。镐形截齿基本上是沿滚筒切向安装的，故又称切向截齿，适用于脆性及裂隙多的煤层。

2．螺旋滚筒

螺旋滚筒由螺旋叶片、端盘、齿座、喷嘴及筒壳组成。螺旋叶片用来将截落的煤推向输送机。端盘紧贴煤壁工作，以切出新的整齐的煤壁。齿座上的孔中安装截齿。叶片上两齿座间布置有内喷雾喷嘴，内喷雾水则由喷雾泵通过供水系统引入滚筒并通向喷嘴。筒壳与滚筒轴连接。采煤机滚筒的旋转方向根据其使用条件不同而异，旋转方向的确定原则是有利于装煤和机器的稳定。

3．截割部传动装置

截割部传动装置常用齿轮传动，其功用是将电动机的动力传递到滚筒上，以满足滚筒工作的需要。同时，传动装置还应适应滚筒调高的要求，使滚筒保持适当的工作高度。

（二）牵引部

采煤机牵引部担负着移动采煤机，使工作机构连续落煤或调动机器的任务。它包括牵引机构和传动装置两个部分。对牵引部的要求是：有足够大的牵引力；牵引速度一般为0～10m ／min，而且可以无级调速，以适应在不同煤质条件下工作；在电动机转向不变的情况下能正、反向牵引和停止牵引；有自动调速系统和可靠的保护装置，以及操作方便等。

（三）电气设备

滚筒采煤机的电气设备主要由隔爆型三相异步电动机、隔离开关、中间箱、集中控制板和电缆组成。这些电气设备为采煤机提供动力源，控制采煤机的起动、停止，对电动机及液压系统的超温、过载、欠载、断相、过流等故障进行保护。