浅谈薄煤层综采设备的选型
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2010 年第 4 期
煤矿机电
·75·
浅谈薄煤层综采设备的选型
梁香过
（ 河北天择重型机械有限公司，河北 邯郸 056200）
摘 要： 通过对薄煤层综采设备的分析，提出对液压支架、采煤机和刮板输送机作出选择的一点
情况，以保证高效、安全、可靠地进行综合机械化采煤，使薄煤层综采设备的优越性充分显示出来。
关键词： 薄煤层开采； 设备选型； 建议
ZY3300 /07 /13D 型掩护式支架采用两柱四连 杆机构，顶梁采用整体顶梁无活动侧护板，有利于对 顶板的支护和管理。底座为刚性底座，底座中部底 板前部封底后部开档，利于排矸，底座低而短，增大
了支架空间，确保过机空间，通风和行人空间。液压 系统采用先进的电液控制系统，操作方式灵活多样， 自动化程度高，可实现无人化操作。
（ 上接第 74 页）
齿顶部所受的接触应力均较大。
（2） 齿顶部的接触应力远大于材料许可的屈服
极限，这时材料进入到塑性流动阶段，使轮齿齿面上
的材料向齿两侧面流动。
（3） 有限元分析过程中，假设施加载荷的作用
点在齿顶部时齿根受到的弯矩最大，但是，实际情况
中加载的作用点要比齿顶部低一些时，轮齿齿根部
才会受到最大弯矩。
3 采煤机
（1） 根据薄煤层开采的特点，采煤机机身厚度 要薄且尽可能短，以适应煤层起伏变化的特点，保证 实现在最低采高时三机配套高度的需要。
（2） 薄煤层开采存在着采煤机在切割顶底板时 带来的震动和冲击，因此，对整机的功率（ 特别是切割 功率要大） 、重量、强度和稳定性都有很高的要求。
（3） 由于煤层较薄，架内空间小、工人行走不 便，为了便于采煤机司机的操作和采煤机有较高的 牵引速度实现高产，薄煤采煤机必须能够离机控制。
作者简介：梁香过（1964 － ） ，男，高级工程师。毕业于山西矿业学
考虑三机配套后的最小采高的要求，即在最低采高 情况下能够实现采煤机的安全运行，并且要有足够
院煤矿机械制造专业，现任河北天择重型机械有限公司副总经理。 （ 收稿日期：2010 － 04 － 22；责任编辑：陈锡强）
檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿
我国薄煤层资源丰富，且煤质好，分布面广。据 不完全统计，我国薄煤层的可采储量约为 60 亿 t，约 占全国煤炭总储量 的 19% ，而 产 量 只 占 总 产 量 的 10. 4% ，远远低于储量所占的比例，且开产量的比重 还有进一步下降的趋势。因此，薄煤层的开采问题 显得尤为重要。随着近几年采煤机械化装备以及新 技术、新工艺的长足发展，采用综采配套设备进行薄 煤层开采越来越得到各方的重视。
（ Hebei Tianze Heavy Machinery Co. ，Ltd. ，Handan 056200，China）
Abstract： Based on the analysis of the full-mechanized mining equipment of thin coal seam，a bit of information for the selection of hydraulic support，shearer and scraper conveyor is put forward to ensure efficient，safe and reliable full-mechanized coal mining，and the advantages of thin coal seam full-mechanized mining equipment is fully displayed. Keywords： thin coal seam； equipment selection； proposal
MG2 × 100 /452-BWD 型采煤机采用机外 载 交
2010 年第 4 期
煤矿机电
·77·
流变频调速方式，该机机身薄，截割功率大，具有无 的过机空间高度，保证足够的过煤高度等，并采用电
线遥控操作等功能，可以满足在薄煤层工作面的工 液自动化控制技术，实现割煤，移架，推溜综合机械
作要求。
化自动控制无人操作，方可在薄煤层工作面实现高
SGZ630 /150 型刮板输送机采用中双链刮板链的 效、安全生产，取得良好的经济效益和社会效益。
形式，中部槽帮高度为 190mm，采煤机机面高度为 700 mm，卸载高度为 400 mm，适应薄煤层开采的需要。
根据该工作面的地质条件和对综采机械化装备 的要求，通过对液压支架、采煤机、刮板输送机选型， 实现了在最低采高 800 mm 条件下的综合机械化生
（4） 由于煤层薄，起伏变化大，采煤机不可避免 地要切割岩石，为使截齿与岩石的摩擦不产生火花， 采用无火花耐磨截齿。
4 刮板输送机
为了减少设备故障，在保证可靠性的前提下，尽 量降低中部槽的高度，降低刮板机的卸载高度，减小 输送机对轮连接罩的直径，机头尾可以互换，选用高
效减速器减小机头机尾的宽度，采用双速启动方式， 以实现在最低采高煤层条件下的配套要求和安全生 产。
（4） 复合齿廓销轨轮由于轮齿节圆部位已经过
度到渐开线齿廓，不像摆线齿廓轮齿那样在节圆附近
图 6 摆线齿廓销轨轮应力云图
是直线段，所以复合齿廓轮齿受到的接触应力较小。 （5） 所受的弯曲应力，复合齿廓销轨轮齿根部
比摆线齿廓销轨小。
综上所述，复合齿廓提高了销轨轮的齿面接触
强度和齿根部的弯曲强度。
参考文献：
薄煤层开采，因工作面上下端头的高度较低，极 易造成液压支架压住工作面刮板输送机机头机尾， 造成机头机尾不能前移影响生产，为此需要改进现 有刮板输送机的卸载高度和机头机尾的高度和对轮 联接罩的直径。
输送机底部可采取加封底板的中部槽结构形 式，降低刮 板 链 和 底 板 的 摩 擦 阻 力，减 少 拉 回 煤 现 象，提高运输效率。
1 薄煤层综采设备选型原则
以往以普采和高档普采为主的薄煤层开采工艺 不但生产成本高，事故率也较高，特别是在遇到断层 时开采设备损坏严重，工人劳动强度大，顶板管理难 度大，安全没有保障。笔者通过对薄煤层工作面特 性和开采设备的研究，对薄煤层综采设备的选型提 出以下几项原则：
（1） 液压支架：考虑到薄煤层工作面空间狭窄 环境差，选用的支架应具有较高的可靠性，工作阻力 及支护强度等参数要满足薄煤层矿压要求，能够实 现最低采高要求，同时要保证最小过机空间和三机
［1］ 王振乾. 基于 ADAMS 的采煤机行走运动学分析［J］. 煤矿机
电，2007（1） .
［2］ 吴卫东，刘春生. 采煤机摆线论-销排式无链牵引机构运动分析
［J］. 黑龙江矿业学院学报，1998，8（3） .
图 7 复合齿廓齿廓销轨轮应力云图
［3］ 尹斌. 薄煤层电牵引采煤机销轨轮齿形优化设计［D］. 太原： 太原理工大学，2009.
2 液压支架
在液压支架的结构设计上，要充分考虑薄煤层 开采时的技术特点及空间狭小的地质状况，重点以 降低整体配套高度、保证良好工作性能为目标，满足 三机配套技术要求。
支架的结构力求简单、可靠，在保证支架高可靠 性的前提下，尽量满足尺寸小、重量轻等要求。同时 确保综采设备必要的通风断面、梁端距，最大限度地 加宽人行道宽度；选用先进的电液操作系统，保证快 速跟机作业和支护自动化；提高液压系统的可靠性
中图分类号：TD421. 6
文献标识码：B
文章编号：1001 － 0874（2010）04 － 0075 － 03
Brief Discussion of the Selection of Full Mechanized Mining Equipment for Thin Coal Seam
LIANG Xiang-guo
f =2
工作面倾角 /（°）
23 ～ 25
顶底板为页岩（ f = 4 ～ 6） ，中间含夹矸，斜井运
输。
综采工作面配套设备：
根据该工作面的地质条件，选用以下配套设备
（见图 1）。
图 1 工作面配套设备示意图
1 － ZY3300 /07 /13D 型掩护式支架；2 － MG2 × 100 /452-BWD 型薄煤层电牵引采煤机；3 － SGZ630 /150 型薄煤层刮板输送机
采用了双速电机的启动方式，以低速启动，高速 运行，加大启动时的力矩和减少启动时对输送机的震 动和冲击，可防止重载启动时“压车”现象的发生。
根据以上的设计和要求，刮板输送机通常可以 达到薄煤层综采配套的要求。
5 应用实例
某矿工作面地质条件：
工作面长度 /m
100
煤层厚度 /m
0. 8 ～ 1. 2
煤质硬度
参考文献： ［1］ 李国军. 煤矿（ 矿山） 综采液压支架选型设计、工况分析监测及
液压支架安全运行维护检修实用手册［M］. 北京：中国煤炭出 版社，2007. ［2］ 石磊，刘忠宝. 薄煤层综采机械化装备配套的几个技术问题 ［J］. 煤炭技术，2004（4） .
产。整套系统自动化程度高，整个工作面可实现无 人作业，不仅提高了生产效率，而且改善了工人的工 作环境和劳动强度。
［3］ 胡美红. 薄煤层综采“三机”设备配套技术研究［J］. 煤矿机械， 2009，30（10） .
［4］ 张佳伟. 综采设备的配套关系及采煤机技术参数的选择［J］. 煤矿机械，2000，21（3） .
6 结语 在进行薄煤层综采设备配Fra Baidu bibliotek的过程中，首先要
［5］ 王振乾. 我国极薄煤层采煤机的技术现状与发展［J］. 煤矿机 电，2010（2） .
·76·
煤矿机电
2010 年第 4 期
和使用寿命，选择较大工作阻力提高支架的适应能 力及可靠性。
支架顶梁合力作用点到底座前端的有效水平距 离直接影响底座前端比压大小，支架设计中应尽量 加大底座前端长度并采取措施使支架合力作用点后 移，在满足其它要求前提下立柱倾角应尽量小；采用 大缸径平衡千斤顶，增大平衡千斤顶拉伸能力是使 支架合力作用点后移、减小支架前端比压的一种有 效方法。
配套的参数合理。 （2） 采煤机：机面高度要充分保证在开采较薄
地段条件时 有 足 够 的 过 机 空 间，要 求 功 率 大、体 积 小，稳定性好，破顶、割底矸石的能力强，具有较好的 装煤效果。
（3） 输送机：降低机头高度和卸载高度，选用高 效减速器实现双速启动，机头尾互换。加大电机功 率实现启动平稳、工作可靠；降低中部槽的高度，适 应薄煤层开采的需要。
3 结论
作者简介：马雁翔（1983 － ） ，男，太原理工大学机械工程学院在读
硕士研究生。研究方向为采掘机械。
（1） 对于摆线齿廓销轨轮复合齿廓销轨轮，其
（ 收稿日期：2010 － 03 － 15；责任编辑：周丛笑）
参加啮合的轮齿齿根部都不是受最大应力的区域，
煤矿机电
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浅谈薄煤层综采设备的选型
梁香过
（ 河北天择重型机械有限公司，河北 邯郸 056200）
摘 要： 通过对薄煤层综采设备的分析，提出对液压支架、采煤机和刮板输送机作出选择的一点
情况，以保证高效、安全、可靠地进行综合机械化采煤，使薄煤层综采设备的优越性充分显示出来。
关键词： 薄煤层开采； 设备选型； 建议
ZY3300 /07 /13D 型掩护式支架采用两柱四连 杆机构，顶梁采用整体顶梁无活动侧护板，有利于对 顶板的支护和管理。底座为刚性底座，底座中部底 板前部封底后部开档，利于排矸，底座低而短，增大
了支架空间，确保过机空间，通风和行人空间。液压 系统采用先进的电液控制系统，操作方式灵活多样， 自动化程度高，可实现无人化操作。
（ 上接第 74 页）
齿顶部所受的接触应力均较大。
（2） 齿顶部的接触应力远大于材料许可的屈服
极限，这时材料进入到塑性流动阶段，使轮齿齿面上
的材料向齿两侧面流动。
（3） 有限元分析过程中，假设施加载荷的作用
点在齿顶部时齿根受到的弯矩最大，但是，实际情况
中加载的作用点要比齿顶部低一些时，轮齿齿根部
才会受到最大弯矩。
3 采煤机
（1） 根据薄煤层开采的特点，采煤机机身厚度 要薄且尽可能短，以适应煤层起伏变化的特点，保证 实现在最低采高时三机配套高度的需要。
（2） 薄煤层开采存在着采煤机在切割顶底板时 带来的震动和冲击，因此，对整机的功率（ 特别是切割 功率要大） 、重量、强度和稳定性都有很高的要求。
（3） 由于煤层较薄，架内空间小、工人行走不 便，为了便于采煤机司机的操作和采煤机有较高的 牵引速度实现高产，薄煤采煤机必须能够离机控制。
作者简介：梁香过（1964 － ） ，男，高级工程师。毕业于山西矿业学
考虑三机配套后的最小采高的要求，即在最低采高 情况下能够实现采煤机的安全运行，并且要有足够
院煤矿机械制造专业，现任河北天择重型机械有限公司副总经理。 （ 收稿日期：2010 － 04 － 22；责任编辑：陈锡强）
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我国薄煤层资源丰富，且煤质好，分布面广。据 不完全统计，我国薄煤层的可采储量约为 60 亿 t，约 占全国煤炭总储量 的 19% ，而 产 量 只 占 总 产 量 的 10. 4% ，远远低于储量所占的比例，且开产量的比重 还有进一步下降的趋势。因此，薄煤层的开采问题 显得尤为重要。随着近几年采煤机械化装备以及新 技术、新工艺的长足发展，采用综采配套设备进行薄 煤层开采越来越得到各方的重视。
（ Hebei Tianze Heavy Machinery Co. ，Ltd. ，Handan 056200，China）
Abstract： Based on the analysis of the full-mechanized mining equipment of thin coal seam，a bit of information for the selection of hydraulic support，shearer and scraper conveyor is put forward to ensure efficient，safe and reliable full-mechanized coal mining，and the advantages of thin coal seam full-mechanized mining equipment is fully displayed. Keywords： thin coal seam； equipment selection； proposal
MG2 × 100 /452-BWD 型采煤机采用机外 载 交
2010 年第 4 期
煤矿机电
·77·
流变频调速方式，该机机身薄，截割功率大，具有无 的过机空间高度，保证足够的过煤高度等，并采用电
线遥控操作等功能，可以满足在薄煤层工作面的工 液自动化控制技术，实现割煤，移架，推溜综合机械
作要求。
化自动控制无人操作，方可在薄煤层工作面实现高
SGZ630 /150 型刮板输送机采用中双链刮板链的 效、安全生产，取得良好的经济效益和社会效益。
形式，中部槽帮高度为 190mm，采煤机机面高度为 700 mm，卸载高度为 400 mm，适应薄煤层开采的需要。
根据该工作面的地质条件和对综采机械化装备 的要求，通过对液压支架、采煤机、刮板输送机选型， 实现了在最低采高 800 mm 条件下的综合机械化生
（4） 由于煤层薄，起伏变化大，采煤机不可避免 地要切割岩石，为使截齿与岩石的摩擦不产生火花， 采用无火花耐磨截齿。
4 刮板输送机
为了减少设备故障，在保证可靠性的前提下，尽 量降低中部槽的高度，降低刮板机的卸载高度，减小 输送机对轮连接罩的直径，机头尾可以互换，选用高
效减速器减小机头机尾的宽度，采用双速启动方式， 以实现在最低采高煤层条件下的配套要求和安全生 产。
（4） 复合齿廓销轨轮由于轮齿节圆部位已经过
度到渐开线齿廓，不像摆线齿廓轮齿那样在节圆附近
图 6 摆线齿廓销轨轮应力云图
是直线段，所以复合齿廓轮齿受到的接触应力较小。 （5） 所受的弯曲应力，复合齿廓销轨轮齿根部
比摆线齿廓销轨小。
综上所述，复合齿廓提高了销轨轮的齿面接触
强度和齿根部的弯曲强度。
参考文献：
薄煤层开采，因工作面上下端头的高度较低，极 易造成液压支架压住工作面刮板输送机机头机尾， 造成机头机尾不能前移影响生产，为此需要改进现 有刮板输送机的卸载高度和机头机尾的高度和对轮 联接罩的直径。
输送机底部可采取加封底板的中部槽结构形 式，降低刮 板 链 和 底 板 的 摩 擦 阻 力，减 少 拉 回 煤 现 象，提高运输效率。
1 薄煤层综采设备选型原则
以往以普采和高档普采为主的薄煤层开采工艺 不但生产成本高，事故率也较高，特别是在遇到断层 时开采设备损坏严重，工人劳动强度大，顶板管理难 度大，安全没有保障。笔者通过对薄煤层工作面特 性和开采设备的研究，对薄煤层综采设备的选型提 出以下几项原则：
（1） 液压支架：考虑到薄煤层工作面空间狭窄 环境差，选用的支架应具有较高的可靠性，工作阻力 及支护强度等参数要满足薄煤层矿压要求，能够实 现最低采高要求，同时要保证最小过机空间和三机
［1］ 王振乾. 基于 ADAMS 的采煤机行走运动学分析［J］. 煤矿机
电，2007（1） .
［2］ 吴卫东，刘春生. 采煤机摆线论-销排式无链牵引机构运动分析
［J］. 黑龙江矿业学院学报，1998，8（3） .
图 7 复合齿廓齿廓销轨轮应力云图
［3］ 尹斌. 薄煤层电牵引采煤机销轨轮齿形优化设计［D］. 太原： 太原理工大学，2009.
2 液压支架
在液压支架的结构设计上，要充分考虑薄煤层 开采时的技术特点及空间狭小的地质状况，重点以 降低整体配套高度、保证良好工作性能为目标，满足 三机配套技术要求。
支架的结构力求简单、可靠，在保证支架高可靠 性的前提下，尽量满足尺寸小、重量轻等要求。同时 确保综采设备必要的通风断面、梁端距，最大限度地 加宽人行道宽度；选用先进的电液操作系统，保证快 速跟机作业和支护自动化；提高液压系统的可靠性
中图分类号：TD421. 6
文献标识码：B
文章编号：1001 － 0874（2010）04 － 0075 － 03
Brief Discussion of the Selection of Full Mechanized Mining Equipment for Thin Coal Seam
LIANG Xiang-guo
f =2
工作面倾角 /（°）
23 ～ 25
顶底板为页岩（ f = 4 ～ 6） ，中间含夹矸，斜井运
输。
综采工作面配套设备：
根据该工作面的地质条件，选用以下配套设备
（见图 1）。
图 1 工作面配套设备示意图
1 － ZY3300 /07 /13D 型掩护式支架；2 － MG2 × 100 /452-BWD 型薄煤层电牵引采煤机；3 － SGZ630 /150 型薄煤层刮板输送机
采用了双速电机的启动方式，以低速启动，高速 运行，加大启动时的力矩和减少启动时对输送机的震 动和冲击，可防止重载启动时“压车”现象的发生。
根据以上的设计和要求，刮板输送机通常可以 达到薄煤层综采配套的要求。
5 应用实例
某矿工作面地质条件：
工作面长度 /m
100
煤层厚度 /m
0. 8 ～ 1. 2
煤质硬度
参考文献： ［1］ 李国军. 煤矿（ 矿山） 综采液压支架选型设计、工况分析监测及
液压支架安全运行维护检修实用手册［M］. 北京：中国煤炭出 版社，2007. ［2］ 石磊，刘忠宝. 薄煤层综采机械化装备配套的几个技术问题 ［J］. 煤炭技术，2004（4） .
产。整套系统自动化程度高，整个工作面可实现无 人作业，不仅提高了生产效率，而且改善了工人的工 作环境和劳动强度。
［3］ 胡美红. 薄煤层综采“三机”设备配套技术研究［J］. 煤矿机械， 2009，30（10） .
［4］ 张佳伟. 综采设备的配套关系及采煤机技术参数的选择［J］. 煤矿机械，2000，21（3） .
6 结语 在进行薄煤层综采设备配Fra Baidu bibliotek的过程中，首先要
［5］ 王振乾. 我国极薄煤层采煤机的技术现状与发展［J］. 煤矿机 电，2010（2） .
·76·
煤矿机电
2010 年第 4 期
和使用寿命，选择较大工作阻力提高支架的适应能 力及可靠性。
支架顶梁合力作用点到底座前端的有效水平距 离直接影响底座前端比压大小，支架设计中应尽量 加大底座前端长度并采取措施使支架合力作用点后 移，在满足其它要求前提下立柱倾角应尽量小；采用 大缸径平衡千斤顶，增大平衡千斤顶拉伸能力是使 支架合力作用点后移、减小支架前端比压的一种有 效方法。
配套的参数合理。 （2） 采煤机：机面高度要充分保证在开采较薄
地段条件时 有 足 够 的 过 机 空 间，要 求 功 率 大、体 积 小，稳定性好，破顶、割底矸石的能力强，具有较好的 装煤效果。
（3） 输送机：降低机头高度和卸载高度，选用高 效减速器实现双速启动，机头尾互换。加大电机功 率实现启动平稳、工作可靠；降低中部槽的高度，适 应薄煤层开采的需要。
3 结论
作者简介：马雁翔（1983 － ） ，男，太原理工大学机械工程学院在读
硕士研究生。研究方向为采掘机械。
（1） 对于摆线齿廓销轨轮复合齿廓销轨轮，其
（ 收稿日期：2010 － 03 － 15；责任编辑：周丛笑）
参加啮合的轮齿齿根部都不是受最大应力的区域，