连续采煤机总体设计及截割部设计

前言

连续采煤机是一种集机械、电气和液压为一体的大型复杂系统,在很大程度上与目前国内煤矿使用的掘进机相似，都有履带行走系统、铲煤板、电控箱、液压系统和刮板输送机等。整体布局也很相似，铲煤板在截割头下，刮板输送机从前向后纵贯整机，装载部和输送机共用一个动力。连续采煤机和掘进机的最大区别就在截割部。截割部的动作较掘进机复杂，而内部传动及其结构比较复杂，形式也多样化。

1976年我国开始引进连续采煤机，以单机为主。目前，这一批设备由于多数不配套，掘进巷道断面偏小，备件供应困难，维护管理技术跟不上等原因，在生产中基本上已不在使用。

20世纪90年代以配套引进为主。这一时期，由于国内外高效高产矿井的迅速发展，煤层平巷的机械化掘进滞后问题引起了国内外普遍重视。国内一些煤矿企业针对适合使用连续采煤机的矿井及煤层，为了解决好采掘接替，是高产高效长臂回采工作面充分发挥设备的生产能力，实现快速回采，借鉴国外的先进经验，陕西黄陵矿区、神华集团神东煤炭公司进行配套引进连续采煤机设备的工作，近几年先后引进了包括连续采煤机、锚杆机、破碎机、铲车、运煤车等设备在内的机械化掘进设备。主要使用在房柱式开采、边角煤回收及长臂工作面煤层平巷的掘进。

这一时期，由于单机引进改为配套引进，同时在配套选型时密切结合矿井煤层地质条件和生产技术条件，连续采煤机的使用率和开机率大幅提高，经济效益好，掘进效率及出煤量均有较大的突破，不断刷新纪录。

综上所述，我国使用连续采煤机的时间不长、经验不足。还存水沟挖掘、备件供应等问题，仍需通过生产实践逐步探索解决。

1 设计目的及要求

设计用途：设计符合要求的连续采煤机及其截割部

基本要求

1)最大掘高4.5m；

2)最大掘宽5.6m；

3)巷道坡度±16°；

4) 机高大于1M 小于2M，机重大于45t；

5)能够在煤层、半煤层下施工，切割煤岩最大单向抗压强度可达100Mpa，可切割性能指标适用切割煤岩硬度，普氏系数f小于等于8，岩石的研磨系数小于等于Mg15

2连续采煤机的基本概况

2.1 连续采煤机的发展概况

连续采煤机是美国现代化采掘设备，有近半个世纪的发展讨程。

美国煤层大多数是近水平煤层，且以中厚煤层居多，地质构造简单。20世纪60年代以前，用房式或房柱式采煤方法开采，连续采煤机主要作为生产型设备使用。60年代以后，由于推广长壁采煤法取得显著经济效益，此时，连续采煤机又成为工作面运输、通风巷道的快速掘进设备，成为当今美国高产高效综采工作面装备中必不可少的设备。

2.1.1 连续采煤机的发展概况

自1949年美国利诺斯（LEE-NORSE）公司研制成第一台连续采煤机以来，其发展过程若按落煤机构的演变来划分，大体经历了三个发展阶段：

a. 20世纪40年代，截链式连续采煤机。这一时期的连续采煤机采用截链式落煤机构和螺旋清煤装置。其优点是机器灵活性好，适用于不同的开采条件，可开采煤炭、钾碱、铝土矿、硼砂、页岩及永冻土；缺点是结构复杂，装煤效果差，截割头宽度窄，生产能力低。

b. 20世纪50年代，摆动式截割头连续采煤机。这一时期的连续采煤机采用带2~3个截齿环的摆动式截割头落煤机构和装煤臂清煤装置。其优点是生产能力高，装煤效果好；缺点是摆动头振动大，维护费用高。这种机型由于装煤技术的改进，生产能力较高，受到市场普遍欢迎。

c. 20世纪60年代至今，滚筒式连续采煤机。60年代末出现了生产能力大、截割效率高、装煤机构简单可靠的滚筒式连续采煤机，从而完全取代了摆动式截割头连续采煤机。60年代末，美国久益公司先后推出10CM和11CM系列连续采煤机，这两个系列的机型是现代连续采煤机的雏形，其技术发展具有一定的代表性。

2.1.2连续采煤机的国内外应用

连续采煤机在国外的使用情况。

目前使用连续采煤机的国家主要有美国、南非、澳大利亚和英国。其中美国的生产、使用量占全世界总量的七成以上，主要应用在房柱式采煤，其次是长壁式的采区巷道、工作面上下平巷掘进以及边角煤回收、条带采煤。

美国是采用房柱式开采的主要国家，也是连续采煤机的生产、使用大国。美国在房柱式开采中使用连续采煤机近半个世纪，目前美国采煤产量的50%靠连续采煤机生产。美国在连续采煤机研制、设计和制造方面积累了丰富的经验，连续采煤机得到了不断改进和完善，适用范围逐步扩大，支护和运输等后配套设备日益成熟。

美国的生产厂家主要有久益（JOY），朗艾道（LANG-AIRDOX）、杰弗里（JEFFERY）、艾姆科（EIMCO）四家公司，其中久益公司的产品市场最大。这些公司的产品已覆盖了薄、中厚及厚煤层，形成了系列。

英国是井工开采中以长壁采煤法为主的国家之一，长期以来，采取巷道及工作面平巷的掘进使用悬臂式部分断面掘进机和金属棚支护，积累了比较丰富的经验，在掘进机研制生产方面颇具规模，在国际采矿设备领域有一定的地位。

目前，在英国连续采煤机加锚杆支护技术正逐步上升为煤层平巷掘进的主要方法之一，是英国煤矿加快掘进进尺、降低掘进成本的重要措施，也是英国煤炭工业近10年来技术变革的一个重要方面。

南非井工煤矿产量中90%用房柱式开采，几乎全部使用美国的连续采煤机。南非煤质特别坚硬，截齿消耗量很大，对连续采煤机的截割性能无疑是一个严峻考验。为此，美国的一些公司，如久益公司就针对南非坚硬的煤质特殊条件，在原有12CM的基础上开发出了新机型12HP9、12HM17、和12HM31等重大功率连续采煤机，使南非的采煤产量实现了突破。

连续采煤机在我国的应用

我国引进连续采煤机始于1978年，迄今为止，大体经历了单机引进和配套引进两个阶段。

第一阶段：20世纪80年代，以单机引进为主。1978年，在引进100套总裁设备的同时，先后引进了一批悬臂式部分断面掘进机和连续采煤机。连续采煤机是作为掘进机械化机型之一引进的，目的是从众多国外先进掘进机械的使用比较中探索适合我国的机型，通过引进、消化，博采众长，研制开发国产掘进设备。

第二阶段，20世纪90年代，以配套引进为主。这一时期，由于国内外高产高效矿井的迅速发展，煤层平巷的机械化掘进滞后问题引起了国内外高度重视。