高效高块率采煤机螺旋滚筒技术改造

煤矿机电

高效高块率采煤机螺旋滚筒技术改造

邱光林1,梁安文2

(11晋城煤业集团,山西晋城048006;21潞安矿业集团,山西长治046204)

[摘　要]　从提高煤炭产品块率和装载效率的目的出发,结合晋城矿区的煤层开采特征,对采

煤机螺旋滚筒的截齿、滚筒结构、工艺措施等几个技术改造的关键部分进行了分析。

[关键词]　块率;截齿;滚筒结构;工艺措施

[中图分类号]T D42116+1 [文献标识码]A [文章编号]100626225(2001)0320075203

[收稿日期]2001-04-11

[作者简介]邱光林(1965-),工程师,1988年毕业于山西矿业学院采煤工程系,现任煤业集团劳动服务总公司川底矿矿长。

晋城煤业集团现有古书院矿、王台铺矿、凤凰

山矿、成庄矿4对生产矿井和寺河矿一对建设矿井,设计生产规模1711Mt/a 。开采煤层为3#

煤和9#煤。3#煤层平均厚度约6104m ,9#煤层平均厚

约115m 。煤的硬度为中硬,密度1145t/m 3。煤质为优质无烟煤,主要用于化工。由于块煤产品用于化工合成氨造气优于焦碳,故市场竞争力很强,经济效益显著。

多年来,企业一直把提高产品块率列为生产中的关键技术进行攻关,其中研究设计高效高块率采煤机是提高煤炭块率的源头和关键。为此,集团机修总厂不断地进行采煤机螺旋滚筒的技术改造。首先,开发研制了AM500、MX A600采煤机的高效高块率螺旋滚筒,在古书院矿3#煤层13309工作面下分层开采中,块率增加约4%。在此基础上对第二代滚筒结构参数又进行了优化改进,改进后装载率高于95%,块率提高到5%。并开发研制了用于9#煤生产的直径114m 滚筒,井下使用过程中,性

能优于原厂家制造的AM500(薄)采煤机滚筒。把高效高块率滚筒设计的参数应用到MG 250/6002AW D 采煤机滚筒上,并在凤凰山矿井使用,性能

优于原厂家制造的采煤机滚筒。实践证明,高效高块率采煤机滚筒的改造技术上可行,经济效益明显。

1　采煤机螺旋滚筒截齿技术改造111　截齿截入深度

结合晋城3#煤硬度为中硬的特点,本厂研制的采煤机螺旋滚筒选用镐形截齿。镐形截齿刀尖呈

圆锥形,刀头材料为硬质合金,没有切削刃,利用点击和尖劈作用来截煤和破煤。采煤机截煤时截齿受力简图如图1所示。截齿的截割阻力与截齿截入深度成正比

。

图1　镐形截齿截煤受力简图

即Z =Ah (N )

式中,Z 为截割阻力(N );A 为截割阻力系数(N/cm );h 为截齿截入深度(cm )。

A 值反映被截割煤的机械性能。

推进阻力Y 是在截齿向煤层推进时产生的,主要与截齿的类型、磨钝程度、截槽形状和煤的机械性能有关。

根据煤层的地质条件和要截割煤的机械性能,为了达到良好的出煤块度,必须合理确定截齿的截入深度。截齿的截入深度是和滚筒的转速、采煤机的牵引速度相关的。如图2、图3所示。 为了达到滚筒高效高块率截煤的效果,还必须加大单齿截深和切削面积。随着截齿截入煤体深度的加大,使被截割煤体中包容大量的裂缝,截煤时煤从裂缝中破碎,相对减少了截齿的单位能耗,摩擦力在总截割阻力中所占的比重也相应减少。俄罗斯柯琴斯基矿业研究院的研究结论表明,单齿的截割深度达50～80mm 时,其能耗最低,其单齿切割

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面积可达到15～50cm 2。在煤质许可的条件下,要

达到高效高块率的截割目的,单齿截割深度及切削面积应最接近或达到其上限的规定。

根据上述分析,本厂在改造AM500采煤机滚筒时,研制了TG 118/6130滚筒,选用伸出长度较大的镐形截齿J G T35/100。在古书院矿3#煤层13309工作面下分层开采中,经过现场多次试验,表明采煤机滚筒转速为31r/min ,推进速度为6m/min ,截齿的截入深度最大可达到80mm ,单齿切割面积可达到36～40cm 2,其截面形状接近于长方形,此时滚筒具有较好的截割性能和较高的块率

。

图2　

截齿截入深度与滚筒转速的关系

图3　截齿截入深度与推进速度的关系

112　截齿的排列

滚筒上截齿的数量和排列方式直接影响截割时的能量消耗、落煤的块度和煤尘量的大小。一般采煤机截煤时的截割状态可以分为4类,即自由截割、半自由截割、半封闭截割、封闭截割。滚筒断盘上最里面截齿的截割状态是半封闭状态,所形成的截槽是半封闭式截槽,截齿的侧向力较大。故端盘截齿的排列必须考虑减少截割阻力和截齿的磨损,保证截齿的截割强度,降低截割时的能量消耗。可见,对端盘截齿的数量及倾角进行优选排列,对提高滚筒的截割能力有积极的效果。

本厂在制造TG 118/6130滚筒时,参考了美国凯南麦特公司滚筒的截齿排列,太矿制造的MG 375/8302W D 采煤机滚筒的截齿排列。凯南麦特

公司滚筒的截齿排列是<118m 的滚筒布置了33个截齿,端盘均匀布置18个截齿,倾角5～35°,其中35°倾角截齿6个,3条螺旋叶片,每个叶片分布5个齿,一条截线1个齿。太矿MG 375/8302W D 采煤机滚筒的截齿排列布置了40个,端盘均匀布置21个截齿,倾角-2～45°,其中45°倾角截齿6个,3条螺旋叶片分布截齿分别为7个、6个、6个,也是一条截线1个齿。

本厂研制的TG 118/6130滚筒在此基础上,结合本地区开采煤层的特点和以往的使用情况,把截齿减少到30个。截齿排列方式是端盘均匀布置17个截齿,其中45°倾角截齿6个;25°,35°倾角截齿各3个;-5°,-10°,0°,10°,15°倾角截齿各1个。采用3条螺旋叶片,分布截齿分别为8个、8个、5个,1条截线1个截齿的布置形式。

按以上技术改造后,研制的TG 118/6130滚筒和AM500采煤机配套使用在古书院矿3#煤层13309工作面下分层回采工作面中试采,现场使用

反映良好,滚筒具有较好的截割状态和较高的块率,与改造前的螺旋滚筒相比,工作面块率提高了4%左右。

2　采煤机螺旋滚筒结构技术改造211　螺旋滚筒直径(D w )

滚筒直径也是影响出煤块度的因素之一。选择

直径大一些滚筒,有利于降低临界转速,提高装煤效果,但直径过大时,会增加能耗,减小煤的块

度。当滚筒直径减小时,装煤效率会降低。一般采

煤机螺旋滚筒直径是根据开采煤层高度确定的,为了增加出煤块度,德国艾柯夫公司研究认为滚筒直径要满足D w ≥S /118536(式中,D w 为滚筒直径,m ;S 为采高,m )。3#煤层厚度约610m 左右,回采工艺既有分层开采也有综采放顶煤开采,工作面采高都在310m 左右,煤质硬度为中硬。结合以往使用情况,采用直径118m 的滚筒较为合理。212　筒体直径(D y )

筒体直径大小决定于叶片高度,筒体直径越大,叶片高度就越小,叶片间的煤流有效空间就越小,容易出现煤流的饱和发生堵塞现象。因此,从提高滚筒装煤能力着想,在保证叶片与筒体的焊接强度,满足摇臂头传动装置的安装空间的前提下,滚筒的筒体直径应取小一些。晋煤集团公司过去常用的AM500,MX A600采煤机,MG 375/8302W D 电牵引采煤机118m 滚筒的筒体直径为980mm ,现在使用的MG 250/6002W D 电牵引采煤机118m 滚筒的

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