采煤机现状及其发展趋势

采煤机现状及其发展趋势

国内外采煤机现状及发展趋势

随着科技的发展，技术的创新，煤炭生产进入高产、高效、安全和可靠的现代化发展阶段。从此，综合机械化采煤设备成为各国地下开采煤矿的发展方向。自70年代以来，综合机械化采煤设备朝着大功率、遥控、遥测方向发展,其性能日臻完善，生产率和可靠性进一步提高。工矿自动检测、故障诊断以及计算机数据处理和数显等先进的监控技术已经在采煤机上的到应用.，开发高产高效矿井综合配套技术是我国煤炭科技发展的主攻方向，根据世界采煤机发展潮流和煤炭科技前沿最新消息,我国采煤机应在以下方面进行攻关研究,尽快赶上世界水平.为了满足高产高效矿井发展的需要，增产减员，增产减面，实行合理化集中生产，拟研制截割功率2X500KW~2X600KW，总装机功率1200KW～1500KW以上，截深0。8m~1.0m的高效电牵引采煤机；电机横向布置,框架式结构，无底托架,交流变频调速，供电电压3300V以上；强力型无链牵引系统，具有高牵引速度和牵引力;配用机载增压水泵和吸尘滚筒,操作方便，控制、保护齐全，性能良好.衡量一个国家的采煤机的技术水平，首先应对其机械设备的先进行、品种、质量、可靠性、适应程度以及寿命等加以分析。我国是一个发展中国家，改革开放以来,采煤机得到了很大的发展，但生产的质量、寿命、高新技术的应用、科学管理等与世界煤炭工业发达国家相比,还存在较大的差距，国外采煤机有关部件的设计寿命是:齿轮12500h，轴承20000h～30000h，电机绝缘寿命4400h，滚筒可产煤300万吨.综合工作面采煤机一般都装有自动控制、诊断、数据传输、无线电遥控装置，不仅操作方便，而且能通过诊断装置预先发现故障并及时排除。我国采煤机的齿轮、轴承、滚筒、电机等主要部件的设计寿命均低于国外水平。采煤机大部分不具有监控、诊断保护功能，不能预报诊断故障,不能保证采煤机经常处于正常状态.我国要求采煤机出150万吨～200万吨煤而不大修,实际上与要求还有距离。为了满足高产高效综采工作面快速割煤提高生产力的需要，克服液压牵引的繁杂，电牵引采煤机是采煤机发展的一个趋势. 采煤机现状及其发展趋势

1．采煤机的发展史

20世纪40年代初，英国和前苏联相继研制出了链式采煤机，这种采煤机是通过截链截落煤,在截链上安装有被称为截齿的专用截煤工具，其工作效率低。同时德国研制出了用刨削方式落煤的刨煤机。

50年代初，英国和德国相继研制出了滚筒式采煤机，在这种采煤机上安装有截煤滚筒，这是一种圆筒形部件，其上安装有截齿，用截煤滚筒实现落煤和装煤.这种采煤机与可弯曲输送机配套，奠定了煤炭开采机械化的基础.这种采煤机的主要缺点有二点:其一是截煤滚筒的高度不能在使用中调整，对煤层厚度及其变化适应性差；其二是截煤滚筒的装煤效果不佳，限制了采煤机生产率的提高。

进入60年代，英国、德国、法国和前苏联先后对采煤机的截割滚筒做出革命性改进。其一是截煤滚筒可以在使用中调整其高度,完全解决对煤层赋存条件的适应性；其二是把圆筒形截割滚筒改进成螺旋叶片式截煤滚筒，即螺旋滚筒,极大地提高了装煤效果。这两项关键的改进是滚筒式采煤机称为现代化采煤机械的基础。可调高螺旋滚筒采煤机或刨煤机与液压支架和可弯曲输送机配套，构成综合机械化采煤设备，使煤炭生产进入高产、高效、安全和可靠的现代化发展阶段。

从此，综合机械化采煤设备成为各国地下开采煤矿的发展方向.70年代以来，综合机械化采煤设备朝着大功率、遥控、遥测方向发展，其性能日臻完善，生产率和可靠性进一步提高.工矿自动检测、故障诊断以及计算机数据处理和数显等先进的监控技术已经在采煤机上的到应用。

2.采煤机的种类

采煤机是实现煤矿生产机械化和现代化的重要设备之一。机械化采煤可以减轻体力劳动、提高安全性，达到高产量、高效率、低消耗的目的。采煤机分锯削式、刨削式、钻削式和铣削式四种： 采煤机现状及其发展趋势

(1)锯削式采煤机即截煤机，靠安装在循环运动的截链上的截齿深入煤壁截煤.

（2）刨削式采煤机即刨煤机，靠刨刀的往复运动刨削破煤。

（3)钻削式采煤机靠钻头边缘的刀齿钻入煤体，由钻头中部的破煤刀齿将中部的煤体破碎。

(4)链式采煤机整机由牵引部、电动机、(专用防爆水冷式电机）、截煤部连接组成。体积小、重量轻，噪音小、防尘效果好，使用安全可靠。

2。1 链式采煤机

本机使用于一般中、小型矿井下缓倾薄煤层﹑极薄复合煤层采煤工作面开切底槽，达到掏槽落煤的作用。本机可在周围环境空气的甲烷、煤灰、硫化氢、二氧化碳等含量不超过《煤矿安全规程》所规定的安全含量的矿井中使用。本机使用于复杂煤层的开采，可在采高0.30米以上工作面开切底槽之用。适宜截煤层硬度f≤4°工作面。适宜沿煤壁底板倾斜角度a＜25°工作面。体积小、重量轻，噪音小、防尘效果好,使用安全可靠。电器部分具有一定的防爆性能，电机冷却方式为水冷。本机比较手工采煤能提高煤块率，节省开采时间，是开采极薄复合煤层代人工掏槽落煤的设备.使用本机完成机械掏槽作业,改变采煤工作面采用手工掏槽作业的落后工艺,减轻工人劳工生产率，与炮采工艺相比改善了采煤工人的劳动安全生产条件,确保采煤工作面正规循环作业，增加块煤率，为薄煤层机械化采煤提供了一种使用装备。

2.2铣削式采煤机

靠滚筒上的截齿旋转铣削破煤。20世纪初开始应用截煤机；40年代出现了深截式联合采煤机；50年代初期出现了浅截式滚筒采煤机，生产能力和对顶板的适应性都有很大提高,60年代研制成双滚筒采煤机,使生产情况得到进一步改善.中国在1949年以前很少用机械采煤。50年代开始使用截煤机和深截式联合采煤机，60年采煤机现状及其发展趋势

代开始使用浅截式滚筒采煤机，70年代初在一些矿区开始使用浅截式双滚筒采煤机，机采产量不断提高。70年代以来，采煤机不断改进,如采用大功率水冷电机来提高生产能力,开采厚度较大的坚硬煤层;采用粗齿滚筒提高块煤率；采用无链牵引减少机械事故并适应长工作面多台采煤机同时作业等。

2.3 截煤机

机械化掏槽的机器，用以增加爆破自由面，提高爆破效率，有圆盘式、截杆式和截链式三种。钢丝绳两端分别固定在锚柱和截煤机的绳筒上。工作时绳筒转动,将截煤机拉向前进，速度为0。25～1。1m/min.牵引钢丝绳长25m，每前进20～25m需移置锚柱.截煤机不能直接落煤，在工作面上需增加爆破落煤的工序，已被滚筒采煤机代替.

2.4 滚筒采煤机

一种铣削式浅截深采煤机，由截割部分、牵引部分和动力部分组成。截割部分包括工作机构和减速器，牵引部分包括行走机构（链轮、牵引链及其拉紧装置）和液压传动装置，动力部分包括电动机和电气控制箱。另外，还有辅助装置，包括底托架、电缆架、喷雾装置和信号照明等设备。滚筒采煤机适于在煤层厚度变化小、无夹石、地质构造简单、煤层倾角 15°以下、顶板易于管理的条件下使用。倾角较大时，需装防滑装置。滚筒采煤机骑在可弯曲刮板输送机上工作，沿工作面往返运行.螺旋式滚筒上装有按一定规律排列的截齿。滚筒转动时,截齿按一定顺序在煤体上先后截出很多沟槽,使沟槽之间的煤体破落,通过滚筒旋叶和弧形挡煤板装入输送机.滚筒直径为测量到截齿齿尖的截割直径，各制造厂有各种不同的系列，根据采高选定。滚筒宽度相当于截深，有0.6、0.8、1.0、1。2m等几种规格。

滚筒采煤机分单滚筒和双滚筒两种：

（1)单滚筒采煤机

进刀方式有三种：①先进刀后移机头,一般采用斜切进刀,这种方式简单易行，但采煤机现状及其发展趋势

进刀时间长;②先移机头后进刀，能充分利用工时，但开缺口工作量大；③进刀同时移机头,进刀简单，时间短，但需强力推移输送机的设备。

割煤方式有两种：①单向采煤，采煤机上行进一刀割煤，下行装煤。优点是能充分利用机器装煤，效率高，但工作面割一刀时间长，顶板悬露时间长,一般适用于顶板稳定、采高较大、装余煤量大的煤层。②双向采煤，往返各进一刀。优点是能提高工时利用率,工作面生产能力大，支护顶板及时,工序紧凑，但采高大时清浮煤工作量大。

（2）双滚筒采煤机

一次采全厚,采煤机两端各有一个滚筒。前滚筒在上割顶煤，后滚筒在下割底煤。两滚筒一般相背旋转，司机左侧滚筒用左螺旋，司机右侧滚筒用右螺旋.也可相向旋转，司机左侧滚筒用右螺旋,司机右侧滚筒用左螺旋.一般采用双向采煤,先进刀后移机头的斜切进刀方式；也可采用进刀同时移机头的正切进刀方式。

2.5 刨煤机

一种刨削式浅截深采煤机。刨煤机有两种：①动力刨煤机，靠刨刀对煤体冲击破煤,存在问题较多，至今仍在研究中；②静力刨煤机,靠刨刀对煤体静压力破煤，分拖钩式、刮斗式和滑行式三种。中国目前多用拖钩式刨煤机,习称煤刨,由安装刀架的刨体和左右撑板组成，刨刀对称地分布在刨体上。为保证刨煤时煤刨稳定，应将煤刨底盘压在输送机溜槽下面。煤刨用锚链牵引,沿工作面往复运动落煤,一次刨深50~125mm。刨速大于输送机链速的刨煤机，叫快速刨煤机。刨煤机宜用于顶底板稳定、煤质较软、地质构造简单的薄煤层和中厚煤层。

采煤机的组成及各部分的作用

采煤机由电动机、截割部、牵引部、辅助装置等组成。电动机给采煤机提供动力，截割部完成落煤、装煤，牵引部使机器行走，辅助装置包括喷雾装置，防滑装置，拖拽电缆装置等，用来保证采煤机安全可靠的工作。 采煤机现状及其发展趋势

图2.2 单滚筒采煤机的构成

1-挡煤板;2-螺旋滚筒；3-摇壁减速器;4—固定减速器;5-牵引部减速器；6—主链轮；7—辅助链轮;8-电动机；9—电缆架;10—锚链；11—底托架；12—输送机槽

3．国外煤矿采煤机械发展概况

八十年代以来,世界个主要产煤国家为了适应竞争的需要和弥补石油能源短缺的局面，大力发展采煤机械不断的提高采煤工作面机械化水平，近年来国外的采煤机械发展很快，虽无重大变革性突破，但在开采方法,产品结构、电气控制等方面有不少动向值得重视。

3.1 国外采煤工作面现状

自从综采技术推广以后,较先进的产煤国家大体每10年工作面日产量水平翻一番。

表3.1-1为世界主要产煤国家和地区综采工作面的最高产量世界纪录。此外，英国、德国、波兰等国在不断提高工作面单产的基础上,努力削减工作面个数。世界主要产煤国家和地区矿井和工作面技术经济指标见表3。1—2。

现在过外高产工作面集中在采高2.5～3.5m贮存条件良好的中厚煤层.在西德，在推行工作面的大型化，现在已从140m增加到240m。应该过的工作面经济长度为采煤机现状及其发展趋势

250m。但是,工作面长度的增加使刮板输送机链条的重量增加，从而减低效率。最近，国外有些资料又在重新评价加长工作面的方法，认为将来不一定要一味的加长。因而有出现因地制宜的制定工作面长度标准化的趋势.

表3.1-1 采煤工作面产量世界纪录

年份 日产最高纪录(t)

平均日产量

产量 国别

1960 1000 英 国 500~600

1965 4500 捷 克 1000~1500

1970 7000 波 兰 2000～3000

1975 11000 南 非 3000~4000

1977 13446 中国开滦 4000～5000

1980 18000 美 国 5000～6500