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滚筒式薄煤层综采机组实践应用分析
李顺达
【期刊名称】《能源与节能》
【年(卷),期】2018(000)006
【摘要】滚筒式薄煤层综采机组是中国煤炭开采机械化生产的代表性应用,对复杂煤层的开采有推广意义.以实际生产工作面为例,详述该类采煤机组的选型及作业流程,证明该滚筒式薄煤层综采机组适用于高瓦斯、多断层的薄煤层开采.
【总页数】2页(P170-171)
【作者】李顺达
【作者单位】山西乡宁焦煤集团有限责任公司,山西临汾042100
【正文语种】中文
【中图分类】TD823
【相关文献】
1.薄煤层综采机组在煤矿的实验研究 [J], 鲍战军
2.基于薄煤层综采机组改造的成套装置研究 [J], 张在增
3.滚筒式薄煤层综采机组在斯派尔煤矿110701工作面的推广应用 [J], 刘琳;
4.滚筒式薄煤层综采机组实践应用分析 [J], 李顺达;
5.薄煤层综采工作面采煤机组合定位方法研究 [J], 周开平
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采煤部分1、为什么采煤工作面安全出口要加强支护？答：采煤工作面安全出口受到巷道掘进期间支承压力的影响，又受到采煤工作面采动时超前支柱支承压力的作用，他们产生叠加，造2、为什么采煤工作面的伞檐不得超过作业规程的规定？2、为什么采煤工作面的伞檐不得超过作业规程的规定？答：由于煤层与顶板岩石之间的粘结力较小，在回采过程中若采煤工作面煤壁留有伞檐，在其自重的作用下会逐渐与母体脱离而垮落，而引起人身伤亡事故。
3、为什么初次放顶前必须制定安全措施？答：初次放顶时，顶板下沉速度剧增，使支架受力猛增，顶板破碎，并出现平行煤壁的裂隙，甚至出现工作面顶板台阶下沉，煤壁压碎，出现片帮。
4、为什么采用综合机械化采煤时，必须根据工作面具体情况合理确定支架安装、拆除顺序，制定安全措施？答：液压支架的重量一般在十几吨以上，体积大，加之巷道空间狭窄，在运送、安装和拆除时极易发生事故，尤其是在安装、拆除时还容易发生顶板事故，因此必须根据工作面具体情况合理确定支架安装、拆除顺序，制定安全措施。
5、为什么采用综合机械化采煤时，当工作面倾角大于15°时，液压支架必须采取相应的防倒、防滑措施？答：当工作面倾角大于15°时，液压支架很容易倾倒，目前生产的液压支架，在设计时一般有防倒功能，但由于回采工作面生产的多变性，加之其他因素，所以，当工作面倾角大于15°时，液压支架必须采取相应的防倒、防滑措施。
6、为什么液压支架必须接顶？答：若液压支架不接顶，顶板与支架间有空顶，势必造成顶板离层、下沉，顶板出现台阶状，使支架前移困难，极易发生架间冒顶和超前冒顶事故。
7、为什么必须对巷道受采动影响而出现的顶板下沉量、顶底板移近量和顶底板移近速度进行现场实测，以确定采煤工作面超前压力影响范围？答：由于受到巷道围岩岩性、地质构造、煤层赋存条件、巷道掘进方法和采煤工艺等因素影响，采煤工作面上下出口的两巷支承压力大小不尽相同，所以，在进行加强安全出口支护以前，必须对巷道受采动影响而出现的顶板下沉量、顶底板移近量和顶底板移近速度进行现场实测，以确定采煤工作面超前压力影响范围，在此范围内加强超前支护。
3 滚筒式露采机结构特征及使用3.1滚筒可调高式滚筒可调高式露天采煤机滚筒式露天采煤机是通过装有截齿的旋转滚筒切割煤体，实现落煤。
按滚筒截割方式可分为垂直（上下）切割式，即滚筒可调高式；水平切割式，即滚筒水平推进式。
滚筒可调高式露天采煤机工作机构由两组截割部和大臂组成，每一组截割部由一台电动机驱动，通过圆锥齿轮-行星减速器传动驱动两个截割滚筒。
两组截割部共四个截割滚筒，截割宽度达4～6米。
截割部用高强度螺栓与大臂连接，大臂是用钢板焊成的箱形结构，有足够的强度和刚度，支撑截割部完成切割煤的作业。
大臂的后端与主机架铰接，可围绕铰点旋转，通过一对升降油缸推动大臂实现工作机构上下运动，使截割滚筒切割煤层，截割高度可达3～6米。
LMG系列滚筒可调高式露天采煤机上图为LMG系列滚筒可调高式露天采煤机，其特点是具有独特的横向布置的可调高滚筒式截割部，以旋转的滚筒截齿方式切割矿体，具有较高的开采生产效率。
开采过程中切割下来的矿体粒度均匀，破碎程度好，适合于电厂用煤的开采。
如果对采出煤块率有要求（例如煤化工用煤），可通过截割滚筒截齿的选型和排列，以及设计合适的滚筒转速来实现。
该设备的前部带有装载机构，通过装载星轮可将切割下来的矿体收集并装到机器中部的刮板输送机上。
刮板输送机将矿物运到机器的后部卸载到皮带转载机上，皮带转载机可左右回转将矿物装载到运输车辆上。
因此滚筒可调高式露天采煤机是具有综合功能的露天煤矿开采设备。
滚筒可调高式露天采煤机的主要优点是：1、对所采煤层不需穿孔爆破；2、采出的煤不需进行破碎；3、可选择性开采断层、夹层、边角煤等，提高回收率；4、可实现连续化作业；5、节能、环保。
3.2滚筒水平推进式滚筒水平推进（切割）方式的露天采煤机有两种形式：（1）滚筒位于机体中部的滚筒式露天采煤机，主要有德国Wirtgen公司生产的系列机型；（2）滚筒前置式露天采煤机，主要有MAN TAKRAF公司的系列机型，滚筒位于机器的前端。
毕业设计说明书题目名称：采煤机滚筒设计说明书院系名称：机械设计制造及其自动化班级：学号：学生姓名：指导教师：2015年10月采煤机滚筒的设计摘要采煤机是煤矿综采工作中的关键机械设备之一，大功率、高强度、高可靠性是现代采煤机发展方向。
本论文完成了采煤机滚筒的设计，对滚筒中的组成部件都做了具体分析计算，重点对滚筒的结构进行了优化设计。
包括滚筒的布局设计及三维建模。
文中主要介绍了目前国内外采煤机的研究现状及未来发展趋势，同时介绍了采煤机滚筒的类型、工作原理和主要组成，还介绍了采煤机滚筒的具体结构。
本文运用大学所学的知识，提出了采煤机滚筒的结构组成、工作原理以及主要零部件的设计中所必须的理论计算和相关强度校验，构建了采煤机滚筒总的指导思想，从而得出了该采煤机滚筒的优点是高效，经济，并且运行平稳的结论。
关键字采煤机滚筒；结构；组成；结论The design of shearer drumAbstractThe shearer is a medium-low power electric haulage shearers mining medium-thick seam, for coal seam thickness , mining height ,coal bed pitch less than it, it can be used for hard coal mining.This paper completed the design of shearer rocker arm, including the layout and three-dimensional modeling of speed reducer, it described the current status of domestic and international coal mining research and future development trends, the type of shearer, working principles and main components，it also introduced the specific structure of shearer rocker.In the design process, completed the calculation and design of the reducer drive scheme and related components. First, completed the rocker reducer transmission ratio , speed and transfer power distribution calculation. Secondly, the completion of the design and check of five shafts and the shaft driving gears inside the rocker arm shell,simply introduced the assembly relationships and intensity checking of the planetary gear train. Thirdly, the completion of the selection and check the spline for connection. Finally, the three-dimensional modeling.Key words:pneumatic manipulator; cylinder ;pneumatic loop ;degrees目录摘要 (1)Abstract (2)1.绪论 (4)1.1课题的来源与研究的目的和意义 (5)1.2采煤机概述 (7)1.3滚筒采煤机的工作原理 (7)1.4设计思路的提出 (9)1.5本课题研究的内容 (9)1.6 Solidworks设计基础 (10)1.6.1草图绘制 (11)1.6.2基准特征，参考几何体的创建 (12)1.6.3拉伸、旋转、扫描和放样特征建 (12)1.6.4工程图的设计 (13)1.6.5装配设计 (15)2.采煤机滚筒总体结构的设计 (17)2.1采煤机滚筒的总体方案图 (17)2.2采煤机滚筒的工作原理 (18)2.3截齿的配置 (18)2.4截齿的材料以及截齿的固定 (19)2.5采煤机年产量的计算 (19)3.各主要零部件强度的校核 (19)3.1轮毂强度的校核与计算 (20)3.2螺栓强度的校核计算 (21)4.采煤机滚筒主要零件的三维建模 (21)4.1轮毂的三维建模 (21)4.2连接套的三维建模 (21)4.3采煤机滚筒的三维建模 (21)5.三维软件设计总结 (26)结论 (28)参考文献 (29)致谢 (30)1引言1.1 课题的来源与研究的目的和意义机械工业是国民的装备部，是为国民经济提供装备和为人民生活提供耐用消费品的产业。
滚筒采煤机薄煤层自动化开采技术发布时间：2021-05-20T02:14:37.831Z 来源：《中国科技人才》2021年第8期作者：于学伟杜林[导读] 随着国家的不断发展壮大，各方面对于煤矿资源的消耗量也越来越大了，这就意味着传统的煤矿开采方式所产生的煤矿产量已经不能再满足人们的日常生活和工业生产所需。
摘要；随着国家的不断发展壮大，各方面对于煤矿资源的消耗量也越来越大了，这就意味着传统的煤矿开采方式所产生的煤矿产量已经不能再满足人们的日常生活和工业生产所需。
在中煤层开采越来越少的前提下，薄煤层逐渐受到了煤矿企业的重视。
薄煤层有丰富的煤矿资源储备量和广阔的开采前景，但是，薄煤层的开采工艺却比较落后，想要提高薄煤层的开采效率，必须要进一步改善传统薄煤层开采工艺。
关键词：滚筒采煤机；薄煤层；自动化技术一、薄煤层的概念及特点（一）薄煤层的概念国家在划定薄煤层时有非常严格的要求，即薄煤层的厚度必须在1.3m以下，0.8m以上，小于0.8m的煤矿一般被称为极薄煤层。
薄煤层的煤矿资源含量非常大，是构成我国煤矿资源的一个重要部分。
但是在平时的开采工作中，大多数企业都将开采重点放在对中煤层的开采方面。
主要原因在于薄煤层的开采对开采工艺的要求较高，很多企业的薄煤层开采技术都不够完善，在开采过程中，经常会出现很多损失，导致开采效率远远比不上中煤层和厚煤层。
除此之外，由于薄煤层的周围环境比较复杂，所以开采工作的可操作性较低，使得开采工作必须要进行更深入的研究。
（二）薄煤层的开采特点薄煤层的开采特点主要包括以下两个方面。
第一，开采的高度比较低。
薄煤层本身的厚度就很薄，再加上开采的高度很低，导致工作人员在开采过程中的活动范围很小。
只能在弯腰和躺倒的情况下进行开采工作，同时一些体积比较大的设备也无法在薄煤层的开采工作中应用，这种环境导致了薄煤层开采工作的低效率。
第二，成本投入与收入失调，由于在薄煤层的开采工作中很多机械设备都无法使用，因此必须要投入大量的人力资源和人工操作，这极大地延长了开采周期时期，从而必须要投入大量成本资金，但是开采效率却非常低，使得投入与支出不成正比。
第五章采煤机第一节采煤机概述一、采煤机的类型（一）采煤机的类型采煤机械是进行破煤和装煤的机器，是机械化和综合机械化采煤工作面的主要设备之一。
目前，煤矿井下广泛使用的采煤机械有两类：滚筒式采煤机和刨煤机。
滚筒采煤机是以螺旋滚筒作为工作机构的采煤机械，当滚筒旋转并截入煤壁时，利用安装在滚筒上的截齿将煤破碎，并通过滚筒上的螺旋叶片将破碎下来的煤装入刮板输送机。
刨煤机是一种采用刨削方式落煤的采煤机械，刨刀刨削煤壁将煤刨落，刨落的煤在刨头犁形斜面的作用下被装入输送机送出采煤工作面。
由于滚筒式采煤机的采高范围大，对各种煤层适应性强，能截割硬煤，并能适应较复杂的顶底板条件，因而得到了广泛的应用。
刨煤机要求的煤层地质条件较严，一般适用于煤质较软不粘顶板、顶底板较稳定的薄煤层或中厚煤层，故应用范围较窄。
但是刨煤机结构简单，尤其在薄煤层条件下劳动生产率较高。
滚筒式采煤机的种类较多，按工作机构的数量可分为单滚筒和双滚筒，前者多用于薄煤层，后者多用于中、厚煤层；按牵引方式可分为链牵引与无链牵引采煤机；按牵引部位置可分为内牵引和外牵引；按牵引部动力可分为机械牵引、液压牵引与电牵引；按牵引部的调速方式可分为液压调速、机械调速和电机调速等。
（二）机械化采煤工作面的配套设备机械化采煤工作面，按照机械化程度来分，可分为普通机械化工作面（简称普采）和综合机械化工作面（简称综采）。
普采工作面的主要配套设备有采煤机（或刨煤机）、刮板输送机、桥式转载机（或刮板输送机）、可伸缩带式输送机、金属摩擦支柱或单体液压支柱与金属铰接顶梁、乳化液泵站喷雾泵站、移动变电站、各种开关、控制台（刨煤机工作面用）及通讯信号装置等。
综采工作面成套设备主要由采煤机、刮板输送机、液压支架、桥式转载机、可伸缩带式输送机、乳化液泵站与移动变电站、开关以及控制、通讯和照明系统等组成，必要时还需配有液压安全绞车及电站、小水泵等辅助设备。
二、滚筒采煤机的组成及工作原理（一）滚筒采煤机的组成滚筒采煤机的种类很多，结构也较复杂，但其基本部件大致相同，均由电动机及其电气设备、牵引部、截割部和附属装置等四部分组成。
露天采矿技术
2011年第3期
我国的煤矿资源非常丰富，适合露天开采的煤矿较多。
近年来在国家能源战略思想的指导下，全国的露天煤矿日新月异的发展起来。
随之而来的是露天煤矿采掘生产设备的研发和发展。
滚筒式露天采煤机作为一种新型的露天煤矿采煤生产设备，在露天采掘生产现场崭露头角。
采用滚筒式露采机采煤必须要有一套完善的开采工艺和操作规程，以保证设备正常运行和生产效率的发挥。
经过几年来的实践和探索，总结出一套适合滚筒式露天采煤机开采的工艺，现介绍如下。
（1）露天采煤机机型及性能参数。
在投入生产作业前，首先要了解所使用的露天采煤机的生产能力、采高、采宽、整机的重量、采煤机的长度，皮带机的左右回转角度、最大装车高度等机器的性能参数，以便对采煤工作面的布置、
开采方式、采出煤的处置、及相关配套设施形式等进行合理规划。
（2）露天采煤机的开采操作。
首先将采煤机运动到作业区煤壁前，利用滚筒的切割和装载铲板的推进，逐渐将煤壁做成高和宽适应采煤机的初始工作面。
采煤过程就是利用采煤机上的旋转滚筒和其上面的截齿连续的将矿体切割下来。
具体操作是：先将支承截割滚筒的大臂升到最高，也就是最大的采高，采煤机向前推进一个截深，然后滚筒由上而下切割矿体，完成一个由上至下的切割动作后，将大臂升起再进行下一个循环作业。
以这样有规律的，连续的循环作业来实现采煤机有效的连续的开采。
（3）开采方式。
煤层厚度在露采机最大采高范围之内时，采煤机可一次采全高；煤层厚度大于露采机最大采高时，需分层开采。
例如：一面积为2000m ×1000m ，煤层厚度为20m 的煤田，在知道了采煤机最大采高为6m 的情况下，就要分3层来开采。
在开
采的过程中，加上自然掉落的因素，每层采高略大于6m 。
由上至下，第一层采完后，清理采过的表面，主要是清理平整，给下一层的开采创造条件。
分层开采可给车辆运输提供方便，并且使采煤机能更高效的连续的进行开采。
（4）工作面开缺口。
确定分层开采后，需要开缺口做工作面，也就是在煤层的一侧开一个能使采煤机回转360°的空间，其高度要适应采煤机的采煤高度，横向纵深可调车的开采工作面。
以面积为2000m ×1000m ，煤层厚为20m 的煤田为例，从开完缺口的2000m 长的煤层一端开始采煤，当采到2000m 的另一端时，
同样开一个纵深1000m ，能使采煤机回转360°的空间，也就是缺口。
在2000m 长的煤层两边都有缺口的情况下，采煤机可以调头来回的采煤，直到把1000m 纵深的煤层全部采完，再进入下一层开缺口。
开缺口的目的是使采煤机能连续的工作，以便充分发挥采煤机的效率。
（5）一次截深。
每一种机型的露天采煤机根据其截割功率、滚筒直径、截齿类型及排列密度等，对一次截深的要求也有所不同。
截深大，也就是吃刀量大，容易造成截割电机的闷车；吃刀量小，直接影响产量，消耗功率，增加成本。
此外还有用户对采出煤的粒度的要求、煤层状况（层理或节理发育情况）、煤质硬度等因素都对一次截深有一定影响。
针对一确定的采煤工作面，综合考虑上述因素，通过数次试采，可确定一个合适的截深，由此固定下来，以后每一作业循环，采煤机前进步距就是这一截深。
按这样的截深连续进行采煤工作，可保证要求的粒度，也能发挥采煤机的有效功率。
如果对粒度没有要求，可以充分发挥采煤机的最大截深，实现采煤机的最大效率。
（6）卧底量。
所谓卧底量就是采煤机能够下采采煤机站立水平以下的深度，此时大臂油缸完全收缩。
每一种型号的采煤机设计的卧底量有所不同。
采煤机具有卧底量才能保证在实际采煤工作中形成相对
采用滚筒式露天采煤机的开采工艺
蔡玉生
（河北天择重型机械公司外阜露天采煤公司，河北邯郸056200）
摘要：经过多年的实践与探索，总结出了有关滚筒式露天采煤机开采的工艺，如开采方式、工作面开缺
口、一次截深、采煤机的装载与运输等。
关键词：露天采煤机；性能参数；截深；卧底量中图分类号：TD 422
文献标识码：B
文章编号：1671－9816（2011）03－0016－02收稿日期：2010-12-23
作者简介：蔡玉生（1951-），男，吉林辽源人。
采矿工程
16··
露天采矿技术
2011年第3期
（上接第15页）不确定性问题。
（3）通过研究，可以看出用人工神经网络方法进行变形预测的最大优点是:具有极强的非线性映射能力，尤其是可以模仿人脑的智能化处理，对大量非结构性、非精确性规律具有自适应功能。
通过理论及实例应用研究表明，利用BP 模型参考文献：［1］崔政权，李
宁.边坡工程理论与实践最新发展［M ］.北
京:中国水利水电出版社，1999.
［2］冯夏庭.智能岩石力学导论［M ］.北京:科学出版社，2000.［3］蔡美峰.岩石力学与工程［M ］.北京:科学出版社，2002.［4］汤康民.岩土工程［M ］.武汉:武汉工业大学出版社，2001.［5］张
欣，蔡伟光，万健麟，等.利用人工神经网络实现预
测建模［J ］.预测，1997，（4）.
比较平的底板。
在作业中，每采一刀煤都要让滚筒完全卧到底，不能一刀完全到底，下一刀不到底，否则容易使底板出现凸凹不平。
只要每采一刀煤都保证滚筒完全卧到底，底板就能保持较平整。
采煤机就能在一个水平面上行走，也给下一步的装煤和清理场地提供了条件。
（7）确保帮直底平。
“帮直”就是采过的煤壁要直。
采煤机在采煤的过程中，不要左右摆动，要始终在一条直线上采煤，可以在煤层表面画一条直线，在地面人员的指挥下，沿所画直线采煤，确保帮直。
“底平”就是采过的底板要平。
只要每次截割采煤保证完全的卧底量，就能保证地板的平整。
在实际采煤工作中，通过装载机构的装煤和刮板机的运煤，会有少部分煤掉落在底板上，随着采煤进度的延长，掉落的煤会越来越多，底板会逐渐形成一个小的坡度。
为了保证底板相对的平坦，
就要做适当的调整，操作采煤机后退，将铲板调整到与行走履带同一底平面上，操作采煤机前进，利用铲板的推动，将掉落在底板上的浮煤装到铲板上运走，确保底平面平整。
（8）露采机的装载和输送。
截装割滚筒由上至下采煤过程中所采落下的煤，由铲板上的星轮装到刮板机上，再由刮板机卸载到胶带转载机上，直至落地或装到车上。
为了发挥铲板星轮的装煤能力，以及刮板机、
胶带机运煤的最大能力，使采煤机达到最大的生产能力，在截深最佳的状态下，要求采煤机司机对采煤速度进行掌控，即从截割滚筒升到最高处开始截割煤到滚筒采到最底下的速度。
太快、采落的煤太多，容易造成截割滚筒闷车和装载星轮闷车；太慢、采煤机不能发挥最大生产能力。
这要求采煤机司机用心去体会，并在实际生产过程中随时观察铲板上的落煤情况，刮板机，胶带转载机上运煤多少。
并视现场生产的实际情况来操作采煤机采煤。
采煤机司机应通过培训和实践达到熟练操作采煤机，使机器发挥最好的生产效率。
（9）露采机的装车作业。
露天采煤机集采煤、破碎、
运输、装车为一体，是一综合型采煤设备。
露天采煤机的装车，在初始工作面没有做好，进行开缺口时，运输的翻斗车就要以尾部对着采煤机的尾部排在采煤机的后面，排列的长度要适应采煤机胶带转载机的长度，要留有一台车的空间，以保证翻斗车装车时有前后调动的余量。
采煤机在开始采煤前，将胶带转载机调整好高度和角度，对准翻斗车的车厢，开始采煤，装车。
采煤机采完一刀煤后，向前进采第二刀，相应的翻斗车也要向后倒车，始终跟随采煤机装车。
地面人员要随时观察胶带转载机的装车高度和角度，根据现场装车的情况，随时提醒采煤机驾驶员调整胶带转载机的装车高度和角度。
以这样的工作循环，来完成开缺口时的装车运煤工作。
做好初始工作面后，采煤机在给翻斗车装煤时，翻斗车要停在待采煤壁的侧面，也就是采空区，停车方向也是翻斗车的尾部对着采煤机的尾部。
采煤机开始采煤前，将胶带转载机调整好高度和角度，对准翻斗车的车厢，开始采煤，装车。
装车现场也要给翻斗车前后留有机动的空间，地面人员随时观察皮带转载机的装车高度和角度，随时调整，以确保装车的安全，准确，可靠。
以这样的工作循环，来完成采煤机的采煤，装车，运输的连续性的生产工作。
对于胶带运输的系统，露天采煤机可以将采完的煤直接落在主胶带运输机上，或通过转载机卸载到主胶带运输机上。
（10）生产作业中保持底板平整。
露天采煤机在正常工作中，履带的行走要求在相对比较平坦的底板上行走。
要保证底板的相对平坦，主要取决于在采煤工作中铲板的角度和卧底量，铲板的角度要和行走履带的底平面保持在同一水平面上，卧底量也要保证每采一刀煤要完全卧底，不要随意的调整铲板的角度。
以上是在露天采煤机实际采煤生产过程中总结和探索的开采工艺及操作规程，今后还要不断地完善和改进，使滚筒式露采机更好地应用于露天煤矿
的开采。
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