螺旋钻采煤机讲解

钻式采煤机的螺旋钻结构与核心技术-标准化文件发布号：（9456-EUATWK-MWUB-WUNN-INNUL-DDQTY-KII钻式采煤机的螺旋钻结构与核心技术一、螺旋钻机组的组成及其工作原理（1）机组的组成机组的组成如图3-3所示。

机组由主机、钻机动力设备、通风系统、钻头和移动装置等组成。

1-螺旋钻机组主机 2-托架 3-操作台 4-液压系统5-动力装置 6-CYB-350AB型控制站 7-矿用接线开关APSH.1型8-采用BMCH-4.5型风机的通风系统 9-钻具图3-3 百狮-2型螺旋钻采煤机组总装图（2）机组工作原理螺旋钻采煤机组传递扭矩给和钻压给螺旋钻从钻采条带里的煤，并完成采煤过程的送钻和退钻。

螺旋钻由一个左旋一个右旋的两节钻杆和它们中间的风管组成。

钻头的切割部分是一个执行机构，它由三个钻头组成。

右边的螺旋钻通过减速箱传扭矩给中间钻头。

如图3-6通过风管不间断地向工作面通风，并用ATZ-1型瓦斯测量器测控。

通过放置在风管边的软管向执行机构的喷头供水，保证降尘。

两个单独的传动装置带动钻杆组的旋转。

为锁紧和开启钻杆的连接，需把钻杆连接用的带有凸轮的离合器调整到适合的位置，用有旋转传动装备的翻转机构来对正。

用固定在传动架上的传动装置沿导向进行液压推进，机器下面有滑板，滑板支撑在底板上，利用滑板在巷道内移动机器。

定向机构保证机器的传动架沿着煤层角度进行钻进。

机组对巷道壁的水平侧推力是用液压缸来保证的。

机组机械化接钻杆和撤钻杆时有一个找正装置，用它来找准定位需要钻进或撤出的在钻采带里的钻杆和风管。

钻杆的安装、拆卸、储存是由安装在巷道的单轨吊完成的。

机组采下来的煤是靠放置在巷道里的刮板运输机运出的。

螺旋钻机、操作台和动力装置连接在一起，沿巷道一起移动图3-6二、螺旋钻构造如图3-4所示，螺旋钻具是由一些很容易组装、拆卸的构件组成。

钻具为两组螺旋钻杆和通风管，它们都与螺旋钻机连接。

在前右螺旋钻杆和通风管之间由减速箱连接，在前左螺旋钻杆上安装了用刚性拉杆与减速箱壳体相连的轴承座。

论薄煤层螺旋钻无人工作面开采技术摘要：螺旋钻采煤机无人开采技术是薄及极薄煤层开采工艺的一次革命，对中国的煤炭资源开采利用产生巨大的影响。

本文在对该技术特点分析的基础上，探讨了应用的现状及显著成效。

关键词：薄煤层螺旋钻无人工作面开采技术1、引言薄煤层螺旋钻无人工作面开采技术是指工人不进入回采工作面，而是利用螺旋钻采煤机在巷道内完成工作面内的破煤、装煤、运煤等各工序，使薄煤层工作面复杂的回采工艺简单化。

实现了1米以下煤层螺旋钻机无人工作面的开采，实现了采煤工艺单一化和煤炭开采的车间化，是薄煤层开采技术的一次革命，为我国薄煤层的开采闯出了一条新路子。

该开采技术不仅有利于提高薄厚煤层的配采比例，提高资源回收率，更重要的是能延长矿井的稳产期和服务年限，充分利用有限的不可再生资源，提高矿井的经济效益和社会效益。

2、特点分析薄煤层螺旋钻无人工作面开采是指回采工作面上无人，而是由螺旋钻机全部完成工作面内的破煤、装煤、运煤等各个工序，工作面的设备检修也都在工作面以外的巷道中进行。

研制人员经过对螺旋钻机的进一步改造，其爬坡、移机、调向、机组防滑等性能均有了重大改善，其安全性、稳定性和先进性在现场得到了充分验证，工效比炮采提高了10倍，直接成本每吨降低了85.7元，大大减轻了工人的劳动强度，改善了工人的作业环境。

螺旋钻采煤机是三轴联动式，两边轴为可旋转的螺旋钻杆，用于向外排煤，中间轴为不可旋转的通风管道，用于向钻孔内通风、供水。

由两台110KW电动机分别驱动两边的螺旋杆钻进，中间钻头通过头部齿轮传动箱由一侧钻杆提供动力，实现三轴联动钻进。

该机一次采宽2m，采深上采85m，下采45m，适用于0.6～1.0m煤层倾角15°以下的各种硬度薄煤层，单机设计日产可达250～350吨。

该机具有以下显著特点：（1）钻头为三轴联动式，钻杆每5节有一节稳定器，与单钻杆相比，三轴钻杆的刚性、稳定性和定向性好，侧向不易钻偏，钻孔截面大，采煤回收率高；（2）钻杆连接为内卡环式结构，换装钻杆时能实现机械化操作，拆、接钻杆时间短，减少了辅助时间，提高了生产效率；（3）三轴的中间轴为通风管道，沿管道可敷设水管，实现向钻孔内通风及内喷雾降尘降温，提高钻头截齿的使用寿命，安全可靠，可在高瓦斯矿井使用；（4）钻杆前部装有微调装置，可适用于煤层倾角度的起伏变化；（5）底盘有稳钻油缸和调斜油缸，可以方便地固定钻机，对煤层的适应性强，侧面设在操作台集中控制，一人便可操作；（6）钻机、液压泵钻、电控装置等分为体式，在巷道内形成链式布置，对巷道的适应性强。

钻式采煤机的螺旋钻结构与核心技术一、螺旋钻机组的组成及其工作原理（1）机组的组成机组的组成如图3-3所示。

机组由主机、钻机动力设备、通风系统、钻头和移动装置等组成。

1-螺旋钻机组主机 2-托架 3-操作台 4-液压系统5-动力装置 6-CYB-350AB型控制站 7-矿用接线开关APSH.1型8-采用BMCH-4.5型风机的通风系统 9-钻具图3-3 百狮-2型螺旋钻采煤机组总装图（2）机组工作原理螺旋钻采煤机组传递扭矩给和钻压给螺旋钻从钻采条带里的煤，并完成采煤过程的送钻和退钻。

螺旋钻由一个左旋一个右旋的两节钻杆和它们中间的风管组成。

钻头的切割部分是一个执行机构，它由三个钻头组成。

右边的螺旋钻通过减速箱传扭矩给中间钻头。

如图3-6通过风管不间断地向工作面通风，并用ATZ-1型瓦斯测量器测控。

通过放置在风管边的软管向执行机构的喷头供水，保证降尘。

两个单独的传动装置带动钻杆组的旋转。

为锁紧和开启钻杆的连接，需把钻杆连接用的带有凸轮的离合器调整到适合的位置，用有旋转传动装备的翻转机构来对正。

用固定在传动架上的传动装置沿导向进行液压推进，机器下面有滑板，滑板支撑在底板上，利用滑板在巷道内移动机器。

定向机构保证机器的传动架沿着煤层角度进行钻进。

机组对巷道壁的水平侧推力是用液压缸来保证的。

机组机械化接钻杆和撤钻杆时有一个找正装置，用它来找准定位需要钻进或撤出的在钻采带里的钻杆和风管。

钻杆的安装、拆卸、储存是由安装在巷道的单轨吊完成的。

机组采下来的煤是靠放置在巷道里的刮板运输机运出的。

螺旋钻机、操作台和动力装置连接在一起，沿巷道一起移动图3-6二、螺旋钻构造如图3-4所示，螺旋钻具是由一些很容易组装、拆卸的构件组成。

钻具为两组螺旋钻杆和通风管，它们都与螺旋钻机连接。

在前右螺旋钻杆和通风管之间由减速箱连接，在前左螺旋钻杆上安装了用刚性拉杆与减速箱壳体相连的轴承座。

减速箱和轴承座装在下有弹簧的滑板上。

在右螺旋钻杆的轴承座前面及减速箱的输出轴上装有3个钻头，钻头轴之间的距离为640mm，两则的钻头按煤层厚度采用不同直径的625mm,725mm或825mm钻头。

极薄煤层螺旋钻机采煤方法第一节巷道布置一、采区设计、采区巷道布置概况七层煤一采区采用单翼布置，在采区西部布置采区轨道上山及采区运输机上山，两条上山均沿七层煤掘进。

采区上山上部连接－150米中央石门，作为采区部回风巷。

二、工作面运输巷在上部车场以下４０米处掘进１７０１运输巷。

在运输巷中布置螺旋钻采煤工作面，巷道净宽４４００㎜，净高３８００㎜，断面１４35㎡；采用锚网支护，的用的锚杆为全螺纹钢等强锚杆。

锚杆规格为：杆径１８㎜，杆体长度２２００㎜。

锚杆间、排距为８００㎜*８００㎜，采用两支ＭＳＫ２８/５０型树脂锚固剂加长锚固。

１７０１钻采工作面一切采煤活动将在该巷道完成。

三、采区煤仓采区运输上山上部设七层煤一采区煤仓，煤仓为立式煤仓，直径６米，净高７.6米。

容量为１９０t。

煤仓采用锚网喷支护，喷浆厚度２００㎜，所用锚杆为全螺纹钢等强锚杆。

锚杆规格为：杆径１８㎜，杆体长度２２００㎜。

锚杆间、排距间６００㎜*６００㎜，采用两支ＭＳＫ２８/５０型树脂锚固剂加长锚固。

煤仓下部接－１５０米中央石门，采用石门装车方式。

附图三：１７０１工作面位置及巷道布置图附图一：1701工作面煤层综合柱状图第二节采煤工艺一、采煤工艺１７０１钻采工作面采用前进式独头钻采采煤法。

采用乌克兰新型ＢＳＨＫ－２ＤＭ型螺旋钻机钻采，它是三轴螺旋钻式薄煤层采煤机。

该机先在巷道下帮沿煤层倾向向进行钻采，钻采完后再退回调头在巷道上帮沿煤层向上进行钻采。

二．落煤方法螺旋钻采煤机布置在运输巷中，沿煤层倾钻采，钻头割煤，螺旋钻杆掏煤，煤直接落在运输巷的刮板输送机上运出。

该机一次采宽1.905米，三轴联动钻杆1.54米一节，钻机钻采一节钻杆深度或遇断层时，退出钻杆，螺旋钻机整体前移，预留0.5米煤柱后开始下一循环钻采。

附图四：螺旋钻机采煤示意图。

附图４螺旋钻机在平巷中工作１－单轨吊２－机体３－固定油缸４－调斜油缸５－刮板输送机６－节式钻杆螺旋钻机正常钻进：设计钻采长度，上山方各４０－８０米，下山方向４０米，钻孔高度为１m/min 的速度钻煤，直至达到设计深度。

螺旋钻机知识点总结一、螺旋钻机的结构1. 主机部分：螺旋钻机的主机由液压系统、驱动系统、转动机构、涌浆系统等组成。

液压系统主要用于驱动各种液压元件，提供动力支持；驱动系统由发动机、变速箱、传动轴及转动部件组成，用于提供旋挖钻机的动力来源；转动机构是螺旋钻机的核心部分，由减速机、转盘及钻杆等组成，用于实现螺旋钻机的旋转作业；涌浆系统用于把机器在作业过程中产生的灰泥、石屑、泥浆等废渣排出。

2. 配套设备：螺旋钻机的配套设备主要包括钻杆、钻头、防护罩、钻具及其他附件等。

二、螺旋钻机的工作原理1. 旋转钻机利用旋转和推进力将钻头带动沿轴向进入土层作业的设备。

机器通过液压系统提供动力，实现发动机功率经过变速箱后，通过传动轴传递给减速机，再由减速机将功率传达到竖向转动机构上，带动钻杆及钻头旋转，从而实现土层的切削挖掘。

2. 螺旋钻机作业时，机器通过旋挖机构，实现对钻杆及钻头的转动，带动钻头在土层中旋转切削，同时利用机器自重和液压推进机构，对机器进行推力，实现机器在土层中的下压力。

这样，机器可以实现旋转切削和推进作业，完成土层的挖掘。

三、螺旋钻机的使用方法1. 施工前的准备工作：在使用螺旋钻机进行施工前，需要对施工现场进行仔细勘探，确保地质情况符合施工要求，同时对施工现场进行平整和清理，确保施工的安全和顺利进行。

2. 施工操作步骤：首先，需要对螺旋钻机的驱动系统、液压系统等设备进行检查和测试，确保机器的各项功能正常。

然后，根据施工现场的要求选择合适的钻头及钻杆，对螺旋钻机进行装配。

接下来，操作员根据工程要求对螺旋钻机进行调试，确保机器的各项功能正常。

最后，操作员根据施工现场的要求，进行螺旋钻机的操作，完成土层的挖掘作业。

3. 施工后的维护保养：施工完成后，需要对螺旋钻机进行清洁和维护保养。

操作员需要对机器进行仔细清洁，清除机器上的泥浆、石屑等废渣，同时对机器各部位进行检查和维护，及时发现并处理机器的故障和磨损，确保机器的正常使用。

螺旋钻采煤机安全技术操作规程一、接钻杆、退钻杆操作规程1.主钻杆的推进1.1将主机控制组合开关送电，启动液压油泵，将主机操作台上的工作状态开关旋转至“辅助程序”位置。

1.2在钻采之前首先将钻采范围内的锚在煤层中的锚杆全部拔出，并用л形钢配摩擦支柱对钻采孔门口进行支护，更换损坏的机刀。

1.3由班长负责检查主钻杆与减速箱输出轴的连接是否合格，检查检测电缆与防尘水管的敷设情况，检查内外喷雾的完好情况，若发现异常，必须先处理好以后再施工。

1.4经班长检查无误后，由站在主机上靠近泵站侧的人员发出钻采信号。

1.5当主机司机接到信号后，将操作台上的工作状态开关旋转至“工作”位置，将主电机停止按钮拔出，并发出开机报警信号。

同时，主机两侧的工作人员开启钻机内外喷雾。

待开机报警信号响完后，直接开动1号电机，在间隔3—5秒后，再开动2号电机，之后将主机推进停止按钮拔出，按下主机推进按钮，使主机执行机构沿着指定的煤层方向向前推进钻采。

1.6在主钻杆推进钻采的过程中，主机司机及主机两侧的工作人员必须密切注视钻采情况，发现异常及时发信号停机（具体的停机信号由主机两侧的工作人员发出）。

当主钻杆钻采推进完毕后，主机司机按下主电机停止按钮，停止两个电机的运转，并操作主机后退分配阀手柄，使主机后退，同时钻机两侧的人员将内外喷雾关闭，以检查主钻头及钻采孔内是否有锚杆等，发现问题，必须及时处理。

1.7经检查一切正常后，再在停机的情况下手动将主钻杆全部推进到位。

2.普通螺旋钻杆的钻采2.1当主钻杆顺利钻采完毕后，接着开始接其他螺旋钻杆（每4节普通钻杆后紧接着接一节“眼镜框”）。

2.2站在主机上的人员对防尘水管及检测电缆进行检查，确保按照规定要求进行敷设。

此时单轨吊司机必须将单轨吊开走。

2.3操作准备工作完毕以后，由班长负责安排螺旋钻机司机一名在主机操作台就位，掐接螺旋钻杆的人员3名，分别站立于主机的两侧及操作主机风筒的位置，安排操作单轨吊的人员2名。

螺旋钻采煤机输送机构振动频率的计算与分析螺旋钻采煤机是一种适用于薄煤层、并可实现无人工作面开采的重要设备，在我国有着广阔的市场和应用前景[1]。

输送机构作为螺旋钻采煤机的重要组成部分，在工作过程受有很大的冲击和振动，直接影响其工作的可靠性、使用寿命和整机的生产率和工作性能[2-4]。

由于螺旋钻采煤机在我国使用1 基于Lyapunov 理论的动力学模型1.1 受力分析设长度为L 的输送机构满足如下条件[7]：截面刚性且与中心线正交、均匀各向同性，线弹性、无分布力、无原始曲率和扭率。

以固定点O 为原点，建立如图1所示的欧拉坐标系。

ψ，υ，ϕ为确定截面姿态的欧拉角。

以端点P 0为原点沿中心线建立弧坐标s 。

输送机构所受的作用力简化为沿轴ζ的轴向力F 0和力偶M 0如图1所示。

23图1 螺旋输送机构动力学模型Fig.1 Dynamic model of spiral conveyor device设F ω和F θ分别为(P -x 2y 2z 2)坐标系的无限小角位移对弧坐标和时间的变化率，P 点相对固定点O 的矢径为r ，v r t =∂∂为P 点的速度，e 3r s =∂∂为中心线的切线基矢量，则有以下运动学关系，3F 3e v e s tθ∂∂==⨯∂∂。

(1)1.2 动力学模型设ω和θ为输送机构截面的弯扭度和角速度，利用动量定理和对截面中心的动量矩定理列出P 点处的动力学微分方程[8]：F F v F Q s t ∂∂+ω⨯-=∂∂(2)3()()0F F M M J J e F ssωθθθ∂∂+⨯-⋅-⨯⋅+⨯=∂∂， (3)式中：F ，M 为截面内力的主失和主矩；Q S ρ=，ρ，S ，J 分别为输送机构的密度、截面积和单位长度的惯量张量。

将方程(2)对s 求偏导、式(1)对t 求偏导后代入式(3)，有() 23322()()0F F F F F F F F F F Q e e ss t θωωωθθ⎡⎤∂∂∂++⨯+⨯⨯-⨯+⨯⨯=⎢⎥∂∂∂⎣⎦。

50 /矿业装备 MINING EQUIPMENT螺旋钻采煤技术在极薄煤层开采中的应用□ 程新春 阳煤集团翼城山凹煤业有限公司厚度小于0.8 m 的煤层通常称为极薄煤层，我国南方的一些煤田，薄煤层和极薄煤层居多，极薄煤层占我国煤炭储量的 17.5%。

极薄煤层开采难度较大，加之开采工艺相对不成熟。

随着一些矿区中厚煤层开采殆尽即将关停，极薄煤层的开采引起了人们的重视。

极薄煤层开采一直是困扰我国煤炭行业的技术难题，国内多数矿井采用普采或高档普采生产工艺，存有生产效率低、经济效益差等问题。

螺旋钻采煤技术由于其可靠的安全性和良好的可操作性成为主要的开采技术，其中前苏联，美国，乌克兰先后设计出了不同型号的螺旋钻采煤机，我国的研制起步较晚，但发展较快。

螺旋钻采煤机组组成和工作原理机组组成螺旋钻机布置在钻采平巷，由多部分组成，电机是螺旋钻机的主要传动力，螺旋钻具是螺旋钻机的主要部件，还有使采煤作业顺利完成的配套设备，包括刮板输送机，皮带输送机，回柱绞车，降尘管路等。

螺旋钻机见图1。

螺旋钻采煤机的应用条件螺旋钻采煤机适用范围每种采煤方法都有其适用地质条件，不能一概而论，不恰当的选型往往会事倍功半。

根据螺旋钻机采煤法特征和现场工作面实际应用情况，当煤层倾角在±14°时为其正常工作范围，由于钻采长度的不同，极限角度可以扩大到±23°，但往往会损坏机器，降低工作效率，所以不推荐使用。

螺旋钻采煤机是专门为薄煤层开采所研制，可开采厚度为 0.4~1.3 m，不过并不适宜无烟煤的开采。

螺旋钻机的电机所带动力和钻杆的材质决定了煤的切割阻力不得大于 250 kN/m。

由于安设和移动比较困难，螺旋钻机不适合在煤层顶底板起伏较大的巷道中使用。

如果煤层底板过于坚硬，就会限制螺旋钻机开采。

当顶底板较软时，钻机开采时往往会因为为顶板的不稳定垮落而造成压钻，从而导致钻头损坏，施工进度减慢。

因此对于顶底板的要求相对较高，最好既不出现顶板垮落，又能使卧底相对容易。

浅谈薄煤层螺旋钻采煤机的技术装备[摘要]本文主要阐述了薄煤层螺旋钻采煤机的、组合开关和机组电力装置、液压泵站和单轨吊、局部通风机和回转绞车、除尘装置等技术装备的技术问题。

[关键词]薄煤层；螺旋钻采煤机；技术装备中图分类号：td421.63 文献标识码：a 文章编号：1009-914x （2013）10-0208-01螺旋钻采煤机组一般采用电机主传动、液压驱动的作业方式，它是由主机、钻具、多功能台、单轨吊、液压支撑千斤顶、钻机行走履带、接长和拆卸钻杆装置、液压泵站和风机等机械设备组成。

螺旋钻采煤是在巷道布置一台或多台钻机，由钻头旋转落煤，螺旋叶片旋转把落煤导入刮板输送机运出。

螺旋钻开采技术装备如下：1、螺旋钻采煤机螺旋钻采煤的主要设备是螺旋钻采煤机，它由钻机式采煤机主机、组合开关、液压泵站等部分组成。

一般用于存在瓦斯和煤尘爆炸危险的薄煤层开采，也可用在不规则煤层和保护煤柱开采，而不得应用于有突出危险和自燃的煤层。

图1所示为bshk-2dm型螺旋钻采煤机，中间部分为二个液压推进部件，两侧为两个定向部件，部件用销钉和螺栓连接。

在液压推进部件上装有传动部件的液压缸，它沿导向框架随装在框架上的螺旋钻机传动部一并移动。

其采宽为1.905～2.105m，单孔长度为85m。

工作巷道净断面大于11.2m2，倾斜±3°，挖底大于0.6m，上下山方向倾角为0°±15°，切割阻力小于350kn/m。

定中心部件安装在液压推进部件上，确保螺旋钻杆及后来加接的螺旋钻杆对中找正。

锁紧位置预先固定加接钻杆时的离合器。

滑板是机器的支座，每块滑板用连杆系统和定向部件的壳体与二个液压千斤顶连接，确保螺旋钻采煤机沿煤层倾角工作。

有四个支撑液压缸，每个定向部件上有二个，把螺旋钻采煤机用横向压力支撑到巷道壁上。

在液压推进部件的框架上装传递机构的三个液压缸。

螺旋钻由易于组装、拆卸的构件组成，如图2所示。