采煤機基本結構及工作原理PPT課件

1、一、采煤機的發(fā)展史及分類 20世紀40年代初，英國和前蘇聯相繼研發(fā)了鏈式采煤機，這種采煤機是用截鏈截落煤，在截鏈上安裝有被稱截齒的專用截煤刀具，其工作效率低，同地德國研制出了用刨削方式落煤的刨煤機。50年代初，英國和德國相繼研制出了滾筒采煤機，在這種采煤機上安裝有截煤滾筒，這是一種圓筒形部件，其上裝有截齒，用截煤滾筒實現裝煤和落煤。這種采煤機與可彎曲輸送機配套，奠定了煤炭開采機械化的基礎。這種采煤機的主要缺點有二，其一是截煤滾筒的安裝高度不能在使用中調整，參煤層厚度及其變化適應性差，其二是截煤滾筒的裝煤效果不佳，限制了采煤機生產率的提高。進入60年代，英國、德國、法國和前蘇聯先后對采煤機的截割

2、滾筒作出了兩項革命性改進。其一是截煤滾筒可以在使用中調整其高度，完全解決對煤層賦存條件的適應性；其二是把圓筒形截煤滾筒改進成螺旋葉片式截煤滾筒，即螺旋滾筒，極大地提高了裝煤效果。這兩項關鍵的改進是滾筒式采煤機成為現代化采煤機械的基礎。 第1頁/共28頁驅動方式機械牽引采煤機液壓牽引采煤機電牽引采煤機直流電牽引（MG463-WD）交流電牽引開采方式長壁式滾筒式采煤機房柱式連續(xù)采煤機刨煤機第2頁/共28頁與工作面運輸機的配合方式騎槽式爬底板式滾筒的數量單滾筒式采煤機雙滾筒式采煤機第3頁/共28頁適應煤層的傾角緩斜煤層采煤機大傾角煤層采煤機急斜煤層采煤機適用煤層的厚度薄煤層采煤機中厚煤層采煤機厚煤層

3、采煤機第4頁/共28頁MG*采煤機型號的定義*QWD1系列序號以阿拉伯數字顯示但按單機設計產品時可省略類型代號：采煤機 特征代號：滾筒式 截割功率（kW） 裝機功率（kW） 用途及特征代號:A矮機身；Q大傾角；P爬底板；G高型；B薄煤層：T單滾筒；N短臂 :W無鏈牽引；D電牽引修改序號 第5頁/共28頁二、國內外采煤機的現狀 我國采煤機40年來的發(fā)展： 20世紀70年代是我國綜合機械化采煤的起步階段，首先煤炭科學總院上海分院集中主要科技骨干，研制出綜采面配套的MD-150型雙滾筒采煤機，另一方面改進為普采配套的DY100型、DY150型單滾筒采煤機：70年代中后期，制造出MLS3-170型雙滾

4、筒采煤機。 這時期我國采煤機的特點為：1、裝機功率小，不超過200kW。 2、有鏈牽引，輸出牽引力小。3、牽引速度低，一般不超過6m/min。4、自開切口差。5、工作可靠性差。 第6頁/共28頁 20世紀80年代我國進入了采煤機發(fā)展的興旺時期，70年代后期我國共引進了143套綜采成套設備，世界上主要的采煤機生產國均有：如英國、德國、法國、波蘭、日本等。這為我們深入了解國外技術創(chuàng)造了條件，同時經過前一時期自行研制采煤機積累了豐富的經驗，確立了我國采煤機的發(fā)展方向是仿制和自行研制并舉。這期間西安煤機廠生產MXA300型采煤機，雞西煤機廠與上海分院開發(fā)的MG300-W型采煤機，太原礦山機器廠與英國安

5、德森合作生產AM500型采煤機。此其間的采煤機的特點為：1、重視采煤機系列的開發(fā)，一種機型可派生出多種機型，主要大部件通用，可適用不同煤層的需要。2、攻關元部件，增加了可靠性。3、無鏈牽引的推廣使用，使采煤機工作平穩(wěn)，使用安全。 第7頁/共28頁 20世紀90年代是電牽引發(fā)展的時代。進入20世紀90年代后，隨著煤炭生產集約化方向發(fā)展，減員提效、提高工作面單產成為煤炭發(fā)展的主流，發(fā)展高產高效工作面勢在必行，采煤機開發(fā)研制圍繞高產高效的要求進行，其主要方向是：1、大功率參數的液壓牽引采煤機。2、高性能的電牽引采煤機。這時期的特點為：1、多電機驅動橫向布置的總體結構成為電牽引采煤機的發(fā)展主流。2、我

6、國采煤機的主要參數與世界先進水平的差距縮小。3、液壓緊固技術的開發(fā)研究取得成功。 第8頁/共28頁國外采煤機現狀 20世紀70年代中期，德國Eickhoff公司和美國JOY公司相繼研制出最早的直流電牽引采煤機。此后世界上各主要采煤機研究制造公司均對電牽引采煤機進行了大量的研究開發(fā)，80年代后期涌現了大量電牽引采煤機型，并出現了交流電牽引采煤機。德國Eickhoff公司 自1976年研制成功直流電牽引采煤機后，基本停止了液壓牽引采煤機的開發(fā)研究，并陸續(xù)開發(fā)了多種形式的EDW系列電牽引采煤機。20世紀90年代開發(fā)了SL系列橫向布置交流電牽引采煤機，將截割電機布置在搖臂上。 第9頁/共28頁英國Lo

7、ng-Airdox公司 主要開發(fā)的機型有：EL1500C型、EL1000型、EL600型及EL3000型等，主要特點為具有負載控制、全面的機器監(jiān)控、采煤機自動定位、自動調高、區(qū)域控制、智能化安全鎖、隨機故障診斷、數據傳輸功能。美國JOY公司 20世紀70年代研制成功1LS多電機橫向布置直流電牽引采煤機后，又陸續(xù)研制了2LS-6LS型的多種多電機橫置直流電牽引采煤機，90年代在4LS、6LS型的基礎上又開發(fā)了6LS5、7LS系列交流電牽引采煤機，其中7LS7采煤機的總功率為2345kW。 第10頁/共28頁日本三井三池制作所 1987年后日本三井三池制作所陸續(xù)研制成功多種截割電機縱向布置的交流電

8、牽引采煤機，其中的DR102102型采煤機截割功率為600kW，牽引功率為2X45kW，牽引速度15m/min，近幾年又開發(fā)了截割電機橫向布置的交流電牽引采煤機。另外波蘭KOMAG采礦機械化研究中心及俄羅斯也都研發(fā)出了自已的電機橫向布置的交流電牽引采煤機。 歸納起來國外采煤機有如下特點：1、裝機功率增大，性能參數大幅提高2、普遍采用中高壓供電3、監(jiān)控保護系統(tǒng)的智能化4、電牽引向交流調速發(fā)展5、總體結構趨向模塊化多電機橫向布置6、電牽引采煤機已成為開采煤炭的主導機型 第11頁/共28頁三、采煤機的基本結構 根據機型的不同有的有破碎機構、有的有底拖架、有的有頂護板、有的機型主機身為一個整體，有的裝

9、有擋煤板，同時還有拖纜架、管路系統(tǒng)等附屬機構。第12頁/共28頁第13頁/共28頁 機械化采煤工藝包括，落煤、裝煤、運輸、支護、處理采空區(qū)。其中采煤機完成落煤和裝煤工序。第14頁/共28頁井下開采概論：普采（采煤機+金屬磨擦支柱+刮板輸送機） 高檔普采（采煤機+單體液壓支柱+刮板輸送機） 采煤工藝過程：采煤機的滾筒進入下缺口，然后由下向上采煤。 隨采煤機之后，清理頂煤，掛頂梁。 在采煤機后面清出新機道，并在距采煤機10-15m處開始推移刮板輸送機 當輸送機移到新機道上以后，在懸掛的頂梁下面支撐金屬支柱或單體液壓支柱綜采（采煤機+液壓支架+刮板輸送機） 采煤機自工作面一端開始向另一端采煤 隨著采

10、煤機向前牽引，緊接著移動液壓支架，以便及時支護頂板。 在采煤機后面一定距離處，推移工作面刮板輸送機。 第15頁/共28頁目前作業(yè)循環(huán)方式可分為單向割煤和雙向割煤兩種方式。雙向割煤雙向割煤作業(yè)循環(huán)，是在采煤機割煤過程中同時推移刮板運輸機和移架，至工作面回平巷或運輸平巷時，停機等待移動輸送機頭、轉載和輸送機尾、作壁，采煤機返程也割煤，同時推移刮板運輸機和移架。單向割煤單向割煤作業(yè)循環(huán)是指采煤機缺口開在運輸巷，由輸送機機頭向機尾割煤，在割煤過程中同時移動輸送機頭、轉載機和液壓支架。當采煤機割至輸送機尾后，翻轉擋煤板，空刀下放清理機道浮煤，移輸送機尾和工作面輸送機，當采煤機下放至輸送機頭開缺口位置時，

11、隨之開缺口和翻轉滾筒擋煤板，則一個作業(yè)循環(huán)完成。 第16頁/共28頁煤的堅固性系數：堅固性系數又稱硬度，是用來衡量煤破碎難易程度的指標，它綜合反映了煤的強度，硬度和彈塑性等因素。堅固性系數是前蘇聯學者普羅托季雅柯諾夫于1926年提出的，因此又稱普氏系數。我國用堅固系數來進行巖石分級和煤層分類。煤和軟巖f4,中硬巖f4-8，硬巖f8-20（最硬的巖石）；同時還規(guī)定，f1.5的煤稱為軟煤，f1.5-3.0的煤稱為中硬煤，f3.0的煤稱為硬煤。 第17頁/共28頁 煤的截割阻抗是刀具截煤時煤及煤層抵抗機械作用的力。它不僅能反映采煤機械刀具截煤的真實過程，而且可在井下現場測定，即能全面反映礦山條件的影

12、響。因此，截割阻抗是表征煤的截割性能的一個常用指標。煤的截割阻抗為30-420N/mm，從有效使用采煤機械的角度，可將煤層按截割阻抗分為三類：A 180 N/mm的煤稱為軟煤，適合用各種刨煤機，特別地脆性煤最適于刨煤機工作；A180-240 N/mm的煤稱為中硬煤，其中韌性煤適合用采煤機，脆性煤適合用滑行刨；A240-360 N/mm的煤稱為硬煤，韌性煤必須用大功率采煤機，脆性煤可用滑行刨或動力刨。f與A的關系：A150f 第18頁/共28頁ZZ1800滾筒型號組成及其代表意義 8003FT滾筒:筒圈葉片旋向:左旋-Z右旋-Y 安裝截齒形狀：扁平截齒-B錐形截齒-Z滾筒直徑D 截深 滾筒連接方

13、式：錐軸連接-Z方軸連接-F 錐盤連接-P其他連接-Q 葉片頭數 以上單位為mm第19頁/共28頁滾筒的軸向力： 采煤機工作效果主要取決于工作機構的質量。滾筒作為采煤機的工作機構，消耗著整機功率的80%以上。為此，尋求截割比能耗小、塊率高、粉塵小、運行平穩(wěn)的滾筒有著重要意義。隨采煤機的發(fā)展，無鏈牽引方式使用越來越多。無鏈牽引機構的嚙合要求嚴格，牽引機構導向裝置的間隙較小，且均是硬性導向，不像有鏈牽引的導向裝置，除間隙較大外，還允許有一定的偏轉。因此，滾筒的軸向力直接影響采煤機的滾筒、搖臂、牽引機構和運輸機的導向裝置。軸向力過大則會造成這些零件的強度性破壞，以至造成機械事故，甚至停機。 對于一定

14、功率的采煤機，滾筒的一些參數，如直徑、轉速、內徑等，基本上都是定值，而截深、葉片升角、葉片頭數等參數由于受強度、制造工藝、裝煤性能及配套關系限制，其變化范圍也較小。但滾筒的截齒排列卻是靈活的，除數量外，基本不受限制。 第20頁/共28頁軸向力的來源： 滾筒軸向力對機械的工作穩(wěn)定性及零件均有一定的危害。若軸向力指向煤臂側，滾筒端盤、刀齒及滾筒自身的損壞更加明顯。從經濟和實用的角度來講，希望滾筒軸向力為零，實際上是不可能的。通常，滾筒軸向力指向采空區(qū)側。從設計的角度應使其最小，并盡是使各項軸向力消耗在滾筒自身，達到內部平衡。滾筒軸向力的來源有：端盤截齒引起軸向力：端盤上的角度齒處于半封閉截割條件，

15、且大都向煤壁傾斜布置，故產生較大的軸向力，且指向采空區(qū)側。滾筒裝煤引起軸向力：螺旋葉片裝煤時產生的拋煤和推煤反力，其方向指向煤壁側的反力。滾筒軸向移位引起軸向力：由于滾筒的推進阻力與牽引力不同線等原因，故存在一水平扭轉力矩，導致采煤機在水平面內產生整體橫向偏轉，導致截煤時滾筒軸向移位，這一移位相當于滾筒沿軸向有一進刀量，因而產生一附加軸向力。滾筒與煤擠壓引起軸向力：在滾筒端盤與煤壁所圍成的空間內，由隨機落下來的煤相互擠壓而產生的軸向力，其方向指向采空區(qū)側。滾筒與煤擠壓引起軸向力：由于截齒布置的方式所至，截齒截槽的不對稱，使截齒兩側受到不平衡的側向力，而引起的軸向力。斜切進給引起的軸向力：滾筒端

16、面截齒在斜切時參與截煤所產生的橫向進刀截割阻力而引起的附加軸向力。采煤機進入彎曲段時，滾筒受到的軸向力方向指向采空區(qū)側，采煤機離開彎曲段時，軸向力指向煤壁側。第21頁/共28頁滾筒轉向 滾筒轉向是根據裝煤效果和采煤機的穩(wěn)定性綜合考慮的。 雙滾筒采煤機：“左轉左旋，右轉右旋”；“前順后逆” 單滾筒采煤機：左工作面，右旋滾筒;右工作面，左旋滾筒?！绊樲D”或“逆轉 第22頁/共28頁短壁采煤機是一種特殊類型的單滾筒采煤機，須采用特殊的采煤工藝。用戶應根據工作面配套設備及巷道的結構，選擇機器在輸送機頭或機尾或轉進刀，無需斜切進刀。機尾進刀采煤機從軌道巷向運輸巷割頂刀：液壓支架前探梁伸出支護；采煤機爬上

17、輸送機機頭，割頂煤；采煤機搖臂落下：采煤機爬下輸送機機頭，割底煤；采煤機從運輸巷向軌道巷割底刀；跟機移架推輸送機；采煤機爬上輸送機機尾，割底煤；采煤機舉起搖臂，把滾筒放在軌道巷斷面內，推輸送機機尾進刀。機頭進刀采煤機從運輸巷向軌道巷割頂刀；液壓支架前探梁伸出支護；采煤機爬上輸送機機尾，割頂煤；采煤機搖臂落下；采煤機爬下輸送機機尾，割底煤；采煤機從軌道巷向運輸巷割底刀；跟機移架推輸送機；采煤機爬上輸送機機頭，割底煤；采煤機舉起搖臂門巴滾筒放在運輸巷斷面內，推輸送機機頭進刀。采煤工藝確定后，結合左、右工作面的要求，選擇截割滾筒的旋向；根據煤層厚度選擇滾筒直徑和滾筒轉速。用戶選用短壁采煤機時，三機配

18、套設計尤為重要，應引起重視。 第23頁/共28頁第24頁/共28頁應用范圍短壁采煤機是具有多種用途的單滾筒采煤機，應大力推廣使用。急傾斜特厚煤層水平分層放頂煤開采；急傾斜特厚煤層，屬難開采煤層。采用短壁采煤機，水平分層放頂煤開采，是較好的開采方法，并在有些局、礦得到推廣使用。“三下一上”采煤；在建筑物下和鐵路下采煤時，既要保證建筑物和鐵路不受開采影響而破壞，又要盡量多出煤炭。在水體下和承壓水體上采煤時，要防止礦井 發(fā)生突水事故，保證礦井安全生產。短壁采煤機是“三上一下”煤層實行條帶式開采最實用的采煤設備。煤柱和邊角煤回收；在一些中老礦區(qū)或煤田資源破壞嚴重的礦井，大量的煤柱和邊角煤急需回收，這些煤柱或邊角煤一般寬幾十米，長幾百米，礦壓比較集中，過去大多采用炮采或丟棄。隨著不可再生資源的日漸枯竭和地方小煤礦的關閉，應充分利用短壁采煤機對該資源充分回收。長壁面開機窩；在現代化礦井，使用雙滾筒采煤機斜切進刀較費工時，影響高產高效。國外在八十年代開始，就有在長壁工作面一端或兩端增設一臺或兩臺短壁采煤機，專門用來開缺口，或在Z型工作面用一臺短壁采煤機專門掘巷道，從而提高整個工作面的產量和進度。煤巷掘進；短壁采煤機配拐彎輸送機和巷道支護設備，可用作煤巷掘進，采煤機用斜切方式進刀。用于巷道掘進時，搖臂應從上邊回轉。 第25頁/共28頁工作面其它配套設備：運輸機、支