一、極薄煤層采煤機發展現狀
為滿足0.9~1.0m薄煤層開采需要,國內主要煤機裝備公司推出多款采煤機,主要機型MG100/238-WD、MG150/346-WD、MG200/446-WD、MG2×70/325-BWD、MG100/240-BWD、MG180/420-BWD等型號。除MG100/238-WD、MG180/420-BWD采用特殊總體布置方式外,其余均采用搖臂雙電機布置方式。MG100/238-WD型采煤機搖臂截割電機、牽引電機等布置在輸送機鏟煤板上方,充分利用了輸送機鏟煤板和槽幫上方的空間,截割電機縱向布置,有效降低了采煤機機身厚度,降低了機面高度和增大過煤空間,配套機面高度580mm。MG180/420-BWD型采煤機采用爬底板布置,采煤機主傳動部分均布置在煤壁側。
最低采高看,僅有MG100/238-WD型采煤機采高范圍0.75~1.3m,最低采高低于0.8m??刹捎玫臐L筒直徑750mm、850mm、950mm。
針對低于0.8m極薄煤層的開采,主要應用的采煤機有MG110/130-TPD、MG100-TP型。
四川達竹斌郎煤礦研發了MG110/130-TPD型小機身、大功率、高截割能力自動化爬底式電牽引滾筒采煤機。該采煤機符合0.8m以下極薄煤層賦存條件,能滿足截割頂、底板和堅硬夾矸的需要,塊煤率高,裝煤效果好等,性能參數滿足工作面高效生產要求;滾筒有足夠的下切深度(100~300mm),適應工作面過構造時割平底板;機身和人身安全保護完善;機電保護能防止過載、過溫、防爆,對液壓油和冷卻水能抗污染,有可靠的防塵機構。技術特征為:采高0.52~0.8m;煤層傾角≤35°;生產能力315t/h;裝機功率128.5kW;滾筒直徑550~800mm;截深600mm;重量11t。
MG100-TP型單滾筒爬底板采煤機是國內機身最薄的采煤機,機身尺寸:3848mm×910mm×380mm,適用煤層厚度0.5~0.9m,煤質中硬(f≤3),傾角<30°的煤層,整機重量7t,電機功率100kW,生產能力75~100t/h,雙向采煤,牽引速度0~3m/min,采煤機正常割煤速度1m/min,當傾角>15°時,機器增加防滑絞車。
三一重裝研制的400B薄煤層采煤機,采用機身爬底板方式,最小可滿足0.7m煤層的綜采工藝需求。機面高度低(采礦區側550mm),過煤空間大(320mm),行走輪布置在鏟板側,采高范圍為0.7~1.4m,最小可配套650滾筒,適應年產50萬t要求。機身一體化設計,機身長度短(2830mm),可以最大程度適應底板起伏變化。機身底部設有支撐滑靴,配有伸縮油缸,適應底板起伏變化。截割部的設計上,滾筒截割頭行星直徑尺寸小,搖臂配有水平與垂直方向的擋煤板,裝煤效果好。截割電機扭矩軸采空區側拆裝,牽引電機上蓋拆裝,整機便于維護。采煤機過橋配有調斜油缸,可對煤機俯仰采進行調節,整機俯仰采角度(+2°或-3°)。整機可適應20~45°傾角工作面。
主要技術參數:
截割功率:2×160kW,210kW;
牽引功率:30kW;
裝機功率:385kW,485kW;
采高范圍:0.7~1.4m;
機面高度:550~750mm;
過煤高度:320mm;
滾筒直徑:650mm~1000mm。
二、極薄煤層采煤機配套
薄煤層開采的特點是空間狹小、設備維護困難,我國研制使用的薄煤層滾筒采煤機已有近20種。這些采煤機大致可分為騎溜式和爬底式兩種,當采高大于0.8~0.9m時,采用騎溜式采煤機;當采高小于0.8m時,一般采用沿底板運行的爬底板式采煤機。騎溜采煤機方式的技術思路是在中厚煤層綜采設備的基礎上,通過縮小設備外形尺寸、減小裝機功率以適應薄煤層,但其最低采高只能降低至1.2m,只能開采很小比例的薄煤層,不能大范圍應用。爬底板采煤機開采只適應頂底板條件好、煤層賦存穩定的煤層,使用范圍受到很大限制,且效率較低。
近年來,隨著科研技術的投入和薄煤層高產高效的要求,發展了懸機身(電機橫向)布置的采煤機,如圖1所示。
由此,發展形成了兩種典型的綜采配套方式,如圖2所示。
如上圖所示,新型布置方式的采煤機采用騎運輸機鏟板懸臂式布置,為增大設備功率、提高設備強度創造了更大的空間。懸臂式設計、截割滾筒端面布置、牽引部和調速變頻系統外置,降低了機面高度、縮短了機身長度,創造了更多空間,有利于頂板控制,對起伏底板的適應性增強,檢修方便。通過支撐滑靴、導向裝置、連接推桿和調節千斤頂,將“三機”連結成有機整體,使位于運輸機外側的支撐在運輸機鏟板上的采煤機實現動態平衡和可導向。解決了采煤機跑偏、飄刀、啃底和運輸機上竄下滑等問題,保障大功率設備安全高效可靠運行。如圖3所示。
采煤機采用了空間限位的強制裝煤方法。將采煤機截割滾筒由側面布置改為端面布置,滾筒后方設犁煤機構,由輸送機、采煤機、煤壁、頂底板共同作用,在空間上限定煤炭只能向輸送機方向運動,配合內旋式滾筒使煤炭能夠順利裝載,取代單一的滾筒螺旋葉片拋灑裝煤技術,裝煤率可由30%以下提高到90%以上,解決了薄煤層裝煤效果差的難題。
有的采煤機上設計了乘人裝置,結束了人員在薄煤層工作面只能爬行的歷史,減輕了工作人員的勞動強度。
該類型采煤機的典型代表型號有:MG200/456-AWD、MG2×160/710-AWD、MG2×160/730-AWD、MG2×200/925-AWD,采煤機如圖4所示,其主要技術參數如表1所示。
表1 典型懸臂式布置采煤機參數表
這幾款采煤機均為電牽引采煤機,是多電機驅動,電機橫向布置,全機載交流變頻調速無鏈雙驅動電牽引采煤機。機面高度853~930mm,適用于最低采高1100~1250mm,煤層傾角≤40°的較薄煤層,綜采或高檔普采工作面。
此種采煤機同樣有其缺點:
(1)采煤機的重心位于煤壁側,偏出了支撐滑靴,采煤機在運行過程中,穩定性較差,行走系統受力情況惡劣,易出現故障。
(2)對俯采及軟底板的適應性較差。采煤機處于俯采或底板較軟時,采煤機機身易失而向前傾倒,運行穩定性差。
(3)最大采高不宜超過滾筒直徑太大,采高范圍不宜過大。當最大采高小于滾筒直徑和煤壁側機身下部空間的高度時,可按正常方式采煤,即前滾筒采上刀后滾筒采下刀;當最大采高大于滾筒直徑和煤壁側機身下部空間的高度時,則必須更換采煤方式,前滾筒需先采下刀以截割出機身通道,否則采煤機煤壁側機身無法通過。
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