一、极薄煤层采煤机发展现状
为满足0.9~1.0m薄煤层开采需要,国内主要煤机装备公司推出多款采煤机,主要机型MG100/238-WD、MG150/346-WD、MG200/446-WD、MG2×70/325-BWD、MG100/240-BWD、MG180/420-BWD等型号。除MG100/238-WD、MG180/420-BWD采用特殊总体布置方式外,其余均采用摇臂双电机布置方式。MG100/238-WD型采煤机摇臂截割电机、牵引电机等布置在输送机铲煤板上方,充分利用了输送机铲煤板和槽帮上方的空间,截割电机纵向布置,有效降低了采煤机机身厚度,降低了机面高度和增大过煤空间,配套机面高度580mm。MG180/420-BWD型采煤机采用爬底板布置,采煤机主传动部分均布置在煤壁侧。
最低采高看,仅有MG100/238-WD型采煤机采高范围0.75~1.3m,最低采高低于0.8m。可采用的滚筒直径750mm、850mm、950mm。
针对低于0.8m极薄煤层的开采,主要应用的采煤机有MG110/130-TPD、MG100-TP型。
四川达竹斌郎煤矿研发了MG110/130-TPD型小机身、大功率、高截割能力自动化爬底式电牵引滚筒采煤机。该采煤机符合0.8m以下极薄煤层赋存条件,能满足截割顶、底板和坚硬夹矸的需要,块煤率高,装煤效果好等,性能参数满足工作面高效生产要求;滚筒有足够的下切深度(100~300mm),适应工作面过构造时割平底板;机身和人身安全保护完善;机电保护能防止过载、过温、防爆,对液压油和冷却水能抗污染,有可靠的防尘机构。技术特征为:采高0.52~0.8m;煤层倾角≤35°;生产能力315t/h;装机功率128.5kW;滚筒直径550~800mm;截深600mm;重量11t。
MG100-TP型单滚筒爬底板采煤机是国内机身最薄的采煤机,机身尺寸:3848mm×910mm×380mm,适用煤层厚度0.5~0.9m,煤质中硬(f≤3),倾角<30°的煤层,整机重量7t,电机功率100kW,生产能力75~100t/h,双向采煤,牵引速度0~3m/min,采煤机正常割煤速度1m/min,当倾角>15°时,机器增加防滑绞车。
三一重装研制的400B薄煤层采煤机,采用机身爬底板方式,最小可满足0.7m煤层的综采工艺需求。机面高度低(采矿区侧550mm),过煤空间大(320mm),行走轮布置在铲板侧,采高范围为0.7~1.4m,最小可配套650滚筒,适应年产50万t要求。机身一体化设计,机身长度短(2830mm),可以最大程度适应底板起伏变化。机身底部设有支撑滑靴,配有伸缩油缸,适应底板起伏变化。截割部的设计上,滚筒截割头行星直径尺寸小,摇臂配有水平与垂直方向的挡煤板,装煤效果好。截割电机扭矩轴采空区侧拆装,牵引电机上盖拆装,整机便于维护。采煤机过桥配有调斜油缸,可对煤机俯仰采进行调节,整机俯仰采角度(+2°或-3°)。整机可适应20~45°倾角工作面。
主要技术参数:
截割功率:2×160kW,210kW;
牵引功率:30kW;
装机功率:385kW,485kW;
采高范围:0.7~1.4m;
机面高度:550~750mm;
过煤高度:320mm;
滚筒直径:650mm~1000mm。
二、极薄煤层采煤机配套
薄煤层开采的特点是空间狭小、设备维护困难,我国研制使用的薄煤层滚筒采煤机已有近20种。这些采煤机大致可分为骑溜式和爬底式两种,当采高大于0.8~0.9m时,采用骑溜式采煤机;当采高小于0.8m时,一般采用沿底板运行的爬底板式采煤机。骑溜采煤机方式的技术思路是在中厚煤层综采设备的基础上,通过缩小设备外形尺寸、减小装机功率以适应薄煤层,但其最低采高只能降低至1.2m,只能开采很小比例的薄煤层,不能大范围应用。爬底板采煤机开采只适应顶底板条件好、煤层赋存稳定的煤层,使用范围受到很大限制,且效率较低。
近年来,随着科研技术的投入和薄煤层高产高效的要求,发展了悬机身(电机横向)布置的采煤机,如图1所示。
由此,发展形成了两种典型的综采配套方式,如图2所示。
如上图所示,新型布置方式的采煤机采用骑运输机铲板悬臂式布置,为增大设备功率、提高设备强度创造了更大的空间。悬臂式设计、截割滚筒端面布置、牵引部和调速变频系统外置,降低了机面高度、缩短了机身长度,创造了更多空间,有利于顶板控制,对起伏底板的适应性增强,检修方便。通过支撑滑靴、导向装置、连接推杆和调节千斤顶,将“三机”连结成有机整体,使位于运输机外侧的支撑在运输机铲板上的采煤机实现动态平衡和可导向。解决了采煤机跑偏、飘刀、啃底和运输机上窜下滑等问题,保障大功率设备安全高效可靠运行。如图3所示。
采煤机采用了空间限位的强制装煤方法。将采煤机截割滚筒由侧面布置改为端面布置,滚筒后方设犁煤机构,由输送机、采煤机、煤壁、顶底板共同作用,在空间上限定煤炭只能向输送机方向运动,配合内旋式滚筒使煤炭能够顺利装载,取代单一的滚筒螺旋叶片抛洒装煤技术,装煤率可由30%以下提高到90%以上,解决了薄煤层装煤效果差的难题。
有的采煤机上设计了乘人装置,结束了人员在薄煤层工作面只能爬行的历史,减轻了工作人员的劳动强度。
该类型采煤机的典型代表型号有:MG200/456-AWD、MG2×160/710-AWD、MG2×160/730-AWD、MG2×200/925-AWD,采煤机如图4所示,其主要技术参数如表1所示。
表1 典型悬臂式布置采煤机参数表
这几款采煤机均为电牵引采煤机,是多电机驱动,电机横向布置,全机载交流变频调速无链双驱动电牵引采煤机。机面高度853~930mm,适用于最低采高1100~1250mm,煤层倾角≤40°的较薄煤层,综采或高档普采工作面。
此种采煤机同样有其缺点:
(1)采煤机的重心位于煤壁侧,偏出了支撑滑靴,采煤机在运行过程中,稳定性较差,行走系统受力情况恶劣,易出现故障。
(2)对俯采及软底板的适应性较差。采煤机处于俯采或底板较软时,采煤机机身易失而向前倾倒,运行稳定性差。
(3)最大采高不宜超过滚筒直径太大,采高范围不宜过大。当最大采高小于滚筒直径和煤壁侧机身下部空间的高度时,可按正常方式采煤,即前滚筒采上刀后滚筒采下刀;当最大采高大于滚筒直径和煤壁侧机身下部空间的高度时,则必须更换采煤方式,前滚筒需先采下刀以截割出机身通道,否则采煤机煤壁侧机身无法通过。
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