京矿矿山机械课件二采煤机械

第二部分采煤机械一、概述二、滚筒采煤机三、刨煤机四、连续采煤机五、采煤机械的选型六、采煤机的使用和维护12.1.1采煤机发展现状：20世纪四五十年代，英国、前苏联和德国相继研制了第一代固定滚筒式采煤机，滚筒不能调高，工作面刮板输送机不能自移，生产率低。20世纪60年代前期，研制出第二代采煤机——单摇臂可调高滚筒采煤机，解决了滚筒调高问题。1964年研制的第三代采煤机——双摇臂滚筒采煤机，解决了工作面自开切口问题。20世纪70年代以后，研制的第四代采煤机——无链牵引采煤机、电牵引采煤机，使综采设备开始向大功率、高效率、高电压、性能完善等方面发展。2第一节概述3上世纪八十年代，中国引进了德国、英国等采煤机生产技术，经历了合作生产到自主研制开发等阶段，中国的煤机设计和制造部门已经能够自主制造适应中国不同的煤层条件的滚筒式采煤机系列产品，并在九十年代中期初步完成了主导机型由液压牵引采煤机向电牵引采煤机升级换型的工作。目前，中国煤机企业不仅能生产中、小功率的液压牵引采煤机（如MG-200、MG-375、AM500等）而且，能够设计和制造出总装机功率在800～1200KW的各种型式的MG、MGTY、MWG系列电牵引采煤机。42.1.2引进的主要技术与装备：90年代以后，瞄准世界最新综采技术与装备，结合我国的几个主要矿区的煤层赋存条件，先后在兖州矿区、晋城矿区、大同矿区，特别是神东矿区，引进有JOY(美)及DBT(德)等国际著名公司的大功率、高可靠性采煤机及液压支架、刮板运输机等单机或成套综采设备，并都产生了明显技术、经济效果。“神东”公司引进的电牵引采煤机生产厂家：美国“JOY”公司规格型号：6LS3，6LS56LS5型的主要技术参数及特征：（1）采煤机使用条件：工作面采高：2.5-5m煤层综合强度（MPa）：可切割1400Kg/cm2的岩层（即F14）5（2）滚筒速度：15.3m/min（3）生产能力：3480t/h（4）采机尺寸及重量摇臂水平对两滚筒中心距：1315mm过煤高度：1070mm机体高度：1943mm总重：75t（5）最大滚筒高度直径：Φ2.5m（6）总功率：1430KW（7）牵引力：617KW（8）有效截深：865mm（9）截割部及滚筒寿命可达：500万吨（10）牵引速度：V=15m/min(11)具有位置和速度的监控设备62.1.3中国煤矿主要技术装备与国际先进水平的差距国产的综采成套设备虽然已基本上能满足中国多数煤矿安全生产及高产高效（7000t/日）矿井建设的需要，但与国际先进水平相比，与今后为实现中国煤矿的大型、高效及管理现代化的要求相比，仍然有较大的差距，而且比较集中地体现在设备的能力、可靠性和智能化方面。国产采煤机与国外采煤机相比，主要有以下差距：技术性能方面突出表现为总装机功率偏低，切割能力较小。另外，可靠性方面和监控及保护系统方面都存在不小的差距。具体可简化为下表说明。7序号指标名称国外采煤机国产采煤机差距1牵引方式电牵引液化牵引为主国内电牵引约占30％2装机功率1940kw(最大2200kw)1200kw为57%3截割功率2×750(850)kw2×500kw为67%4牵引功率2×110kw2×55kw为50%5最大牵引速度54m/min20m/min为37%6滚筒截深1000–1200mm,最大1500mm800mm为65%7滚筒转速23–33转/min28转/min为85%8监控保护系统智能化监控、监测、保护简单监控、保护落后8年9交流变频调速与控制专用变频器通用变频器改造落后5年10主要零部件寿命如齿轮和轴承20000–30000小时5000小时为25％11与整机无故障运行12–18个月平均6个月为50％2.1.4采煤机械及其类型采煤机械：用于实现采煤工作面落煤和装煤工序的机械，是机械化采煤作业的主要机械设备。采煤机械的类型滚筒采煤机、刨煤机、连续采煤机等滚筒采煤机采高范围大，采高可调，对各种煤层适应性强（适用于各种煤层），能截割硬煤，并能适应较复杂的顶底板条件，得到了广泛的应用8刨煤机采高固定，采高不可调，要求的煤层地质条件较严，一般适用于煤质较软且不粘顶的煤层、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。连续采煤机适应于截高0.8～6.0m的煤层，适用于短壁开采或用于巷道掘进92.1.5现代采煤机械的要求：基本要求：高产、高效、经济、安全、可靠。具体要求：1、生产率满足采煤工作面产量的要求；2、充分利用煤壁的压张效应，使能耗低、块煤率高、煤尘少；具有碎落和装煤、自开切口、自动调高、调斜的功能；3、能实现无极调速和自动调速，以适应煤质硬度的变化，充分发挥采煤机的效能；4、所有电气设备应具有防爆性能，具有过载、漏电、过压、超温、瓦斯超限等多项保护功能；5、应有可靠的防滑和制动装置、喷雾降尘装置、拖缆装置等，以防止机器下滑，改善工作环境；6、采用模块化设计和积木式组合，实现无线电遥控，带记忆、工况显示、故障诊断、瓦斯预警等功能；7、具有足够的强度和高可靠性，以满足矿井集约化生产和高产高效的要求；8、操作方便，便于井下运输、拆装与维修102.1.6机械化采煤工作面及工作方式机械化采煤工作面配套设备主要由滚筒采煤机、刮板输送机和支护设备等组成。按支护机械化程度不同，机械化采煤工作面可分为普采工作面，高档普采工作面和综合机械化采煤工作面。普采：单体金属摩擦支柱高档普采：单体液压支柱综采：液压支架机械化采煤工作面设备布置机械化采煤工作面用采煤机械落煤和装煤，工作面布置如图2-1所示11图图2-1机械化采煤工作面1——滚筒采煤机；2——刮板输送机；3——单体液压支架或金属支柱；4——液压支架；5——转载机12单滚筒采煤机：煤层厚度接近滚筒直径且不黏顶板，则一次采全高；煤层较厚且黏顶，特别是顶板易冒落时，则往返一次采全高双滚筒采煤机：双向采煤连续采煤机：房柱式采煤或煤巷掘进13单滚筒采煤机具有一个落煤和装煤的滚筒式工作机构，运用于普通机械化采煤工作面。是我国60年代使用较多的一种采煤机。组成：截煤部、牵引部、电动机和辅助装置四大部分组成。如下图所示。141—电动机（动力源）；2—截煤部减速器；3—摇臂；4—滚筒；5—挡煤板；6—牵引部减速器；7—链轮；8—链条；9—电缆；10—刮板输送机；11—底托架；12—喷雾装置。单滚筒采煤机的工作过程：动力传递过程：（1）电动机1→截煤部减速箱2→摇臂3→滚筒转动采煤4（固定速度）；（2）电动机1→牵引部减速器6→链轮转动与链条啮合7→使采煤机沿工作面往返移动（速度可调）。以上两种运动使采煤机沿工作面移动的同时将煤从煤壁采落下来，并将落煤装入刮板输送机中。在采煤机往返牵引采煤过程中，摇臂可上下摆动，使滚筒上下升降，以适应煤层厚度的变化。15采煤机的工作原理：采煤机的割煤是通过装有截齿的螺旋滚筒旋转和采煤机牵引运行的作用进行切割的，从煤壁上切出月牙状的煤屑。采煤机的装煤是通过滚筒螺旋叶片的螺旋面进行装载的，将从煤壁上切割下的煤运出，再利用叶片外缘将煤抛至工作面刮板输送机溜槽内运走。为了提高装煤效果，需要设置挡煤板，以防煤块从滚筒后面抛散。挡煤板需液压马达和机械传动进行翻转，以适应双向采煤的要求。16171.8普通机械化采煤工作面设备布置及工作方法采煤方法：采煤机1为单滚筒采煤机，骑在工作面刮板输送机2上，首先沿工作面倾斜向上移动，把靠近顶板的煤采落并装入输送机，采过后裸露出的岩石顶板，用金属支柱3和金属铰接顶梁4支撑，以保护机器和工人的安全。采煤机采完全工作面顶部煤后，再返回下行采下部的余煤，并把所有落在底板的煤装入输送机。紧跟在机器后用千斤顶把输送机推移至新的煤壁。1—单滚筒采煤机；2—刮板输送机；3—金属支柱；4—金属交接顶梁；5—千斤顶；18牵引速度：采煤机单位时间内移动的距离。一般为0～10m/min，新型采煤机的最大速度可达20m/min。截煤时一般为6～10m/min，速度可调。截割速度：截割速度与滚筒转速和滚筒直径有关，一般速度不可调，即：式中：D—滚筒直径，m；n—滚筒转数，r/min。一般滚筒转速n不变，所以截割速度v截也是固定的。smvnD/60截步距：把输送机推移至新的煤壁所产生的推移距离，即采煤机滚筒截割深度。一般为0.6—1.0m。回柱放顶：把采空区后排支柱和铰接顶梁拆除，让顶板岩石冒落下来。采煤机开机率:采煤机运转时间占工作面每日可利用生产时间的百分比，它是综采工作面地质条件、管理水平、设备运行、工艺配合以及各生产系统可靠性的综合反映。在工作面事故影响的总时间中，顶板事故仅占14%，其它86%均属设备事故。其中，采煤机和工作面输送机事故时间约占60%，这说明：提高工作面开机率，首先要降低工作面设备事故率。如果工作面选用更合适的采煤机和输送机，使其事故影响时间的百分比降低50%，则工作面设备事故的影响时间可降低30%。19提高工作面开机率的途径:科学地组织工作面生产，加强管理，使工作面各工序之间相互协调，不影响采煤机的正常运行，提高工人操作水平，减少端头支架、续网、处理冒顶片帮，推移输送机及移架等辅助作业时间，以及减少电、水、风、气、料、液、运输系统等外界因素的影响都是提高工作面开机率的重要途径。但对于国产设备装备的高产高效工作面，减少工作面设备事故是提高开机率，实现高产高效工作面的关键。概括起来,减少工作面设备事故的途径为:1.提高设备的性能和制造质量。制造质量主要指设备设计结构应合理，零部件质量应高。结构不合理使设备在工作面特殊环境中不能发挥自身效能，零部件的材质、装备精度、热处理等达不到要求会影响整机的可靠度。设备性能主要指选型不当，或者设备的实际能力低于设计能力，或者设备保护功能少，不适应现场复杂条件的要求，或本身系统不配套，事故常发生在最薄弱的环节上。202.保证设备与安装调试质量。设备安装调试如达不到标准，就会导致设备参数不当、方位不准、保护不灵，精良的设备不仅照样发生预想不到的事故，而且还常难以及时补救，长期影响生产。3.加强设备维修。设备维修后，常常出现质量下降，其原因是维修时未执行严格的标准和验收制度，备件材质不合要求，质量差；使用不合格的代用品，或强度低，或密封性能差，或绝缘下降等；维修后未进行严格的检验试机程序，使维修不当也不能得到及时纠正。此外，维修人员技术素质差和责任心不强也是主要原因之一。4.及时处理故障。故障延误处理的原因很多，一是在处理已发生的事故过程中，又造成潜伏的故障；二是对事故判断能力低，对设备“带病”运转毫无察觉；三是备件不到位。因此，只有杜绝以上种种现象，故障才能及时处理。215.保持良好的设备运转环境。煤壁片帮压住运输机、电动机受到煤堵水淹、浮煤杂物阻碍运行等，都不利于设备的正常运转，应严格司机、维修工的岗位责任制，有定期检查维修制度，对环境特别恶劣之处，应采取特殊手段进行清理。从根本上说，采用自动化控制监测保护和故障诊断预测新技术是高产高效工作面提高开机率的最佳途径。自动化控制可使设备实现严格的正规化程序操作，避免误操作，减少人员。自动化监测能对设备进行多点连续控监测，并配以相应的保护装置可堵塞设备发生故障的渠道。故障诊断技术重点采用温度、震动、噪音监测和油液分析技术、无损探伤技术、电气设备绝缘诊断和泄漏监测技术等进行故障预报，消灭故障于未然。22采煤机进刀方式滚筒采煤机可在工作面两端自开缺口。当采煤机沿工作面割完一刀后，需要重新将滚筒切入煤壁，推进一个截深，这一过程称为“进刀”。目前在工作面一般采用两端或中部斜切法（又称半工作面法）。此外还有正切进刀法（钻入法），但现在很少使用。23图2-2综合机械化采煤工作面机械配套情况1-双滚筒采煤机；2-输送机；3-液压支架；4-端头支架；5-锚固支架；6-巷道棚梁；7-转载机；8-转载机推移装置；9-可伸缩胶带机；10-控制台；11-配电点；12-泵站；13-移动装置；14-移动变电站；15-煤仓；16-绞车；17-单轨吊车241．端部斜切法利用采煤机在工作面两端约25~30m的范