综合机械化采煤-采煤机

综合机械化采煤工艺-采煤机综合机械化采煤工作面设备布置综采工作面采用双滚筒采煤机落煤、装煤并自开缺口，重型可弯曲刮板输送机运煤，液压支架维护和管理顶板，使采煤过程全部机械化。巷道棚梁端头支架绞车泵站单轨吊车综合机械化采煤工作面设备布置图一1-采煤机2-刮板输送机3-液压支架4-端头支架5-锚固支撑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-配电箱12-泵站13-推移装置14-移动变电站15-煤仓16-绞车17-单轨吊车综合机械化采煤工作面设备布置图二1-采煤机2-刮板输送机3-液压支架4-下端头支架5-上端头支架6-转载机7-可伸缩带式输送机8-配电箱9-移动变电站10-设备列车11-乳化液泵站12-喷雾泵13-液压安全绞车14-集中控制台刮板输送机液压支架1-顶梁；2-掩护梁；3-立柱；4-侧护板；5-底坐箱序言建国以来，我国的煤矿生产技术面貌发生了深刻的变化。过去落后的生产方式已被普通机械化和综合机械化采煤所取代。目前我国的综合机械化程度和掘进装载机械化程度都有了很大发展，国产的综采工作面设备和高档普采设备在缓倾斜中厚煤层采煤工作面的年产量都有了大幅度的提高。这充分地显示了我国采煤机械化和掘进机械化程度的发展状况。在煤矿生产中，实现采掘机械化是实现煤矿生产机械化的中心环节和前提。采掘工作面是煤矿生产的第一线，它的机械化水平是煤矿技术进步的集中体现，决定着整个矿井的生产技术面貌。第一讲采掘机械发展概况与发展趋势一、采煤机械化发展概况与发展趋势我国采煤机械化的发展经历了由单一到综合的过程，即长壁采煤工艺中的落煤、装煤、运煤、支护和采空区处理等五大主要工序由单一工序机械化发展到综合机械化。五大工序中，运输机械化实现得最早，经历了由可拆卸式刮板输送机到可弯曲刮板输送机、并做到整体推移历程，完善了工作面运输机械化；在50年代初至60年代初，主要使用截煤机和康拜因进行落煤和装煤，从60年代初开始引进和自制滚筒式采煤机，从而扩大了机械化采煤范围；支护和采空区处理两个工序的机械化实现得较晚，从60年代初采用金属摩擦支柱与铰接顶粱支护顶板和处理采空区，到70年代开始采用单体液压支柱、液压支架支护顶板和处理采空区，从而实现了支柱、回柱的机械化作业。至此，采煤工作面的五大工序就全部实现机械化，即采煤综合机械化。1、五十年代以深截式(截深为1.6～2m)机械化采煤设备采煤的发展阶段，是机械化采煤的初级阶段。2、六十年代以浅截式单滚筒采煤机(截割为0.7m左右)机械化采煤设备采煤和以可弯曲刮板输送机运煤的发展阶段，是机械化采煤的中级阶段。3、七十年代以来，以液压支架支护采煤工作面顶板的采煤综合机械化发展阶段。4、改革开放以来，是采煤机械化发展的重要阶段。采煤机械化技术发展趋势综合机械化采煤技术在不断地完善和发展。发展趋势是：高产、高效、重型、大功率以及对各种煤层地质条件的适应性等。1、采煤机技术发展的趋势2、工作面刮板输送机发展趋势3、液压支架发展趋势综合机械化采煤的工作过程(1)采煤机自工作面一端开始向另一端采煤；(2)随着采煤机的移动，紧接着移动液压支架，以便及时支护顶板；(3)在采煤机后面约10m处，推移工作面输送机。当采煤机移到工作面另一端，各工序都相应地完成之后，便实现了一个完整的采煤循环过程。双滚筒采煤机的割煤方式一般采用双向割煤、往返两刀的方式。第二讲采煤机在采煤工作面，把煤从煤层中采落下来并完成装煤工作的机械称为采煤机，采煤机是综采工作面的主要机械设备。采煤机分为两类：滚筒采煤机和刨煤机，目前煤矿中广泛使用的是滚筒采煤机。滚筒式采煤机是以螺旋滚筒为工作机构的采煤机，它采高范围大，适应各种煤层，并能适应较复杂的顶底板条件。第一节煤层物理机械性质影响煤层物理机械性质的主要因素有：采高及煤体强度、煤层结构与节理裂隙分布等。煤层在力学特性上表现为各向异性。一、煤层采高及其强度特征㈠采高对煤层强度的影响在支承压力作用下，采高越大，采场的矿压显现越严重，煤壁处煤体所受的损伤越大，工作面煤壁也越不稳定。㈡煤的强度特征二、煤层结构与层理、节理裂隙特征㈠煤层的结构㈡煤层的层理、节理裂隙特征对破碎的影响三、煤体的抗切削性能四、煤的坚固性我国通常用煤的坚固性系数f(又称普氏系数)来表征煤破碎的难易程度。煤和软岩f≤4,中硬岩f=4～8,硬岩f≥8,最硬的岩石f可达20。同时还规定:f≤1.5的煤为软煤;f=1.5～3.0的煤为中硬煤;f≥3的煤为硬煤。第二节采煤机采煤机负责完成割煤、装煤工序。采煤机的分类：1）按滚筒数：单滚筒、双滚筒；2）按牵引调速方式：机械牵引、液压牵引、电牵引；3）按牵引机构：链牵引、无链牵引。采煤机的结构组成采煤机主要由四大部分组成：1、牵引部：包括牵引机构和传动装置；2、截割部：包括机头减速箱、摇臂和滚筒；电牵引采煤机取消了机头减速箱；3、电气部分：包括电动机及其控制；4、附属装置：包括底托架、摇臂调高装置、防滑装置、调斜装置、电缆拖移装置、冷却喷雾降尘装置等。一、滚筒采煤机截割部截割部的作用是将电动机的动力经过减速后,传递给截割滚筒,以进行割煤,并且通过滚筒上的螺旋叶片将截割下来的煤装到工作面输送机上。截割部主要包括工作机构及其传动装置,是采煤机直接落煤、装煤的工作部件,其消耗的功率占整个采煤机功率的80%以上（约80%～90%）。工作机构是指滚筒和安装在滚筒上的截齿,而传动装置是指固定减速箱、摇臂齿轮箱,有时还包括滚筒内的传动装置。（一）截割部的组成及特点1.截割部的组成采煤机截割部由固定减速箱、摇臂、滚筒、挡煤板及调高系统组成。有的采煤机还配有一个破碎滚筒。在截割部内设有润滑系统、冷却与喷雾系统和过载保护装置。2．采煤机截割部的特点双滚筒采煤机具有很多特点，但主要特点是：生产能力大、效率高、用于开采中厚煤层时能一次采全高、能自开缺口、装煤效果好、机器稳定性能好以及不经改装能适应于左右工作面等优点。（二）截割部传动装置1．截割部传动装置的功用及要求要求截割部传动装置具有高的强度、刚度和可靠性,良好的润滑、密封、散热条件和高的传动效率。对于单滚筒采煤机,还应使传动装置能适合左、右工作面采煤的要求。2．截割部常见的传动方式1）双减速箱传动装置包括：固定减速箱和摇臂减速箱。2）单减速箱传动装置单减速箱传动装置机械传动完全置于摇臂内部，截割电动机垂直布置在摇臂根部，成为截割部的组成部分，摇臂绕机身端部的水平销轴摆动。螺旋滚筒的作用一是从煤壁上将煤截割下来。二是靠滚筒上的螺旋叶片将煤装到工作面刮板输送机上。摇臂的内喷雾可冷却截齿延长其使用寿命，喷雾降尘改善工作条件，冲淡瓦斯，湿润煤壁等。滚筒的结构参数对煤的块度、煤尘的生成量及采煤机整体工作的稳定性等也有一定的影响。(三)滚筒与截齿1．滚筒的结构2．螺旋滚筒的参数1）滚筒的直径和宽度2）滚筒螺旋叶片头数、升角及旋向3）滚筒的转向与转速4）截齿的配置排列方式3．截齿1．滚筒的结构滚筒组成：筒毂、螺旋叶片、齿座、喷嘴和端盘等。滚筒的结构参数螺旋滚筒的参数有结构参数和工作参数两种结构参数包括滚筒直径和宽度、螺旋叶片的参数工作参数指滚筒的转向和转速滚筒有三个直径：滚筒直径D、叶片直径Dy和筒毂直径Dg。双滚筒采煤机滚筒直径D可按采高选择，滚筒直径应稍大于最大采高的一半。滚筒宽度B是滚筒边缘到端盘最外侧截齿齿尖的距离，即采煤机的理论截深。采煤机的截深有600mm、800mm、1000mm几种，其中800mm用的最多。2）螺旋叶片的参数螺旋叶片的参数包括：头数、螺距、导程、螺旋升角和旋向等。头数一般2~4头，双头最多。导程和螺旋升角直接影响装煤效果，螺距大小是保证煤流畅通的条件。滚筒工作参数滚筒转向滚筒的转向必须与滚筒的螺旋方向一致，以向输送机推运煤。即“左转左旋，右转右旋”。顺转截齿截割方向与碎煤下落方向相同。逆转截齿截割方向与碎煤下落方向相反。滚筒转速截齿数一定时，煤屑厚度与牵引速度成正比，与滚筒转速成反比，即滚筒转速越高，煤的块度越小，造成煤尘飞扬。故滚筒转速一般控制在30~50r/min。而牵引速度越大，切深就大单位能耗降低，但切深太大，超过截齿伸出齿座的径向长度时，齿座挤入煤壁里，使切削状况恶化，截割功率剧增，相应截齿速度一般为3~5m/s。截齿采煤机截齿主要有扁形截齿和镐形截齿两种。扁形截齿径向安装，也叫径向截齿，形状像刀，又叫刀形截齿。适用于截割各种硬度的煤。镐形截齿切向安装，又叫切向截齿。一般在脆性煤和节理发育的煤层中具有较好的截割性能。截割部的传动方式双减速器传动多用于液压牵引采煤机，电动机纵向布置于机身，有机头减速箱和摇臂减速箱。单减速箱传动机械传动装置全部置于摇臂内部，截割电动机垂直布置于机身，通常是三或四级齿轮传动，最后一级是行星齿轮传动。截割部应有变速齿轮，滚筒有两档以上转速，以适应不同煤层的需要。截割部的润滑一般选用40℃时运动粘度为150~460mm2/s的极压工业齿轮油作为润滑油，其中N220和N320极压齿轮油用的最多。二、滚筒采煤机牵引部（一）牵引部的组成及特点1.组成：牵引部由牵引部传动装置和牵引机构组成。2．牵引部的特点：无级变速（二）牵引部传动装置1．机械牵引2．液压牵引3．电牵引（三）牵引机构1．链牵引机构2．无链牵引装置滚轮齿轨式无链牵引机构链轮链轨式无链牵引机构牵引传动装置机械牵引是全部采用机械传动装置的牵引，只能有级调速且传动复杂，现已很少采用。液压牵引是利用液压传动来驱动的牵引。液压传动的牵引具有无级调速特性，且换向、停止过载保护易于实现，便于根据负载变化实现自动调速，保护系统比较完善，故应用较多。电牵引电牵引是对专门驱动牵引部的电动机调速而调节速度的牵引。电牵引采煤机的优点具有良好的牵引特性既可以使机器克服阻力移动，又可在机器下滑时发电制动。可用于大倾角煤层牵引电动机轴端装有防止采煤机下滑的制动器，制动力矩是电动机恶地额定转矩1.6~2.0倍，可用于40°倾角的煤层。运行可靠，使用寿命长反应灵敏，动态性能好如过载减速，三倍过载自动后退等。效率高效率可达0.9，，而液压牵引一般在0.65~0.7左右。结构简单具有完善的检测和显示系统。交流电牵引原理变频调速原理n=60f/p，通过适当的变频调速可使截割电动机的功率趋于稳定，减轻欠载荷过载（恒功率调速）恒转矩调速在变频调速的同时调节电源电压。三、采煤机辅助装置采煤机除了截割部、牵引部、电动机与电气控制装置外,其余的部分称为辅助装置。采煤机辅助装置主要包括底托架及滑靴、滚筒调高与调斜装置、滚筒挡煤板及翻转装置、破碎机构、牵引链固定张紧装置、无链牵引装置、防滑装置、电缆水管拖移装置、冷却喷雾系统等。（一）底托架及滑靴（二）滚筒调高与调斜装置（三）挡煤板及翻转装置（四）破碎装置（五）牵引链固定张紧装置（六）防滑装置（七）电缆水管拖移装置（八）冷却喷雾降尘系统采煤机液压系统1.液压调高系统摇臂调高系统由泵站和调高油缸组成。泵站由阀组、油箱和电机装置三部分组成。2.辅助液压系统辅助液压系统的作用是采煤机行走牵引的停止／启动。每个牵引部后侧都安装有一个制动器，在部分采煤机上装的是液压制动器采煤机喷雾冷却系统喷雾冷却系统的作用是为采煤机提供内、外喷雾，形成高压水雾，降低割煤和装煤过程中产生的煤尘；冷却电机、传动部、电气装置及变压器。喷嘴装在滚筒叶片上将水从滚筒里向截齿喷射，称为内喷雾；喷嘴装在采煤机机身上，将水从滚筒外向滚筒及煤层喷射称为外喷雾。《煤矿安全规程》规定：采煤机必须装有内、外喷雾装置，截煤时必须喷雾降尘，内喷雾压力不得小于2MPa，外喷雾压力不得小于1.5MPa。如果内喷雾不能正常工作，外喷雾压力不得小于4MPa。第二节综采工艺综采工艺：综采各工序在时间、空间上的配合。（一）管理要点1.设备配套是高产、高效的前提。2.提高操作技术是高产、