极薄煤层电牵引爬底式采煤机在大倾角工作面的应用

文/周云

极薄煤层电牵引爬底式采煤机在大倾角工作面的应用

文/周云

四川煤炭产业集团达竹煤电公司小河嘴煤矿，属极薄煤层，一直采用爆破落煤，全部陷落法管理顶板，走向长壁后退式开采，刮板运输机运输，单体液压支柱支护。煤质较好，属低硫、特低磷的1/3焦煤，多年来一直尝试采煤机械化，推广过多种机型，适应较差，2006年立足薄煤层机组的推广，选用MG100-TP单滚筒爬底式采煤机，比较成功，起到了一定的效果。

但是在使用过程中，却存在设计功率偏小，随着工作面煤质硬度增大、煤层倾角增大时，割煤机运行非常困难，故障频发；滚筒装煤效果较差；无安全制动装置，对安全造成威胁；必须机道内跟机操作，给割煤司机造成安全威胁等无法解决的问题。急需开发一种替代机组以改变目前困窘。因此达竹公司与辽源煤矿机械制造有限公司共同开发研制新机型—MG110/ 130-TPD型电牵引爬底式采煤机，并在小河嘴煤矿应用。

一、MG110/130-TPD型采煤机概述

1.主要用途及适用范围

MG110/130-TPD型极薄煤层交流电牵引采煤机，工作时可与通用的SGB-620/40T型刮板输送机、单体液压支柱或金属磨擦支柱金属顶梁组成普采工作面，在长壁回采工作面中实现落煤和装煤。

本机适用于煤层倾角35°以下，煤层厚度0.52～0.8m,工作面长度120m左右的倾斜长壁式回采工作面，要求煤质硬度f≤3，顶板中等稳定，底板起伏不易过大，煤层不含坚硬的夹杂物。

全部电气设备为矿用隔爆型，允许在周围空气中有甲烷、煤尘、硫化氢、二氧化碳等不超过《煤矿安全规程》中所规定的安全含量的矿井中使用。

2.主要特点

（1）采用多电机驱动，截割电机横向布置在截割部上，摇臂与截割部通过摇臂壳体的外伸部分与主机体铰接，通过更换楔块调节采高范围，取消了螺旋伞齿轮等复杂结构。

（2）单摇臂双电机驱动,截割功率大，解决薄煤层采煤机功率小的缺点。

（3）整体机壳结构，切割反力与牵引反力均由主机体承受，可靠性高。整体机壳有底托架结构，底托架薄，简单可靠，拆装方便。

（4）采用交流变频调速技术，实现牵引速度无级调速，电牵引效率高，牵引力大并有反逆转超速功能。主机体均为对称设计，更换左右工作面时只需将主机体、运输装置等相关件翻转（旋转）180°，拆装方便，提高薄煤层采煤机的适应性。

（5）主电机、牵引电机均可横向抽出，维修方便。各种操纵开关，控制按钮，显示装置均设在机体端头侧，按钮站及离合手柄设在老塘侧，操作安全方便。机器实际工况有屏幕显示，能充分发挥机器的效率。电气系统设有过热、过流保护装置。

二、机械部分

1.结构特征与功能

采煤机的整体结构由主机体、装煤部、底托架和冷却喷雾系统组成。其中牵引部、截割部、运输传动装置、电控箱、摇臂等均集成安装在整体机壳上。

2.牵引部

采煤机牵引部是实现采煤机在牵引链上行走。主要由电机、牵引三行星减速器、导链轮轴组和液压制动系统组成。最大牵引速度V＝5.84m/min。

3.截割部

截割部是实现电机到滚筒之间的减速机构，截割部上设有扭矩离合器机构，为防止过载而损坏电机，具有离合功能。由于整体配套的需要，研制和开发了2×55kW电机，用两台小尺寸电机代替一台大尺寸电机。

4.运输传动装置

运输传动装置由传动轴及一对圆弧锥齿轮及其它相关零件组成，另备一对齿数不同的圆弧锥齿轮，可以改变转数。

5.电控箱

电气控制箱与主机壳体组焊成整体结构，减少对接面，提高整机的刚度。

6.冷却喷雾系统

采煤机工作时，将产生大量的煤尘，同时各主要部件如电机、摇臂产生很大的热量，必须进行降尘和冷却，以保证正常工作，设置了冷却喷雾系统，同时提高喷雾防尘效果。

三、现场应用

1.工作面情况

小河嘴煤矿于2009年在4026（22）工作面安装使用该机组。工作面煤层厚度0.46～0.77m，硬度2～3，容重1.35t/m3，煤种1/3JM。工作面范围内煤层走向22°～25°，倾向112°～115°，倾角13°～43°，平均28°。k22煤层结构单一，不含夹矸。煤层顶板节理发育。煤层硬度（f）2～3，围岩硬度（f）6～8。采高0.75m，需切割部分顶板，走向长度550m，倾斜长度112m。

2.相关问题

试验期间，技术人员跟班发现，割煤机虽然整体运行效果良好，但也有部分问题待解决：（1）割煤机出煤效果虽好,但运输部运输能力欠缺，大量的浮煤涌出运输部，造成工作面浮煤增多；（2）运行中机组底板两端头平直，出现啃底现象，增大了负荷；(3)牵引链出现伤痕，易断链；（4）链轮采用全封闭保护装置，虽起了较好的防护性能，但又增加了现场处理牵引链故障的难度；（5）内喷雾密封出现漏水进入减速箱，造成润滑油变质。

经反复分析研究，采取了如下对策措施：（1）重新设计更换运输部，增加运输部宽度，解决割煤机运输能力不够，优化运煤抛物线轨迹，提高运输速度，彻底改善机组运输效果；（2）改制船形底板，防止啃底现象；（3）导链筒材质硬度降低解决牵引链出现伤痕；（4）重新设计改制内喷雾密封装置，防止内喷雾渗水串入减速箱。

将以上措施进行落实，现场投入后，效果明显，达到了割煤机各种技术指标。

四、应用效果

1．机组性能稳定

机组牵引部控制系统稳定性好，调速范围大（0～5.84m/s），可根据工作面具体情况进行速度控制。采用遥控控制牵引和主停，割煤机司机可离机进行操作，在端头按钮站可完成牵引方向的自由转换、加减速操作及牵停、主停及绞起绞停；屏幕显示开机预警、瓦斯超标停机；界面实时显示机器工况；设有故障巡检程序，便于设备故障分析、维护；割煤机出煤效果好，可适应不同倾角工作面，浮煤较少。内外防尘喷雾，喷雾效果好，同时对截齿具有降温作用，降低截齿磨损。液压紧急制动可靠，在停电等特殊情况下可紧急制动牵引链轮，有效防止采煤机下滑。机组可左右向工作面互换，节约机组成本。爬坡能力强，最大运行倾角达到45°。

2.经济效益、安全效益达标

小河嘴煤矿每天按二班作业，每班2～3个循环进行组织，日平均产量达390吨，月产可达1.0～1.2万吨。机组成功地解决了原液压牵引采煤机控制方式操作人员的安全操作，同时采用了紧急抱闸制动装置，防止割煤机在故障状态下下滑伤人，确保了采煤工作面安全生产。

（责任编辑：李元）

作者单位：（四川煤炭产业集团达竹公司小河嘴煤矿）