浅析薄煤层电牵引采煤机的设计

张鹏飞

摘 要：在煤矿的开采过程中，使用技术先进的设备能够有效提高工作效率，对于薄煤层的开采来说更是如此。本文针对薄煤层电牵引采煤机的设计进行论述，首先介绍了设计的必要性，然后分部分介绍了该设计的主要内容，对其关键技术做了重点强调。

关键词：薄煤层；电牵引采煤机；技术研究

引言

在煤矿的开采过程中，由于薄煤层的开采速度十分缓慢，影响中厚煤层的开采进度，人们常常选择放弃对薄煤层资源的有效利用。当下随着资源的急剧减少，薄煤层又再次成为人们关注的话题。如何提高薄煤层采煤的工作效率是当下急需解决的问题，薄煤层电牵引采煤机技术的合理运用为这一问题提供了解决途径，该技术始于20世纪70年代，之后随着科技技术的飞速发展，新型电牵引采煤机的控制能力更强。

1 薄煤层电牵引采煤机设计的必要性

对薄煤层电牵引采煤机进行设计的必要性体现在：（1）我国的薄煤层资源储量丰富但浪费现象严重。当下，已经发现的薄煤层储量大约有60多亿吨，在四川、山东、黑龙江等地的煤储量中比重较大。但在矿区的投产过程中，人们总是优先开采中厚煤层而将薄煤层丢弃，这就造成了巨大的浪费，矿井得不到最大程度的利用，整个煤炭工业的协调发展也受到了破坏，此现象也得到了国家的高度重视，在相应的发展方向中提出要加大对开采装备的研制力度；（2）煤矿工作环境恶劣。在薄煤层的开采过程中，机械设备移动困难，设备在使用过程中受地质构造的影响很大，在经济效益方面不如中厚煤层，这些因素造成薄煤层机械化程度低下，技术发展也十分缓慢。要想提高薄煤层的生产效率，使用高性能的生产设备是关键；（3）电牵引采煤机技术有了较大发展。相比于液压牵引采煤机，电牵引采煤机更具优越性，各国也在纷纷开发和采用这一设备，尤其是上世纪90年代以来，电牵引以压倒式阵容取代了液压牵引[1]。

2 薄煤层电牵引采煤机设计的主要内容

从采煤机的薄型设计、滚筒装煤设计以及牵引电机的设计三个方面展开论述。

2.1 采煤机的薄型设计

薄型电牵引采煤机采用的是电控箱用液压拉杆，以此来连接主机的左右牵引部，同时，牵引电机与截割电机之间采用的是横向布置，这样设置可以有效减少在电机纵向布置情况下对力传递方向结构的改变。配套使用工作面输送机，机面高度设置为848毫米。在具体设计上，要保证液压拉杆的连接牢固可靠，以实现生产过程中两工作面的准确无误；当牵引电机或是截割电机出现故障，可以从侧面将其取出，及时更换新设备，大大缩短了故障处理的时间[2]。

2.2 滚筒装煤设计

在对薄煤层进行开采时，一个重要环节是采煤机的简装煤问题，通常采用的是小直径滚筒，以此来降低采煤的高度，而与小直径滚筒配套的行星头对强度的要求较高，不能使用直径太小的行星头，如此一来，与直径较大的滚筒直径相比，装煤用的螺旋叶片高度较低，再加上输送机的高度，螺旋叶片在高度上与输送机的上帮持平，给装煤造成更大困难。如果采用人工撩煤的方法进行薄煤的开采会大大降低工作效率，因此，需要采用其他高效率的方法。在实际操作中可以采用弯摇臂结构，以此增加煤空间，叶片对煤的包容面积也相应增大；保证螺旋叶片迎煤面的光滑，以此减少叶片与煤之间的摩擦力；适当调整尾翼板的角度可以大大提高滚筒撩煤的效率。

2.3 牵引电机的设计

进行薄煤层采煤时使用的电机机身薄，加上牵引电机的横向布置，受空间的限制，其外径较小，为了满足调速要求，一般采用电磁滑差电机，其一侧是原动机带动在水套中的励磁电枢结构，另一侧是旋转扭矩结构，这样既能满足高速旋转的要求，也能够输出可变的旋转扭矩。为了保证励磁电枢在水套中的高速运行，良好的密封是前提，而在实际运行中，常常由于密封性不好造成牵引电机的损坏，比如：原动机的绕组受潮后造成绝缘降低，励磁线圈过滤造成磁力减小等，所以需要进行合理的牵引电机设计来保证密封的可靠性[3]。

3 薄煤层电牵引采煤机的技术关键

3.1 电气调速系统

采煤机的电气调速系统有多种调速方式，比如：低压直流调速、开关磁阻调速、交流变频调速以及高压电磁滑差调速等。前两种由于可靠性无法得到应有的保障，在实际中没有得到广泛应用，交流变频调速具有较高的稳定性，实际中使用较多，其主要的不足在于变压器的体积较大，给薄煤层采煤机的设计带来限制。当下，中压交流变频调速技术在不断发展，它不需要安装变压器，大大减小了体积，更适宜应用于薄煤层采煤机。[4]

3.2 薄煤层开采技巧

采用大倾角采煤机进行薄煤层的开采时，比较理想的调速方式有两种：滑差电磁调速和采用四象限交流变频器调速。其中，后者在采煤机中的应用较为广泛，具有比较稳定的性能。如果采用非机载的低压变频调速方法，一旦专用牵引电缆发生故障，在进行下坡运行时极易造成跑车事故，因此，随着变频技术的不断发展和成熟，四象限交流变频器调速得到了很好的重视，它也将会成为大倾角薄煤层采煤机调速最好的方法。

3.3 薄煤层专用运输机及液压支架

目前，从设计方便的角度出发，在很多薄煤层采煤机中，行走机构中的参数都采用的是中厚煤层采煤机的参数，虽然这样能够保证电机的正常运行，但是也会造成一些问题，比如：会造成过大的强度余量，采煤机的机面高度过高，降低了采煤机的实用性。在设计输送机和液压支架时，依据的是销排尺寸，要不断减小采煤机行走机构的各项参数，同时，也要不断开发大功率及低槽帮工作面的运输机，另外，液压支架的研究也势在必行。

4 结束语

本文针对薄煤层电牵引采煤机的设计进行论述，首先介绍了设计的必要性，然后分部分介绍了该设计的主要内容，对其关键技术做了重点强调。我国的薄煤层采煤机与国外机器相比，在原材料、轴承、电气元件以及电机等方面还存在较大差距，需要人们加大研发力度，在设计、应用、分析和改进上不断探索，共同设计出符合薄煤层生产条件的机器，提高薄煤层开采的效率。

参考文献

[1]乔红兵，吴淼，我国薄煤层采煤机的发展与前景[J].中国煤炭，2005，10（31）.

[2]尹力，梁坚毅，朱真才，等.采煤机螺旋式滚筒截割载荷仿真分析[J].煤炭技术，2010（11）：3-4.

[3]杨立军.薄煤层采煤机选择条件及实践[J].煤炭技术，2009（8）：15-16.

[4]刘温暖.电牵引采煤机牵引特性及调速系统浅析[J].通用机械.2009（01）：16-18.