浅谈薄煤层采煤机的经济性特点

石家伟 张晨曦 吴炯威

目前国内采掘比大、掘进率高，采煤工作面接替困难。随着长臂机械化采煤技术的发展，工作面推进速度大大加快，但由于薄煤层工作面回采巷道为半煤岩巷，巷道掘进手段没有多大的变化，仍以打眼放炮、人工装煤为主，掘进速度很慢，造成薄煤层综采工作面接替紧张。

煤层厚度变化、断层等地质构造对薄煤层长臂工作面生产影响比开采中厚及厚煤层工作面大，造成薄煤层长壁综采或机采工作面布置困难。

薄煤层长肇机械化采煤工作面的投入产出比高，经济效益不如开采厚及中厚煤层工作面。一个薄煤层综采工作面的设备投资不比设备装机功率、支架工作阻力相当的中厚煤层综采工作面少，但薄煤层综采工作面的单产和效率一般只有中厚煤层综采工作面一半，甚至更低。可见。发展机械化、实现综合机械化采煤，是实现薄煤层开采高产高效的唯一出路，我国在这方面一直不断力。

一、绪论

1.薄煤层采煤机的分类及其特点。由于受到煤层厚度的限制，薄煤层采煤机分为骑输送机式和爬底板式两类。

骑输送机式采煤机的机身骑在刮板输送机上，并靠其支撑和导向。当电动机功率为100KW时，电动机高度h=350mm，过煤空间高度至少为C=140～160mm，输送机中部槽高度为180～190mm，则机面高度至少达到A=600～650mm.考虑到顶梁厚度，顶板下沉厚度以及过机空间高度Y（通常Y=90～200mm），则骑输送机式薄煤层采煤机只能适用0.8～0.9m以上的煤层（小值对单滚筒，大值对双滚筒）。如果电动机功率加大，则电动机高度相应增大，因而最小采高还要加大。

2.我国薄煤层采煤机的发展历程及前景。80年代，我们在引进了德国、英国等采煤机生产技术的基础上，自主开发和制造适应我国不同的煤层条件的滚筒式采煤机系列产品，并在90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工作。1980年，黑龙江煤矿机械研究所和鸡西煤矿机械厂共同开发出BM系列骑输送机滚筒采煤机，其中BM-100型双滚筒采煤机，性能良好，能自开缺口、强度高、工作可靠，在我国薄煤层采煤中广泛应用。但是用双滚筒采薄煤层，结构较复杂，机身又长，所以使用不便，于是又生产出更加简化的BMD-100型单滚筒薄煤层采煤机。

进入90年代以来，为了满足薄煤层开采矿井的迫切需要，并代替中厚煤层滚筒采煤机技术，1997年，由务局、煤科总院上海分院联合研制了M G200/450-B WD型薄煤层采煤机，该采用多电机驱动、交流变频调速、无链牵引总装机功率达450kW，其中截割功率2×牵引功率2×25kW，牵引力400kN，牵引速6m/min。采用骑输送机布置方式，可用于110～117m的薄煤层综合机械化工作面。样机于1997年12月在晋华宫煤矿9#层83面投入使用，取得了最高月产量916万吨的好成绩。国内几种类型薄煤层采煤情况比较见表。

二、薄煤层采煤机总体结构方案的设计及主要参数的确定

1.实现采煤机自动移动功能的结构方案

采煤机沿工作面移动被称为牵引，能使采煤机实现自移的结构称作牵引机构。现在广泛应用的牵引机构可以分为两大类；既链牵引机构和无链牵引。

2.实现采煤机辅助功能的结构方案。只具有基本功能的采煤机，能勉强完成在工作面破落煤壁和装煤的任务。在实际中还要使用到一些辅助功能，如：适应煤层赋存状况变化的功能、降尘和冷却设备功能、自动托卷电缆功能等。

3.薄煤层采煤机主要技术参数的确定

（1） 截深。截深是指薄煤层采煤机工作机构完全按截入煤壁的深度，即采煤机沿工作面走向一次推进的距离。对于中厚和厚煤层，考虑到工作面输送机的最大输送能力以及充分利用顶板压力对煤壁的予破坏效应。

（2） 采高。采高是指最大可能开采的高度，是由采煤机的机械结构决定的。对于单一煤层的开采，采高要与煤层厚度相当，当厚煤层分层开采时，按最大分层厚度约为最大采高的90～95%，最下煤层厚度约为最小采高的110～120%来确定采煤机的采高。

（3） 牵引速度。采煤机牵引速度由煤层厚度、截深、煤层物理机械性质以及用户对采煤机生产率的要求确定的。牵引速度即采煤机沿工作面移动的速度。由于煤层的机械力学性质复杂多变，需要随时调节牵引速度，使采煤机能在正常负载下工作。当用户生产率已定，则当采高和截深加大，牵引速度就减小；当采高和截深小，势必加大牵引速度。当煤层中含矸量较大或煤层硬度较高，采煤机的牵引速度也必须减低。我国采煤机的牵引速度在2.5～5m/min的范围，国外的可达15m/min。由于生产率按照正常的计算取15t/min，

4.牵引部。牵引部由牵引电机、电控系统、调高油缸、机械行走机构及制动系统等部分组成，是采煤机行走的动力源。

牵引电机的动力转化为液压能来驱动液压马达、经机械减速实现采煤机的行走，完成牵引过程，同时还提供调高动力。

电控系统主要由隔离换向开关、载波接收机、电池控制按钮盘、隔离开关操纵机构等组成。电控系统对采煤机各电机供电和保护起着可靠作用。

液压系统是由主油泵与 4个并联的油马达组成的闭式系统及粗、精过滤器，热交换阀，阀组冷却器等组成的热交换回路。

控制回路包括电机功率控制、恒压控制、高压保护、低压保护和回零保护。

调高系统由调高泵、手动换向阀、液压锁、调高油缸及管路组成，实现截煤部的升降。

机械系统由两部分组成：液压动力源（高速齿轮腔，将主电机的转速及扭矩经过减速与升速分别传给主油泵，辅助泵和调高泵）和由牵引马达带动的四组牵引执行机构（由一级定轴与同轴两级减速器传动组成）。

执行元件为摆线齿轮。

制动系统由液压系统提供动力打开制动器，失压时实现制动。

积。

三、技术经济分析

本文所设计的采煤机牵引部充分考虑采煤过程中，由于煤质的不同和煤中含有坚硬杂物，即使在同一工作面内截割阻力变化也很大，为了避免电动机过度超载和欠载而使负载稳定、充分发挥采煤机的生产效能，需要随时调节牵速度的大小。另外，采煤机在工作面往返牵引时，滚筒的转向不能改变，因此要考虑到转向装置，同时能够随时在电机不停转的情况下停止牵引。采煤机工作过程中负载变化剧烈，为了保证采煤机能正常可靠工作必须充分考虑到过载保护。本次设计的牵引部采用液压传动，传动链末尾采用2K-H型行星减速器，其特点是：传动比大、体积小、重量轻、成本相对低廉，能耗低，寿命长、具有过载保护功能等特点。

四、结语

由于采煤机的工作条件比较特殊，合理设计牵引部能改善其工作性能和减少采煤机能耗。

采煤过程中由于煤质的不同和煤中含有坚硬杂物，即使在同一工作面内截割阻力变化也很大，为了避免电动机过度超载和欠载而使负载稳定、充分发挥采煤机的生产效能，需要随时调节牵速度的大小。另外，采煤机在工作面往返牵引时，滚筒的转向不能改变，因此要考虑到转向装置，同时能够随时在电机不停转的情况下停止牵引。采煤机工作过程中负载变化剧烈，为了保证采煤机能正常可靠工作必须充分考虑到过载保护。因为采煤机牵引速度低，机构受力大，牵引部的强度直接关系到能否正常可靠地采煤。