特厚煤层大功率大采高电牵引采煤机研制

卢川川

(太重煤机有限公司，山西　太原　030032)



·试验研究·

特厚煤层大功率大采高电牵引采煤机研制

卢川川

(太重煤机有限公司，山西太原030032)

为进一步提高我国特厚煤层工作面资源回收率及开采效率，太重煤机公司研发了一种适用于一次采全高7.2 m的大功率大采高采煤机。该采煤机具有采高范围大，截割输出扭矩高，牵引能力强等优点。本文介绍了该型号采煤机的主要技术参数、结构特点、关键技术及遇到的问题和解决方案等。

特厚煤层；大功率大采高采煤机；一次采全高；顶护板

为适应中硬特厚煤层采煤工作面一次采全高生产工艺要求，减轻井下工作人员的劳动强度，提高资源回收率及煤矿安全性，针对我国煤机装备制造业发展现状，结合煤机市场对大型高端煤机装备的迫切需求，研究大功率大采高采煤机的基础理论和关键技术，太重煤机公司研制出了一次采全高7.2 m、装机功率2 860 kW、生产能力≥4 500 t/h的大功率大采高电牵引采煤机。

1　采煤机研制

研制大功率大采高采煤机主要针对截割部、牵引部、泵站、电控部、破碎部及喷雾冷却系统等采煤机部件进行攻关。

1.1截割部

截割部是采煤机的核心部件，完成采煤机截煤和装煤的主要功能。采煤机交变重载的工作环境对其可靠性及使用寿命影响非常大。因此，需要着重分析研究，以提高大功率双行星机构的承载能力和采煤机摇臂壳体的强度和刚度。

左右截割部传动系统由2台1 100 kW的截割电机分别驱动，经过两级直齿减速、两级行星减速，将动力传递给截割滚筒，由截割滚筒完成截煤和装煤。

1.2牵引部

牵引部是采煤机的行走机构，分列于采煤机左右两侧，各由1台200 kW的牵引电机驱动，几乎完全对称。牵引部分为内牵引和外牵引，内牵引主要负责构成采煤机机身，并包括两条腿支撑采煤机，内部的传动系统负责减速；左右外牵引构成采煤机的另外两条腿，支撑采煤机并通过内部的行走轮沿运输机销排啮合行走。

1.3泵站

泵站是采煤机的血脉，控制各部件的动作，由1台60 kW的泵站电机、液压泵、油箱、阀组、调高油缸、挡矸油缸、破碎油缸等组成，是采煤机的液压系统，负责采煤机摇臂的升降、整机制动的打开关闭、破碎装置的升降、挡矸装置的调节等功能。额定工作压力20 MPa.

1.4电控部

电控部是采煤机的大脑中枢，采煤机一切动作指令都由其发出，控制着采煤机整个电路系统；通过变频系统控制采煤机的行走速度；通过监控系统检测采煤机的整个运行状态，并可以将运行参数及故障现象进行存储记录；该采煤机还可以与其他设备配合完成智能割煤。

1.5破碎部

破碎部是采煤机的辅助部分，其工作状态正常与否，不直接影响采煤机其他部件的正常工作。其是针对厚煤层片帮大，采煤机割过后块煤太大，不能及时通过采煤机机身由输送机运走的现象，在采煤机机身上设置的破碎装置。根据工作面的布置情况，可以安装于采煤机的一端。该采煤机破碎部由1台200 kW的破碎电机驱动，经一级行星减速，将动力传递给破碎滚筒，完成破煤工作。

1.6喷雾冷却系统

喷雾冷却系统是用于冷却采煤机各部位及喷雾降尘的。该系统有内喷雾和外喷雾之分，内喷雾一般经左右摇臂行星头内腔从左右滚筒齿座上喷嘴喷出，第一时间对截齿尖冷却的同时，扑灭大部分的粉尘；外喷雾是经过采煤机各部件的冷却水最后汇集到左右摇臂上的喷雾块进行喷出，完成采煤机部件冷却的同时降低工作面环境中的粉尘。因此，对采煤机设备及采煤工人都至关重要。

1.7研制关键技术

通过对大功率大采高采煤机关键技术的研究，重点解决采煤机关键参数匹配及整机稳定性、大功率截割系统的承载能力、大采高行走机构的牵引能力、大采高采煤机防护技术、大型壳体的铸造工艺等技术难题，自主成功研发一次采全高7.2 m、装机总功率2 860 kW、生产能力≥4 500 t/h的大功率大采高电牵引采煤机，以提高大功率大采高采煤机整机及各传动部件可靠性及使用寿命，实现大型高端煤机装备国产化。

1) 创新了大采高大功率采煤机数字化设计方法，实现了特厚煤层采煤机稳定性的优化设计，首次研发截割部用四星、五星双行星减速机构，实现1 100 kW行星机构的紧凑型设计和大扭矩输出，提高传动系统的承载能力；实现大型摇臂壳体结构轻量化设计，解决了采煤机整体结构和传动的关键技术。

2) 研发成功2×320 kVA大容量机载牵引变频装置、环绕水冷式大功率牵引变压器箱、172 mm大节距牵引机构，形成了大功率采煤机电牵引系统，提高了牵引力和可靠性。

3) 开发了多总线融合的专用监控系统和DSP专用控制器，实现了电气系统的快速响应、精确控制和自诊断，提高了控制系统的稳定性和适应性，实现了采煤机数据可靠传输、快速处理。

2　结构特点与主要技术参数

该型大功率大采高采煤机总体结构为多电机横向布置，牵引方式为机载交流变频调速、链轮销轨式无链牵引。该采煤机具有采高范围大，截割能力强，牵引能力高，故障率低等技术优势，具备采煤机的控制、监测、数据分析、故障智能诊断、故障智能预测以及快速共享工作面联动设备的在线数据等功能。主要技术参数见表1，外形见图1，断面图见图2.

表1　主要技术参数表

图1　大功率大采高采煤机外形图

图2　大功率大采高采煤机断面图

3　存在的问题及改进措施

采煤机在工业性试验期间，总体运行情况良好。但由于顶护板防护面较小出现了采煤机顶护板防护效果不佳的问题，通过分析问题，提出了有效的解决办法。

将顶护板两端加长、前后加宽、中间封闭、结构加强，增加扇形可伸缩保护罩，提高顶护板的防护效果。

改进后，增加了采煤机上置油缸的防护罩，增加了采煤机摇臂与机身的可伸缩防护罩，使得采煤机的防护做到了安全有效，用户反映良好。

4　结　语

2013年9月—11月，在山西潞安环保能源开发

股份有限公司王庄煤矿8101综采工作面进行工业性试验，实现了一次采全高7.2 m，最高日产3.86万t，最高月产86.65万t，达到了煤矿大采高特厚煤层工作面的使用要求；采煤机机身采用三段积木式组合，连接采用高强度长螺杆和燕尾槽楔铁组合结构，连接可靠，刚性好；调高油缸采用上置结构，提高了过煤能力，适应高产高效工作面过煤的要求；截割部采用四星、五星双行星减速机构，实现1 100 kW行星机构的紧凑型设计和大扭矩输出，提高截割系统的承载能力；牵引部采用的大容量(640 kVA)牵引变频驱动系统，牵引力大，爬坡能力强；电气系统采用模块化设计理念，将高、低压分箱布置并隔离，结构紧凑、热源小、故障检修方便；实现了大型高端煤机装备国产化，是目前我国特厚煤层一次采全高综采工作面理想的首选机型，具有推广应用前景。

[1]任怀伟，王国法，李首滨，等.7 m大采高综采智能化工作面成套装备研制[J].煤炭科学技术，2015(11)：116-121.

[2]张涛.年产千万吨综采工作面成套装备研究[J].煤炭现代化，2014(2)：90-92.

[3]白跃新.千万吨智能综采成套装备通过科技成果鉴定[J].中国煤炭工业，2015(8)：11.

[4]高俊光，郭生龙.智能化煤炭综采成套装备的研发[J].煤矿机械，2013，34(8)：6-7.

Development of High Power Large Mining Height and Electric Traction Coal Mining Machine for Extremely Thick Coal

LU Chuanchuan

In order to further improve extremely thick coal resource recovery rate and production efficiency, developed a high power large mining height coal mining machine which is suitable for full-seam mining 7.2 m. The coal mining machine has advantages such as high mining range, high cutting output torque, strong traction. In addition, main technical parameters, structural features, key techniques, issues and corresponding solutions about the high power electric haulage shearer are introduced.

Extremely thick coal seam; High power large mining height coal mining machine； Full-seam mining; Top protect board

2016-05-20

卢川川(1984—)，男，山西襄汾人，2006年毕业于太原理工大学，工程师，主要从事采煤机械设备的研发和设计工作

(E-mail)luchch@139.com

TD421

A

1672-0652(2016)06-0043-03