一种高效掘进采煤联合装置的设计分析

吴前进

（沁和能源集团有限公司永安煤矿， 山西 晋城 048205）

引言

采煤机被广泛应用于煤炭开采作业中，而传统采煤机在截割煤岩时，仅能在有限巷道内对单侧煤岩进行开采，同时，由于煤岩内部受到极大的地应力，当截齿与煤岩直接接触时，其表面要承受巨大载荷作用，使截齿表面磨损，甚至造成截齿发生折断等现象，这样大大降低了采煤机的工作效率。基于以上现有技术的不足，沁和能源集团有限公司永安煤矿技术人员设计了一种高效掘进采煤联合装置，可以对前方岩层和双侧煤壁进行开采，降低截齿的磨损程度，采煤机回撤时，可以调节滚筒与煤壁的距离，对双侧煤壁进行二次开采，提高采煤机的工作效率[1]。

1 高效掘进采煤联合装置的结构分析

如图1所示，采煤机机身的前侧设有依次铰接的前上摇臂、前中摇臂和前下摇臂，采煤机机身的后侧设有依次铰接的后上摇臂、后中摇臂和后下摇臂；前上摇臂和前中摇臂之间安装有前调姿液压缸，前中摇臂和前下摇臂之间安装有前调高液压缸；后上摇臂和后中摇臂之间安装有后调姿液压缸，后中摇臂和后下摇臂之间安装有后调高液压缸；前上摇臂上安装有掘进头，后上摇臂上安装有滚筒直径由内向外、由前向后依次减小的大滚筒、中滚筒和小滚筒；后上摇臂内安装有用于为大滚筒、中滚筒和小滚筒提供不同转动速度的动力机构[2]。

动力机构包括电机、第一齿轮组、第二齿轮组、第三齿轮组，第三齿轮组的高速动力轴与所述小滚筒连接；第一齿轮组的低速动力轴与大滚筒连接，第二齿轮组的中速动力轴与中滚筒连接。

低速动力轴与大滚筒之间安装有第一距离液压缸，中速动力轴与中滚筒之间安装有第二距离液压缸，高速动力轴与小滚筒之间安装有第三距离液压缸。

掘进头的表面安装若干第一截齿，第一截齿呈圆周分布；大滚筒的表面分布有若干第二截齿，第二截齿呈圆周分布；中滚筒的表面分布有若干第三截齿，第三截齿呈圆周分布；小滚筒的表面分布有若干第四截齿，若干第四截齿呈圆周分布。大滚筒、中滚筒和小滚筒的下方设有刮板运输机，刮板运输机对称分布于所述采煤机机身的两侧[3-4]。

图1 高效掘进采煤联合装置示意图

本设计在采煤机前方设置采掘头，采煤机可以对前方岩层直接采掘，同时，在采煤机两侧各分布三个滚筒，可以对双侧煤壁进行开采，并且左、右侧三个滚筒呈梯度分布，直径由内向外逐渐减小，转速由内向外逐渐增大，使左、右两侧的三个滚筒在截割煤壁时始终保持相同的受力状态，能够降低截齿的磨损程度，提高截齿的使用寿命，并且当采煤机回撤时，可以通过启动距离液压缸，调节滚筒与煤壁的距离，对双侧煤壁进行二次开采。

2 高效掘进采煤联合装置的工作原理

首先，通过启动前左调姿液压缸、前左调高液压缸、前右调姿液压缸、前右调高液压缸来调节前左上摇臂、前左中摇臂、前左下摇臂、前右上摇臂、前右中摇臂、前右下摇臂的位姿，进而调节采掘头的位置，对采煤机前方岩层进行采掘。当对前方岩层采掘到一定程度时，使采煤机机身向前移动；同时，通过启动后左调姿液压缸、后左调高液压缸、后右调姿液压缸、后右调高液压缸来调节后左上摇臂、后左中摇臂、后左下摇臂、后右上摇臂、后右中摇臂、后右下摇臂的位置，进而调整左大滚筒、左中滚筒、左小滚筒、右大滚筒、右中滚筒、右小滚筒的位置，并且启动电机，依次通过第一齿轮组、第二齿轮组、第三齿轮组，将动力传递到第一距离液压缸、第二距离液压缸、第三距离液压缸，使第一距离液压缸以低速转动，第二距离液压缸以中速转动，第三距离液压缸以高速转动；同时，启动第一距离液压缸、第二距离液压缸、第三距离液压缸来调节左大滚筒、左中滚筒、左小滚筒、右大滚筒、右中滚筒、右小滚筒与煤壁的距离，进而对两侧煤壁进行截割，进而使左大滚筒、右大滚筒最先截割外侧煤壁，以降低左中滚筒、右中滚筒截割中部煤壁时的开采阻力，随着采煤机机身向前移动，使左中滚筒、右中滚筒截割中部煤壁以降低左小滚筒、右小滚筒截割内侧煤壁时的开采阻力。继续控制采煤机机身前进，左大滚筒、左中滚筒、左小滚筒、右大滚筒、右中滚筒、右小滚筒同时截割煤壁，最后，通过刮板运输机将煤运输到外界。

3 高效掘进采煤联合装置的优势

本设计在采煤机前方设置采掘头，采煤机可以对前方岩层直接采掘，同时，在采煤机两侧各分布三个滚筒，可以对双侧煤壁进行开采，并且左、右侧三个滚筒呈梯度分布，直径由内向外逐渐减小，转速由内向外逐渐增大，使左、右两侧的三个滚筒在截割煤壁时始终保持相同的受力状态，能够降低截齿的磨损程度，提高截齿的使用寿命，并且当采煤机回撤时，可以通过启动距离液压缸，调节滚筒与煤壁的距离，对双侧煤壁进行二次开采。

该高效掘进采煤联合装置采煤时，截齿承受的载荷作用适中，磨损较小，有效保护了采煤机机身，提高了其使用寿命。同时基于二次开采原理，有效提高了采煤机的工作效率。

4 结论

基于永安煤矿采煤机在作业过程中出现截齿发生折断、采煤效率不高等问题设计的这种高效掘进采煤联合装置，可以对前方岩层和双侧煤壁进行开采，左、右两侧的三个滚筒在截割煤壁时始终保持相同的受力状态，能够降低截齿的磨损程度，提高截齿的使用寿命，当采煤机回撤时，可以通过启动距离液压缸，调节滚筒与煤壁的距离，对双侧煤壁进行二次开采，提高采煤机的工作效率。