淺析薄煤層電牽引采煤機的設計

張鵬飛

摘 要：在煤礦的開采過程中，使用技術先進的設備能夠有效提高工作效率，對于薄煤層的開采來說更是如此。本文針對薄煤層電牽引采煤機的設計進行論述，首先介紹了設計的必要性，然后分部分介紹了該設計的主要內容，對其關鍵技術做了重點強調。

關鍵詞：薄煤層；電牽引采煤機；技術研究

引言

在煤礦的開采過程中，由于薄煤層的開采速度十分緩慢，影響中厚煤層的開采進度，人們常常選擇放棄對薄煤層資源的有效利用。當下隨著資源的急劇減少，薄煤層又再次成為人們關注的話題。如何提高薄煤層采煤的工作效率是當下急需解決的問題，薄煤層電牽引采煤機技術的合理運用為這一問題提供了解決途徑，該技術始于20世紀70年代，之后隨著科技技術的飛速發展，新型電牽引采煤機的控制能力更強。

1 薄煤層電牽引采煤機設計的必要性

對薄煤層電牽引采煤機進行設計的必要性體現在：（1）我國的薄煤層資源儲量豐富但浪費現象嚴重。當下，已經發現的薄煤層儲量大約有60多億噸，在四川、山東、黑龍江等地的煤儲量中比重較大。但在礦區的投產過程中，人們總是優先開采中厚煤層而將薄煤層丟棄，這就造成了巨大的浪費，礦井得不到最大程度的利用，整個煤炭工業的協調發展也受到了破壞，此現象也得到了國家的高度重視，在相應的發展方向中提出要加大對開采裝備的研制力度；（2）煤礦工作環境惡劣。在薄煤層的開采過程中，機械設備移動困難，設備在使用過程中受地質構造的影響很大，在經濟效益方面不如中厚煤層，這些因素造成薄煤層機械化程度低下，技術發展也十分緩慢。要想提高薄煤層的生產效率，使用高性能的生產設備是關鍵；（3）電牽引采煤機技術有了較大發展。相比于液壓牽引采煤機，電牽引采煤機更具優越性，各國也在紛紛開發和采用這一設備，尤其是上世紀90年代以來，電牽引以壓倒式陣容取代了液壓牽引[1]。

2 薄煤層電牽引采煤機設計的主要內容

從采煤機的薄型設計、滾筒裝煤設計以及牽引電機的設計三個方面展開論述。

2.1 采煤機的薄型設計

薄型電牽引采煤機采用的是電控箱用液壓拉桿，以此來連接主機的左右牽引部，同時，牽引電機與截割電機之間采用的是橫向布置，這樣設置可以有效減少在電機縱向布置情況下對力傳遞方向結構的改變。配套使用工作面輸送機，機面高度設置為848毫米。在具體設計上，要保證液壓拉桿的連接牢固可靠，以實現生產過程中兩工作面的準確無誤；當牽引電機或是截割電機出現故障，可以從側面將其取出，及時更換新設備，大大縮短了故障處理的時間[2]。

2.2 滾筒裝煤設計

在對薄煤層進行開采時，一個重要環節是采煤機的簡裝煤問題，通常采用的是小直徑滾筒，以此來降低采煤的高度，而與小直徑滾筒配套的行星頭對強度的要求較高，不能使用直徑太小的行星頭，如此一來，與直徑較大的滾筒直徑相比，裝煤用的螺旋葉片高度較低，再加上輸送機的高度，螺旋葉片在高度上與輸送機的上幫持平，給裝煤造成更大困難。如果采用人工撩煤的方法進行薄煤的開采會大大降低工作效率，因此，需要采用其他高效率的方法。在實際操作中可以采用彎搖臂結構，以此增加煤空間，葉片對煤的包容面積也相應增大；保證螺旋葉片迎煤面的光滑，以此減少葉片與煤之間的摩擦力；適當調整尾翼板的角度可以大大提高滾筒撩煤的效率。

2.3 牽引電機的設計

進行薄煤層采煤時使用的電機機身薄，加上牽引電機的橫向布置，受空間的限制，其外徑較小，為了滿足調速要求，一般采用電磁滑差電機，其一側是原動機帶動在水套中的勵磁電樞結構，另一側是旋轉扭矩結構，這樣既能滿足高速旋轉的要求，也能夠輸出可變的旋轉扭矩。為了保證勵磁電樞在水套中的高速運行，良好的密封是前提，而在實際運行中，常常由于密封性不好造成牽引電機的損壞，比如：原動機的繞組受潮后造成絕緣降低，勵磁線圈過濾造成磁力減小等，所以需要進行合理的牽引電機設計來保證密封的可靠性[3]。

3 薄煤層電牽引采煤機的技術關鍵

3.1 電氣調速系統

采煤機的電氣調速系統有多種調速方式，比如：低壓直流調速、開關磁阻調速、交流變頻調速以及高壓電磁滑差調速等。前兩種由于可靠性無法得到應有的保障，在實際中沒有得到廣泛應用，交流變頻調速具有較高的穩定性，實際中使用較多，其主要的不足在于變壓器的體積較大，給薄煤層采煤機的設計帶來限制。當下，中壓交流變頻調速技術在不斷發展，它不需要安裝變壓器，大大減小了體積，更適宜應用于薄煤層采煤機。[4]

3.2 薄煤層開采技巧

采用大傾角采煤機進行薄煤層的開采時，比較理想的調速方式有兩種：滑差電磁調速和采用四象限交流變頻器調速。其中，后者在采煤機中的應用較為廣泛，具有比較穩定的性能。如果采用非機載的低壓變頻調速方法，一旦專用牽引電纜發生故障，在進行下坡運行時極易造成跑車事故，因此，隨著變頻技術的不斷發展和成熟，四象限交流變頻器調速得到了很好的重視，它也將會成為大傾角薄煤層采煤機調速最好的方法。

3.3 薄煤層專用運輸機及液壓支架

目前，從設計方便的角度出發，在很多薄煤層采煤機中，行走機構中的參數都采用的是中厚煤層采煤機的參數，雖然這樣能夠保證電機的正常運行，但是也會造成一些問題，比如：會造成過大的強度余量，采煤機的機面高度過高，降低了采煤機的實用性。在設計輸送機和液壓支架時，依據的是銷排尺寸，要不斷減小采煤機行走機構的各項參數，同時，也要不斷開發大功率及低槽幫工作面的運輸機，另外，液壓支架的研究也勢在必行。

4 結束語

本文針對薄煤層電牽引采煤機的設計進行論述，首先介紹了設計的必要性，然后分部分介紹了該設計的主要內容，對其關鍵技術做了重點強調。我國的薄煤層采煤機與國外機器相比，在原材料、軸承、電氣元件以及電機等方面還存在較大差距，需要人們加大研發力度，在設計、應用、分析和改進上不斷探索，共同設計出符合薄煤層生產條件的機器，提高薄煤層開采的效率。

參考文獻

[1]喬紅兵，吳淼，我國薄煤層采煤機的發展與前景[J].中國煤炭，2005，10（31）.

[2]尹力，梁堅毅，朱真才，等.采煤機螺旋式滾筒截割載荷仿真分析[J].煤炭技術，2010（11）：3-4.

[3]楊立軍.薄煤層采煤機選擇條件及實踐[J].煤炭技術，2009（8）：15-16.

[4]劉溫暖.電牽引采煤機牽引特性及調速系統淺析[J].通用機械.2009（01）：16-18.