淺談薄煤層采煤機的特點

程多陽 孫永進 田少華 張春 喬薇

我國煤層賦存條件比較復雜，煤炭資源分布地域遼闊，地質條件復雜多樣。其中薄煤層可采儲量約占全國煤炭總儲量的18%，而產量只占總產量的7.3%，遠遠低于儲量所占的比例，并且這個比例還有進一步下降的趨勢。薄煤層在我國分布較廣，有些地區的煤質也比較好。經過多年開采，不少礦井中厚煤層已近枯竭，薄煤層的開采正規模化地進行，而且也得到了充分重視。就當前的資源情況看，發展薄煤層機械化開采對于開發利用煤炭資源，延長礦井開采年限和實現高效開采都具有十分重要的意義。

我國薄煤層開采主要采用長壁采煤法，但由于開采煤層厚度小（<1.3m），與中厚及厚煤層相比，薄煤層機械化長壁工作面主要有以下問題：采高低，工作條件差，設備移動困難。特別是薄煤層綜采工作面，當最小采高降到1.Om以下時，人員出入工作面或在工作面內作業都非常困難。而且薄煤層采煤機械和液壓支架受空間尺寸限制，設計難度大。液壓支架立柱通常要雙伸縮甚至三伸縮，增加了制造成本。

一、采煤機特點

爬底板式采煤機，機身位于機道內，因而機面高度降低，使過煤空間高度及過機空間高度增大（ 500mm），這不僅改善了機器性能，而且可使采煤機在0.6～0.8m的及薄煤層中工作。采用機身在煤壁側面機道內，爬底板式采煤機的工作面通風斷面大，提高了工作的安全性。因此，爬底板采煤機是當前薄煤層采煤機主要的發展方向。

薄煤層滾筒采煤機是在中厚煤層滾筒采煤機的基礎上發展起來的，它也具有許多優點：

（1）積木式無底托架結構、液壓螺母緊固、抽屜式部件安裝等技術的應用，使得薄煤層滾筒采煤機結構更加簡單，安裝更為輕便；

（2）整體結構和傳動方式的改進，使得滾筒采煤機的機身變得更窄、更低；

（3）采煤機功率的不斷加大，使得薄煤層滾筒式采煤機更能適應較復雜的開采地質條件；

（4）薄煤層采煤機比較適合小型煤礦的綜合機械化開采。

二、我國薄煤層采煤機的發展歷程及前景

我國薄煤層采煤機的研究始于60年代。60年代初，在頓巴斯-1型采煤機基礎上我國開始自行研制生產采煤機。這類薄煤層滾筒采煤機主要有MLQ系列采煤機，如1964年生產的MLQ-64型，1980年生產的MLQ-80型淺截石單滾筒采煤機，另外還有MLQ3-100型采煤機。

70年代至80年代初期，我國自行研制開發了中小功率薄煤層滾筒采煤機。比較典型的有山東煤研所和淄博礦務局研制的ZB2-100型單滾筒騎輸送機采煤機。ZB2-100型采煤機裝機功率100kW，鏈牽引，牽引傳動方式為液壓調速加齒輪減速。牽引力90kN，牽引速度0～214m/min，采高0175～113m、煤質硬度為中硬以下的緩傾斜薄煤層。

三、實現降塵和冷卻功能的結構

1.實現降塵功能的方案

采煤機的滾筒在截割煤壁的同時，產生的煤塵嚴重污染井下空氣，威脅工人身體健康，因此降塵是采煤機的重要輔助功能。降塵措施有很多種，歸納起來有；

（1）提高采煤機牽引速度，降低截煤滾筒的轉速，增大碎煤塊度，能明顯降低煤塵；

（2）滾筒軸垂直于采煤機機面，即采用立滾筒，使截齒沿煤層層理截割，也能降低煤塵；

（3）在可能條件下，減少滾筒上安裝截齒的數量增大碎煤的塊度，降低煤塵；

（4）實現滾筒自動調高，避免滾筒截割工作面頂板和底板，從而降低牽引速度，避免煤塵大量生成；

（5）吸入式降塵機構，壓力水精油在滾筒軸內的中心管送到噴嘴，有噴嘴噴出壓力水在水束周圍形成負壓區，含塵空氣被吸入負壓區并隨水束穿過滾筒內部降塵后，重新進入截煤空間。空氣就這樣在滾筒內循環被凈化，降塵效果比較好；

（6）用噴霧降塵，壓力水經過噴嘴后霧化，極小的液滴充滿滾筒截煤區，液滴與粉塵相碰而被捕捉。一般采煤機內、外噴霧都有，降塵效果很好；

（7）泡沫滅塵，有發泡劑的水自噴嘴噴出進入一個與噴嘴緊挨的罩體。大量的泡沫從罩體射出，籠罩了截煤滾筒的周圍，使煤塵源與周圍空氣隔絕，并使煤粉被泡沫捕捉。這種滅塵方式效果最佳。

2.實現冷卻功能的方案

采煤機的冷卻功能是由冷卻水實現的。讓噴霧水首先流過需要冷卻的部件，實現冷卻功能，然后再被送到噴霧系統中。因此，冷卻與噴霧水是一個供水系統。

（1）銑削式結構方案。在鼓形滾筒的表面或在旋轉滾筒的葉片上安裝截齒，滾筒隨采煤機前移并自轉，截齒便用銑削的方式把煤從煤壁上截割下來，這就是銑削式結構。

具體分為側銑和端銑兩種，側銑方式中螺旋滾筒結構應用最普遍，其主要優點是它不僅能實現截落煤的功能還能實現裝煤的功能；水平旋轉軸調整滾筒高度方便，對不同的煤層厚度的適應性好；具有自開缺口的功能等。端銑式結構是在齒冠外側安裝大截齒，當齒冠自轉并隨采煤機移動時，截齒實現破煤功能。這種結構的特點是截齒安裝的比較少， 煤的塊度大，機器能耗小；實現簡單，制造容易；負荷變化大，機器動特性較差。

3.滾壓式結構方案

滾壓式破煤結構是在螺旋筒的旋葉上和滾筒端面安裝滾演盤刀，當滾筒前移并自轉時，盤刀壓向煤壁，其刃部的擠壓和剪切作用達到破煤的目的。這種結構的優點在于，采下的煤塊大，煤塵明顯低；機器能耗小；盤刀壽命長。缺點在于機構復雜，成本高。

采煤機的落煤功能是采煤機的第一功能，因此，現在把有落煤功能的結構稱為采煤機的工作機構。在采煤機的設計中，工作機構設計的合適與否，對采煤機的工作占有舉足輕重的地位。

本次設計的薄煤層采煤機設計中采用銑削式結構方案，鉆具為垂直滾筒。其優點是：

1.結構簡單，制造方便；

2.破碎煤層時，截齒沿層理運動，截齒所受截割阻力小，采煤機能耗比較低。

四、結語

由于采煤機的工作空間窄小，空頂距受頂板壓力的限制，所以采煤機的外型尺寸受牽引部尺寸的直接影響。因為采煤機的工作環境惡劣、空間狹小、照明不足，牽引系統的操作應該力求方便、省力、簡單靈活，從而使整機更加實用方便。

設計中，我不斷的查閱資料，請教老師，來進一步熟悉薄煤層采煤機的整體構造及各部分的工作原理，并對其牽引部減速器進行細致分析，設計，使其耐用并且省時省力容易維修，在工作中能夠有更好的經濟效益。

在對減速器的設計過程中，運用了許多機械設計方面的知識，例如傳動方案的確定、電動機是選擇、傳動比的分配、齒輪的設計與校核、軸的設計與強度校核等，同時也用到了機械制造技術方面的知識，考慮加工與裝配的可行性。