極薄煤層電牽引爬底式采煤機在大傾角工作面的應(yīng)用

文/周云

極薄煤層電牽引爬底式采煤機在大傾角工作面的應(yīng)用

文/周云

四川煤炭產(chǎn)業(yè)集團達(dá)竹煤電公司小河嘴煤礦，屬極薄煤層，一直采用爆破落煤，全部陷落法管理頂板，走向長壁后退式開采，刮板運輸機運輸，單體液壓支柱支護(hù)。煤質(zhì)較好，屬低硫、特低磷的1/3焦煤，多年來一直嘗試采煤機械化，推廣過多種機型，適應(yīng)較差，2006年立足薄煤層機組的推廣，選用MG100-TP單滾筒爬底式采煤機，比較成功，起到了一定的效果。

但是在使用過程中，卻存在設(shè)計功率偏小，隨著工作面煤質(zhì)硬度增大、煤層傾角增大時，割煤機運行非常困難，故障頻發(fā)；滾筒裝煤效果較差；無安全制動裝置，對安全造成威脅；必須機道內(nèi)跟機操作，給割煤司機造成安全威脅等無法解決的問題。急需開發(fā)一種替代機組以改變目前困窘。因此達(dá)竹公司與遼源煤礦機械制造有限公司共同開發(fā)研制新機型—MG110/ 130-TPD型電牽引爬底式采煤機，并在小河嘴煤礦應(yīng)用。

一、MG110/130-TPD型采煤機概述

1.主要用途及適用范圍

MG110/130-TPD型極薄煤層交流電牽引采煤機，工作時可與通用的SGB-620/40T型刮板輸送機、單體液壓支柱或金屬磨擦支柱金屬頂梁組成普采工作面，在長壁回采工作面中實現(xiàn)落煤和裝煤。

本機適用于煤層傾角35°以下，煤層厚度0.52～0.8m,工作面長度120m左右的傾斜長壁式回采工作面，要求煤質(zhì)硬度f≤3，頂板中等穩(wěn)定，底板起伏不易過大，煤層不含堅硬的夾雜物。

全部電氣設(shè)備為礦用隔爆型，允許在周圍空氣中有甲烷、煤塵、硫化氫、二氧化碳等不超過《煤礦安全規(guī)程》中所規(guī)定的安全含量的礦井中使用。

2.主要特點

（1）采用多電機驅(qū)動，截割電機橫向布置在截割部上，搖臂與截割部通過搖臂殼體的外伸部分與主機體鉸接，通過更換楔塊調(diào)節(jié)采高范圍，取消了螺旋傘齒輪等復(fù)雜結(jié)構(gòu)。

（2）單搖臂雙電機驅(qū)動,截割功率大，解決薄煤層采煤機功率小的缺點。

（3）整體機殼結(jié)構(gòu)，切割反力與牽引反力均由主機體承受，可靠性高。整體機殼有底托架結(jié)構(gòu)，底托架薄，簡單可靠，拆裝方便。

（4）采用交流變頻調(diào)速技術(shù)，實現(xiàn)牽引速度無級調(diào)速，電牽引效率高，牽引力大并有反逆轉(zhuǎn)超速功能。主機體均為對稱設(shè)計，更換左右工作面時只需將主機體、運輸裝置等相關(guān)件翻轉(zhuǎn)（旋轉(zhuǎn)）180°，拆裝方便，提高薄煤層采煤機的適應(yīng)性。

（5）主電機、牽引電機均可橫向抽出，維修方便。各種操縱開關(guān)，控制按鈕，顯示裝置均設(shè)在機體端頭側(cè)，按鈕站及離合手柄設(shè)在老塘側(cè)，操作安全方便。機器實際工況有屏幕顯示，能充分發(fā)揮機器的效率。電氣系統(tǒng)設(shè)有過熱、過流保護(hù)裝置。

二、機械部分

1.結(jié)構(gòu)特征與功能

采煤機的整體結(jié)構(gòu)由主機體、裝煤部、底托架和冷卻噴霧系統(tǒng)組成。其中牽引部、截割部、運輸傳動裝置、電控箱、搖臂等均集成安裝在整體機殼上。

2.牽引部

采煤機牽引部是實現(xiàn)采煤機在牽引鏈上行走。主要由電機、牽引三行星減速器、導(dǎo)鏈輪軸組和液壓制動系統(tǒng)組成。最大牽引速度V＝5.84m/min。

3.截割部

截割部是實現(xiàn)電機到滾筒之間的減速機構(gòu)，截割部上設(shè)有扭矩離合器機構(gòu)，為防止過載而損壞電機，具有離合功能。由于整體配套的需要，研制和開發(fā)了2×55kW電機，用兩臺小尺寸電機代替一臺大尺寸電機。

4.運輸傳動裝置

運輸傳動裝置由傳動軸及一對圓弧錐齒輪及其它相關(guān)零件組成，另備一對齒數(shù)不同的圓弧錐齒輪，可以改變轉(zhuǎn)數(shù)。

5.電控箱

電氣控制箱與主機殼體組焊成整體結(jié)構(gòu)，減少對接面，提高整機的剛度。

6.冷卻噴霧系統(tǒng)

采煤機工作時，將產(chǎn)生大量的煤塵，同時各主要部件如電機、搖臂產(chǎn)生很大的熱量，必須進(jìn)行降塵和冷卻，以保證正常工作，設(shè)置了冷卻噴霧系統(tǒng)，同時提高噴霧防塵效果。

三、現(xiàn)場應(yīng)用

1.工作面情況

小河嘴煤礦于2009年在4026（22）工作面安裝使用該機組。工作面煤層厚度0.46～0.77m，硬度2～3，容重1.35t/m3，煤種1/3JM。工作面范圍內(nèi)煤層走向22°～25°，傾向112°～115°，傾角13°～43°，平均28°。k22煤層結(jié)構(gòu)單一，不含夾矸。煤層頂板節(jié)理發(fā)育。煤層硬度（f）2～3，圍巖硬度（f）6～8。采高0.75m，需切割部分頂板，走向長度550m，傾斜長度112m。

2.相關(guān)問題

試驗期間，技術(shù)人員跟班發(fā)現(xiàn)，割煤機雖然整體運行效果良好，但也有部分問題待解決：（1）割煤機出煤效果雖好,但運輸部運輸能力欠缺，大量的浮煤涌出運輸部，造成工作面浮煤增多；（2）運行中機組底板兩端頭平直，出現(xiàn)啃底現(xiàn)象，增大了負(fù)荷；(3)牽引鏈出現(xiàn)傷痕，易斷鏈；（4）鏈輪采用全封閉保護(hù)裝置，雖起了較好的防護(hù)性能，但又增加了現(xiàn)場處理牽引鏈故障的難度；（5）內(nèi)噴霧密封出現(xiàn)漏水進(jìn)入減速箱，造成潤滑油變質(zhì)。

經(jīng)反復(fù)分析研究，采取了如下對策措施：（1）重新設(shè)計更換運輸部，增加運輸部寬度，解決割煤機運輸能力不夠，優(yōu)化運煤拋物線軌跡，提高運輸速度，徹底改善機組運輸效果；（2）改制船形底板，防止啃底現(xiàn)象；（3）導(dǎo)鏈筒材質(zhì)硬度降低解決牽引鏈出現(xiàn)傷痕；（4）重新設(shè)計改制內(nèi)噴霧密封裝置，防止內(nèi)噴霧滲水串入減速箱。

將以上措施進(jìn)行落實，現(xiàn)場投入后，效果明顯，達(dá)到了割煤機各種技術(shù)指標(biāo)。

四、應(yīng)用效果

1．機組性能穩(wěn)定

機組牽引部控制系統(tǒng)穩(wěn)定性好，調(diào)速范圍大（0～5.84m/s），可根據(jù)工作面具體情況進(jìn)行速度控制。采用遙控控制牽引和主停，割煤機司機可離機進(jìn)行操作，在端頭按鈕站可完成牽引方向的自由轉(zhuǎn)換、加減速操作及牽停、主停及絞起絞停；屏幕顯示開機預(yù)警、瓦斯超標(biāo)停機；界面實時顯示機器工況；設(shè)有故障巡檢程序，便于設(shè)備故障分析、維護(hù)；割煤機出煤效果好，可適應(yīng)不同傾角工作面，浮煤較少。內(nèi)外防塵噴霧，噴霧效果好，同時對截齒具有降溫作用，降低截齒磨損。液壓緊急制動可靠，在停電等特殊情況下可緊急制動牽引鏈輪，有效防止采煤機下滑。機組可左右向工作面互換，節(jié)約機組成本。爬坡能力強，最大運行傾角達(dá)到45°。

2.經(jīng)濟效益、安全效益達(dá)標(biāo)

小河嘴煤礦每天按二班作業(yè)，每班2～3個循環(huán)進(jìn)行組織，日平均產(chǎn)量達(dá)390噸，月產(chǎn)可達(dá)1.0～1.2萬噸。機組成功地解決了原液壓牽引采煤機控制方式操作人員的安全操作，同時采用了緊急抱閘制動裝置，防止割煤機在故障狀態(tài)下下滑傷人，確保了采煤工作面安全生產(chǎn)。

（責(zé)任編輯：李元）

作者單位：（四川煤炭產(chǎn)業(yè)集團達(dá)竹公司小河嘴煤礦）