淺析薄煤層電牽引采煤機(jī)的設(shè)計(jì)

張鵬飛

摘 要：在煤礦的開采過程中，使用技術(shù)先進(jìn)的設(shè)備能夠有效提高工作效率，對(duì)于薄煤層的開采來說更是如此。本文針對(duì)薄煤層電牽引采煤機(jī)的設(shè)計(jì)進(jìn)行論述，首先介紹了設(shè)計(jì)的必要性，然后分部分介紹了該設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容，對(duì)其關(guān)鍵技術(shù)做了重點(diǎn)強(qiáng)調(diào)。

關(guān)鍵詞：薄煤層；電牽引采煤機(jī)；技術(shù)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(jìn)度，人們常常選擇放棄對(duì)薄煤層資源的有效利用。當(dāng)下隨著資源的急劇減少，薄煤層又再次成為人們關(guān)注的話題。如何提高薄煤層采煤的工作效率是當(dāng)下急需解決的問題，薄煤層電牽引采煤機(jī)技術(shù)的合理運(yùn)用為這一問題提供了解決途徑，該技術(shù)始于20世紀(jì)70年代，之后隨著科技技術(shù)的飛速發(fā)展，新型電牽引采煤機(jī)的控制能力更強(qiáng)。

1 薄煤層電牽引采煤機(jī)設(shè)計(jì)的必要性

對(duì)薄煤層電牽引采煤機(jī)進(jìn)行設(shè)計(jì)的必要性體現(xiàn)在：（1）我國的薄煤層資源儲(chǔ)量豐富但浪費(fèi)現(xiàn)象嚴(yán)重。當(dāng)下，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)的薄煤層儲(chǔ)量大約有60多億噸，在四川、山東、黑龍江等地的煤儲(chǔ)量中比重較大。但在礦區(qū)的投產(chǎn)過程中，人們總是優(yōu)先開采中厚煤層而將薄煤層丟棄，這就造成了巨大的浪費(fèi)，礦井得不到最大程度的利用，整個(gè)煤炭工業(yè)的協(xié)調(diào)發(fā)展也受到了破壞，此現(xiàn)象也得到了國家的高度重視，在相應(yīng)的發(fā)展方向中提出要加大對(duì)開采裝備的研制力度；（2）煤礦工作環(huán)境惡劣。在薄煤層的開采過程中，機(jī)械設(shè)備移動(dòng)困難，設(shè)備在使用過程中受地質(zhì)構(gòu)造的影響很大，在經(jīng)濟(jì)效益方面不如中厚煤層，這些因素造成薄煤層機(jī)械化程度低下，技術(shù)發(fā)展也十分緩慢。要想提高薄煤層的生產(chǎn)效率，使用高性能的生產(chǎn)設(shè)備是關(guān)鍵；（3）電牽引采煤機(jī)技術(shù)有了較大發(fā)展。相比于液壓牽引采煤機(jī)，電牽引采煤機(jī)更具優(yōu)越性，各國也在紛紛開發(fā)和采用這一設(shè)備，尤其是上世紀(jì)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(jī)設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容

從采煤機(jī)的薄型設(shè)計(jì)、滾筒裝煤設(shè)計(jì)以及牽引電機(jī)的設(shè)計(jì)三個(gè)方面展開論述。

2.1 采煤機(jī)的薄型設(shè)計(jì)

薄型電牽引采煤機(jī)采用的是電控箱用液壓拉桿，以此來連接主機(jī)的左右牽引部，同時(shí)，牽引電機(jī)與截割電機(jī)之間采用的是橫向布置，這樣設(shè)置可以有效減少在電機(jī)縱向布置情況下對(duì)力傳遞方向結(jié)構(gòu)的改變。配套使用工作面輸送機(jī)，機(jī)面高度設(shè)置為848毫米。在具體設(shè)計(jì)上，要保證液壓拉桿的連接牢固可靠，以實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)過程中兩工作面的準(zhǔn)確無誤；當(dāng)牽引電機(jī)或是截割電機(jī)出現(xiàn)故障，可以從側(cè)面將其取出，及時(shí)更換新設(shè)備，大大縮短了故障處理的時(shí)間[2]。

2.2 滾筒裝煤設(shè)計(jì)

在對(duì)薄煤層進(jìn)行開采時(shí)，一個(gè)重要環(huán)節(jié)是采煤機(jī)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(duì)強(qiáng)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(jī)的高度，螺旋葉片在高度上與輸送機(jī)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(jìn)行薄煤的開采會(huì)大大降低工作效率，因此，需要采用其他高效率的方法。在實(shí)際操作中可以采用彎搖臂結(jié)構(gòu)，以此增加煤空間，葉片對(duì)煤的包容面積也相應(yīng)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(dāng)調(diào)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(jī)的設(shè)計(jì)

進(jìn)行薄煤層采煤時(shí)使用的電機(jī)機(jī)身薄，加上牽引電機(jī)的橫向布置，受空間的限制，其外徑較小，為了滿足調(diào)速要求，一般采用電磁滑差電機(jī)，其一側(cè)是原動(dòng)機(jī)帶動(dòng)在水套中的勵(lì)磁電樞結(jié)構(gòu)，另一側(cè)是旋轉(zhuǎn)扭矩結(jié)構(gòu)，這樣既能滿足高速旋轉(zhuǎn)的要求，也能夠輸出可變的旋轉(zhuǎn)扭矩。為了保證勵(lì)磁電樞在水套中的高速運(yùn)行，良好的密封是前提，而在實(shí)際運(yùn)行中，常常由于密封性不好造成牽引電機(jī)的損壞，比如：原動(dòng)機(jī)的繞組受潮后造成絕緣降低，勵(lì)磁線圈過濾造成磁力減小等，所以需要進(jìn)行合理的牽引電機(jī)設(shè)計(jì)來保證密封的可靠性[3]。

3 薄煤層電牽引采煤機(jī)的技術(shù)關(guān)鍵

3.1 電氣調(diào)速系統(tǒng)

采煤機(jī)的電氣調(diào)速系統(tǒng)有多種調(diào)速方式，比如：低壓直流調(diào)速、開關(guān)磁阻調(diào)速、交流變頻調(diào)速以及高壓電磁滑差調(diào)速等。前兩種由于可靠性無法得到應(yīng)有的保障，在實(shí)際中沒有得到廣泛應(yīng)用，交流變頻調(diào)速具有較高的穩(wěn)定性，實(shí)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(jī)的設(shè)計(jì)帶來限制。當(dāng)下，中壓交流變頻調(diào)速技術(shù)在不斷發(fā)展，它不需要安裝變壓器，大大減小了體積，更適宜應(yīng)用于薄煤層采煤機(jī)。[4]

3.2 薄煤層開采技巧

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

3.3 薄煤層專用運(yùn)輸機(jī)及液壓支架

目前，從設(shè)計(jì)方便的角度出發(fā)，在很多薄煤層采煤機(jī)中，行走機(jī)構(gòu)中的參數(shù)都采用的是中厚煤層采煤機(jī)的參數(shù)，雖然這樣能夠保證電機(jī)的正常運(yùn)行，但是也會(huì)造成一些問題，比如：會(huì)造成過大的強(qiáng)度余量，采煤機(jī)的機(jī)面高度過高，降低了采煤機(jī)的實(shí)用性。在設(shè)計(jì)輸送機(jī)和液壓支架時(shí)，依據(jù)的是銷排尺寸，要不斷減小采煤機(jī)行走機(jī)構(gòu)的各項(xiàng)參數(shù)，同時(shí)，也要不斷開發(fā)大功率及低槽幫工作面的運(yùn)輸機(jī)，另外，液壓支架的研究也勢(shì)在必行。

4 結(jié)束語

本文針對(duì)薄煤層電牽引采煤機(jī)的設(shè)計(jì)進(jìn)行論述，首先介紹了設(shè)計(jì)的必要性，然后分部分介紹了該設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容，對(duì)其關(guān)鍵技術(shù)做了重點(diǎn)強(qiáng)調(diào)。我國的薄煤層采煤機(jī)與國外機(jī)器相比，在原材料、軸承、電氣元件以及電機(jī)等方面還存在較大差距，需要人們加大研發(fā)力度，在設(shè)計(jì)、應(yīng)用、分析和改進(jìn)上不斷探索，共同設(shè)計(jì)出符合薄煤層生產(chǎn)條件的機(jī)器，提高薄煤層開采的效率。

參考文獻(xiàn)

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

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

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

[4]劉溫暖.電牽引采煤機(jī)牽引特性及調(diào)速系統(tǒng)淺析[J].通用機(jī)械.2009（01）：16-18.