近十年来滚筒式采煤机的发展与展望.pdf
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煤矿机械?
年第!
期矛娜娜砰娜知吸专题综述节尸备呼砂啼修和近十年来滚筒式采煤机的发展与展望鸡西煤机厂李松药一、滚筒式采煤机的发展滚筒式采煤机由于截割机构和截割方式的改进,而使采煤机具有灵活机动、适用于各种煤层和地质条件,可以采用大的功率、大的牵引速度,从而提高采煤效率等特点,所以自六十年代开发以来,发展较快,已成为世界采煤机的主要机种。
一#国内滚筒式采煤机的发展?
。
年以前,我国采煤机制造业只能生产一些小功率的采煤机,为适应提高我国采煤机械化水平的需要,七十年代和八十年代两次引进综采设备和煤机制造技术。
同时对煤炭工业系统的重点采煤机制造厂进行了技术改造,提高了制造水平。
七十年代后期研制成功了%&一?
!
?
型和引进、测绘、改进设计了国产化的（）一?
+?
型采煤机。
经过五年的消化开发,到?
年底引进技术基本上实现了国产化,自行设计制造采煤机的能力不断增强,无论从品种、性能及产品质量等方面都有突破性进展。
?
。
采煤机品种不断增加中厚、厚煤层大功率采煤机有,?
.、/011和0!
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等系列产品。
中型采煤机有,211.、（）一?
+?
、?
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、2?
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、%&?
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、/3一4!
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窄机身#等系列采煤机。
薄煤层采煤机有5,一?
、25,一?
及%&?
等机型。
正在开发的薄煤层采煤机有?
!
?
67现已通过了8。
9型式试验和井下工业性试验:
?
!
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5,已投入试制。
五;4?
.短机身无链牵引单滚筒采煤机,添补了水平分层+,;文顶煤开采和“二下”带式开采采煤机械化的空白。
“七五”后期我国开始了电牵引采煤的研制,引进美国?
&公司的（）采煤机经过测绘、消化,目前已完成了国产化设计,正准备投入试制:
与波兰合作研制的卜3.%型交流电牵引薄煤层采煤机,正准备投入工业性试验:
84一%型极薄煤层直流电牵引采煤机?
8年已通过了省级鉴定。
为无予掘前进式采煤法研制的?
.02型采煤机及!
三软#综采设备正在进行工业性试验。
一次采全高“三硬”综采设备已完成样机试制。
我国采煤机目前已达到了!
?
多个品种,采高由1!
至。
功率由?
7至4?
#7。
既有单滚筒又有双滚筒,既有液压牵引又有电牵引:
既有有链的又有无链的,基本上包容了薄、中厚煤层所需的全部机型。
4采煤机质量性能的高提目前我国采煤机的技术水平已达到了七十年代末、八十年代初国际水平,采煤机主要性能指标已达到引进仿制机样水平。
采煤机主要部件的耐久性试验已达到;?
19以上。
八九年我国有个采煤队达到年产百万吨水平,其中有?
4个队采用国产设备。
年晋城古书院综采一队使用国产成套设备年产?
年第8期煤矿机械?
万吨,创全国最高纪录。
我国采煤机已立足国内,形成了比较完整的采煤机的技术研究、设计、制造、测试、检修体系和多层次的开发结构。
在采煤机研制中基本上实现了标准化、系列化、通用化、国产化,专用件减少了!
。
二#国外滚筒式采煤机的发展采煤机的发展主要是适应煤矿集中开采、不同煤层、不同开采方法和适应矿井现代化的要求。
为此,目前世界采煤机正向大型、强力、提高产品可靠性和使用寿命、改善配套方向发展,达到高产高效的目的。
?
整体结构及技术参数方面的发展?
#加大装机功率、牵引力和牵引速度为使工作面尽可能的提高生产能力,近年来采煤机的总功率大幅度增加。
以欧洲为例,?
8年至?
+年十年间其功率增长+!
?
+年至?
!
年十年间其功率增长了?
。
根据法国煤炭局的统计,采煤机功率增长一倍,牵引速度大致可增长+?
现代采煤机的工作牵引速度一般已达到?
4。
为适应快速强力截割的需要,牵引力也必须相应的增加。
国外大功率采煤机牵引力已达一到?
一8?
6左右。
如%.!
?
1（型电牵引采煤机,总功率已达到?
7,为目前世界之最。
牵引速度为8!
?
4=,牵引力为!
886。
4#截深和滚筒参数方面的发展这两方面近年来都有加大的趋势,各国情况有所不同,但表现最为明显的是西德,滚筒直径大于?
的所占比例有所增加,?
8?
一?
用的最普遍,约占8?
左右。
美国?
&公司的（）采煤机采用4?
的直径。
截深一般实用值为8?
1,最大到=。
一些欧洲国家认为,对于重型采煤机来说,在截齿线速度为44!
之间时,采用一条截线一个截齿的布置,截线距4!
1,螺旋升角为4?
4?
头螺旋滚筒,能取得较满意的效果。
#采高方面的发展现代采煤机尽量扩大采高范围,在扩展一下限方面,在采用较薄机身基础上,现代强力采煤机骑溜子时,可采厚度下限为=左右,爬底板采煤机可采厚度可降至1+!
左右。
在控制上限方面,因为厚煤层一次采全高在综合经济效果上具有显著的优越性,国外这种采煤机一般采高都能达到!
波兰的.5一8.采煤机,采高达到。
#外形尺寸方面的发展世界上新型采煤机,向薄、窄、短小型化方向发展。
每千瓦功率的当量机身厚为?
!
4=:
7。
%.一?
一（6型采煤机,已达到27。
功率的增加基本上是在不增加机身尺寸的情况下达到的,从而使采煤机最大限度地扩大采高范围,扩大过煤空间,缩小空顶距和减小机器斜切作业长度。
4整体结构方面的发展?
#多电机驱动近十年来随着采煤机功率和生产能力的增大,单电机躯动已不能适应生产力的发展,因此各先进国家先后采用了多电机躯动采煤机。
特别是电牵引采煤机都采用多电机驱动。
如美国?
&公司最新研制的8（）型采煤机,总装机功率为.,一共用了六个电机4+!
:
4!
:
4?
#。
多电机驱动优点很多,可以成倍地加大功率而基本上不增加机器高度,牵引部和截割部分别驱动而互不干扰,截割电机可设置在摇臂内,大大缩短了机身:
使采煤机有可能采用新的电机调速技术等。
4#底托架的简化或取消为了克服调斜底托架铰接点多、间隙,煤矿机械?
年第!
期第大、振动大、结构复杂和难维护等缺点,近年来采煤机改用固定式底托架。
在多电机布局推广中又发展了框式底托架。
机器各主要部件以插件形式装入底托架。
另一趋势是取消底托架直接用强力自锁螺栓将采煤机各部件固定在一起,成为刚性整体,简化了结构,增大了机器下部过煤空间。
如法国30%0采煤机,用根4的开口式自锁螺母及用扭力扳手保证其锁紧力。
西德的%.一?
+8?
一（采煤机,则采用液压锁紧螺母技术将机身联为一体。
#截割机构滚筒承担着落煤、装煤及灭尘三大任务,新研制的高效降尘滚筒,在降低滚筒转速、加大截齿长度和刚性、加大块煤产出率、减少粉尘的同时,合理选择滚筒参数。
减少煤块在叶片间的二次破碎:
选用合理的喷嘴型式、水压及水量进行内外喷雾灭尘:
使用高压水射流助切降尘:
将新鲜空气引入滚筒截割区以稀释瓦斯。
如英国的“%通风滚筒”,其灭尘效果比用普通喷雾滚筒空气中的粉尘减少!
一?
。
截齿仍是径向式、切向式、半切向式及点截式种。
英国径向截齿占?
而美国则用点截式最为普遍。
为了提高截齿寿命,各国都进行了大量研究试验,苏联曾用激光处理截齿以增加耐磨性:
西德及法国研究使用多金刚石3%#,超硬陶瓷等超硬材料来取代碳化钨合金,英、美、日等国都在试验用高压水射流冷却截煤时产生的火花。
美国采用?
名11八2及=1=的高压水射流喷水,可使刀具寿命延长一倍,且粉尘比用低压喷雾降低?
。
美国试验室试验证明,在刀尖切割速度为+?
时,用高压细射流可将齿尖温度由!
?
降至?
4?
因而延长截齿寿命。
牵引系统的发展?
#无链牵引机构的发展与完善无链牵引是七十年代以来采煤机技术发展的主要标志。
西德规定凡倾角大于?
4?
的采煤工作面都必须采用无链牵引。
目前世界上已有十余种型式,但得到各国普遍应用效果较好的主要有兰种。
销轮一齿轨式、其代表是（0型。
齿轨一销轨式,其代表是1型。
链轮一固定链式,其代表是%。
近年来又出现了一些新型式,如01公司研制的“履带式无链牵引机构”。
其他型式的无链牵引系统也在不断改进,如1系统成功的应用了合金钢铸造的新型销齿,单齿的啮合力达?
6。
4#电牵引技术的发展为解决液压牵引故障多及难以维护等问题,各国开始大量研制电牵引采煤机。
目前已发展很多种机型。
较成熟的有美国?
&公司的（）系列、西德艾柯霍夫公司的%.系列,英国的!
?
和=1?
型、日本的（!
?
一%1?
型等也都是较成功的。
另外单机功率为8?
17的（8?
一%?
4?
4型电牵引采煤机将于?
年出厂。
电牵引采煤机的出现,大大提高了生产能力和减少了停机率。
如在奥地利和西德等矿井使用证明,其生产率较液压牵引提高了8?
牵引部停机率减少。
控制技术的发展为了提高采煤机的效能,提高开机率,近十年来各先进国家重点致力于自动化和遥控技术的研究。
还研制了各种故障诊断装置,并采用微机控制系统。
艾柯霍夫采煤机都装有工况调节装置。
英国和日本还研制出,根据煤层变化自动调节采高及机身倾斜的?
型天然射线煤层厚度指示器。
年法国还试制成功在巴黎地面控制中心操纵?
以外的洛林矿井下采煤机,创造了目前遥控距离最远的纪录。
二、我国采煤机研制工作的主要差距及今后发展方向?
年第8期煤矿机械弓?
#必须加快我国采煤机的研制速度牵引如0）8?
电牵引如%.!
?
=?
（我国滚筒式采煤机的研制工作起步并不8?
!
和（!
?
一%?
=;型等采煤机,晚,但发展速度不均衡。
从“六五”到“七最小功率!
?
17,最大功率?
7。
目前五”前期发展较快。
但近两年来由于一些客鸡西厂正与上海煤科分院共同开发单电机观原因,直到现在液压牵引采煤机质量、性?
7大功率采煤机,这是一个良好的能、寿命等方面还没有完全过关,很多新技开端,但还应集中力量开发大功率电牵术没有应用。
无链牵引刚刚开始应用,电牵引采煤机。
以保证可靠性和提高使用寿命。
引技术的研究应用也刚刚起步。
#大倾角采煤机是今后采煤机的研4#尽快扭转我国目前厚、薄采煤机制重点比例失调的局面我国大倾斜和急倾斜!
?
#的世界主要产煤国一致认为发展薄煤层机储量占?
+,其中急倾斜量占=,开采急械化,对煤炭工业全局而言是一项月有重要倾斜矿井分布很广,在全国848个统配煤矿战略意义的决策。
在开发中厚、厚煤层采煤和重点煤矿自然井中#,以开采急倾斜为机的同时,薄煤层采煤机也应同步发展,以主的矿井有?
个,占?
8!
。
解决薄厚配采、减少资源损失和延长矿井寿由于我国急倾斜煤层有?
!
。
+的薄命。
国外薄煤层采煤机功率已达到?
.,煤层,又有的厚煤层。
倾角!
?
采高?
8至?
。
?
“,甚至有倒转角的,所以开采困难,工作我国目前厚薄煤层比例失调比较明星,面产量、效率都较落后。
在采煤机方面大多据统计,全国统配煤矿薄煤层的产量呈下降使用引进采煤机,如西德的%.一?
。
一（,趋势。
?
+4年占?
8、?
!
?
年占?
4、?
!
8英国的5?
%一?
等,而且大多用在!
?
以下年占?
?
+年下降到?
。
其中原因煤层的综采面。
国产的（）,一?
+?
型采煤机之一就是在中厚煤层以上实现了综合机械化在沈阳红菱矿!
?
倾角工作面使用也取得了后,薄煤层开采技术和设备被忽视的结果。
较好的效果。
但尚缺大倾角采煤专用设备。
目前虽已研制出了?
7,?
!
17几种薄上海煤科分院与鸡西厂共同研制的我国第一煤层采煤机,但大多数功率小、品种少。
今台4?
.大倾角采煤机已成功问世,但后要加快研制速度,还要发展更大功率的无是还要继续开发多品种、大功率、结构先进链牵引和电牵引薄煤层采煤机,以扭转薄煤和性能可靠的大倾角采煤机。
层开采比例失调的局面。
!
#提高采煤机的制造水平是我国采#急需研制大功率一次采全高采煤煤机发展的当务之急机采煤机质量的好坏除了原材料基础和设我国厚煤层储量占总储量的,厚计结构等原因外,关键是制造水平。
我国引煤层的开采举足轻重。
为不断接替进口设备,进的各国采煤机,在使用中基本上都达到了我国先后引进测绘消化研制了/0?
和适应性强、安全可靠、使用寿命长。
尤其是0!
?
采煤机,又自行研制了?
.液压元件一般一年内不用更换,都达到了截采煤机。
但品种少,功率档次少,而且全部是深?
!
万,有的已达到4?
万或?
万以上。
液压牵引,性能质量尚须进一步加强。
国外美国?
4个综采面年均产煤4万吨,比我先进国家大功率一次采全高采煤机发展较国高?
。
国外先进采煤机一般一套顶一套快,而且大多采用无链牵引和电牵引。
液压用,开机率最低+?
最高!
。
我国邻年煤矿机械?
年第!
期统配煤矿综采设备有巧套,使用4?
8套,使用率只有!
不少是二套保一个工作面。
百万吨工作面的开机率只能达到!
综采工作面平均开机率只有?
+,当然开机率不完全取决于采煤机,但采煤机的可靠性则是一个主要原因。
尤其是铸造水平只相当于发达国家六十年代水平,铸件质量是影响机壳、大件质量的主要原因。
产品漏油、材质处理、装配质量、外观质量与国外先进水平差距也很大。
另外,煤矿的维修水平亦应进一步加强。
8#在引进中学习,在消化中发展任何国家不论技术多高,无不需要引进别国技术,但间题是引进什么,引进后怎样消化吸收和创新。
我国己从国外引进4?
多种,4+?
余台采煤机,但国内测绘自制不过!
8种。
其中用于生产的不过4种。
引进消化创新出口,这是世界先进国家一条先进经验。
过去我国引进设备多,引进技术少,在引进中忽视了软件的引进,结果造成了忙于测绘样机,而技术关键难以消化。
在今后的引进中要少引进设备多引进技术或与国外合作制造,以推动我国采煤机制造业的发展和研制水平的提高。
+#提高电牵引采煤机的研制水平国外一些先进国家电牵引的研制开发比我国早了十多年,而且功率越来越大,水平越来越高。
我国电牵引研制工作虽然起步比较晚,但由于国家的重视和科研院校与工厂的合作,已取得了初步成果。
如上海煤科分院、辽源煤机厂与波兰合作研制的%3.%型交流交频电牵引采煤机,已进行了假煤壁截割试验,鸡西厂测绘美国?
&公司的（）并改进设计的8%.型直流电牵引采煤机已投入试制。
但在自行研制工作方面却进展迟缓,如鸡西厂与太原煤科分院,抚顺电机厂共同开发的（%一?
+?
型电牵引采煤机的电牵引部,因直流电机尚存在一些问题,至今尚无结果。
国产电控原件近几年来虽有较大发展,但与国外相比差距仍很大。
例如,变压器比同功率的国外产品大4一倍。
可控硅组件体积约是艾柯霍夫组件的?
倍。
另外,稳压器和检测装置等体积大、性能差。
电机性能质量也尚需努力攻关才能达到设计和使用要求,这是电牵引采煤机立足国内并得到发展的关键所在。
#自动化方面的研制工作已迫在眉睫随着采煤机械化程度的不断提高和现代自动控制技术的迅速发展,实现井下长壁工作面采煤自动化和无人采煤工作面才有可能。
国外先进采煤机除有无线遥控外,微机控制已成功的应用。
在年世界采矿博览会上艾柯霍夫公司又提供了一套维护工况调节控制系统,装有传感器和故障诊断装置,数据传输微机控制。
另外,应用天然丫射线探测器和微处理器,+?
型采煤机滚筒自动调高系统已经问世并应用。
我国目前尚处在无线控制研制应用阶段,微机控制技术尚未开始应用。
#提高工作面工作电压是发展多电机大功率采煤机的先决条件在六十年代出现?
型机组后,?
已不能满足要求,发展了88电压。
七十年代为适应综采工作面大功率采、运、掘设备的需要采用了?
1供电。
但经调查研究、校验,?
钓电压已难以满足今后大功率工作面设备的配电要求。
因为?
电压只能适用于不大于?
.电机的应用,如果超过117则会给采煤机的使用和供电带来极大的困难,所以我国矿井升压问题已迫在眉睫,如不抓紧进行解决,势必影响大功率装备的发展。
目前澳大利亚、英国、南非为?
美国为81、211,法国则达到,西德为21?
和+4?
。
据调查美国由。
1升压至一?
8?
后,电级外径从?
年第岛期煤矿机械学护今冲暇蚕试验,研究蚕孤冷冲冷砚两柱掩护式液压支架顶梁机械限位装置的设计煤炭科学研究总院犯京开采所王国法【摘要】本文分析了两柱掩护式液压支架的特点和平衡千斤顶的作用,根据工业性试验观则,分析了造成平衡千斤项及其连接耳座损坏的原因,论证了平衡千斤项甘恶劣工况的局限性,提出在支架项梁与掩护梁间增加机械限位的措施和设计方法。
认为带机械限位的两柱掩护式支架今后将是最具有生命力的架型之一。
两柱淹护式液压支架是国内外广泛采用的架型,它具有结构简单,价格较低廉,操纵方便,升降速度快,稳定性好,对不稳定顶板适应性强等特点。
因而,受到广大用户的普遍欢迎。
平衡千斤顶是两柱掩护式液压支架的重要部件,对支架的性能影响很大。
我国自使用两柱掩护式液压支架以来,已有多种国内外架型出现因平衡千斤顶损坏而造小+减至小!
?
重量减轻了4邝。
提高工作面电压已是势在必行,以保证大功率强力采炽机的推广应用。
三、滚筒式采煤机发展展望到本世纪末我国煤炭产量要翻一翻,产量要达到?
亿吨,统配煤矿采煤机械化程度要达到88。
要实现这艰巨的任务,关键在于提高煤矿机械化装备水平。
据介绍到4?
年,世界井下采煤技术基本模式仍是长壁综采,主机还是滚筒式采煤机。
煤矿将出现由地面控制的少人或无人工作面,每个矿井只有一个工作面、每套综采设备将满足日产万至万吨工作面的要求。
厚煤层强力采煤机功率达到?
!
?
7,牵引力+?
一?
16,牵引速度?
4一4?
“,截深=,采高。
滚筒低转速、大截齿,高压水射流助切降尘。
电压达到以上,自动化程度将大大提高。
根据?
!
年统配煤矿总公司科技发展规划纲要要求,首先要提高综采、高档普采设备的可靠性,使工作面开机率比现在提高4?
研制大功率、高可靠性、高牵引速度的采煤机。
采煤机平均采煤量达到?
万吨不大修。
创日产万吨、月产4?
万吨、年产?
!
?
一4?
万吨的综采面。
但从我国目前情况看,达到以上要求,开展日产万吨采煤机的研制工作难度很大。
包括设备容量、生产效率、可靠性、控制技术等尚需进行大量的技术攻关。
要瞄准高生产率、高产量,对大功率、大过煤量攻关,实现一个矿井一个工作面,研制日产+?
年产4?
万吨,大功率先进采煤机。
通过“八五”攻关,采煤机水平完全可以达到国际?
年代中期水平,不仅要满足国内需要,而且还要出口创汇。
到本世纪末大功率采煤机制造水平可望跻身于世界先进行列。
升级会员 