采煤机现状及其发展趋势Word格式.doc
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采煤机是实现煤矿生产机械化和现代化的重要设备之一。
机械化采煤可以减轻体力劳动、提高安全性，达到高产量、高效率、低消耗的目的。
采煤机分锯削式、刨削式、钻削式和铣削式四种：
（1）锯削式采煤机即截煤机，靠安装在循环运动的截链上的截齿深入煤壁截煤。
（2）刨削式采煤机即刨煤机，靠刨刀的往复运动刨削破煤。
（3）钻削式采煤机靠钻头边缘的刀齿钻入煤体，由钻头中部的破煤刀齿将中部的煤体破碎。
（4）链式采煤机整机由牵引部、电动机、（专用防爆水冷式电机）、截煤部连接组成。
体积小、重量轻，噪音小、防尘效果好，使用安全可靠。
2.1链式采煤机
本机使用于一般中、小型矿井下缓倾薄煤层﹑极薄复合煤层采煤工作面开切底槽，达到掏槽落煤的作用。
本机可在周围环境空气的甲烷、煤灰、硫化氢、二氧化碳等含量不超过《煤矿安全规程》所规定的安全含量的矿井中使用。
本机使用于复杂煤层的开采，可在采高0.30米以上工作面开切底槽之用。
适宜截煤层硬度f≤4°
工作面。
适宜沿煤壁底板倾斜角度a＜25°
电器部分具有一定的防爆性能，电机冷却方式为水冷。
本机比较手工采煤能提高煤块率，节省开采时间，是开采极薄复合煤层代人工掏槽落煤的设备。
使用本机完成机械掏槽作业，改变采煤工作面采用手工掏槽作业的落后工艺，减轻工人劳工生产率，与炮采工艺相比改善了采煤工人的劳动安全生产条件，确保采煤工作面正规循环作业，增加块煤率，为薄煤层机械化采煤提供了一种使用装备。
2.2铣削式采煤机
靠滚筒上的截齿旋转铣削破煤。
20世纪初开始应用截煤机；
40年代出现了深截式联合采煤机；
50年代初期出现了浅截式滚筒采煤机，生产能力和对顶板的适应性都有很大提高，60年代研制成双滚筒采煤机，使生产情况得到进一步改善。
中国在1949年以前很少用机械采煤。
50年代开始使用截煤机和深截式联合采煤机，60年代开始使用浅截式滚筒采煤机，70年代初在一些矿区开始使用浅截式双滚筒采煤机，机采产量不断提高。
70年代以来，采煤机不断改进,如采用大功率水冷电机来提高生产能力,开采厚度较大的坚硬煤层；
采用粗齿滚筒提高块煤率；
采用无链牵引减少机械事故并适应长工作面多台采煤机同时作业等。
2.3截煤机
机械化掏槽的机器，用以增加爆破自由面，提高爆破效率，有圆盘式、截杆式和截链式三种。
钢丝绳两端分别固定在锚柱和截煤机的绳筒上。
工作时绳筒转动，将截煤机拉向前进，速度为0.25～1.1m/min。
牵引钢丝绳长25m，每前进20～25m需移置锚柱。
截煤机不能直接落煤，在工作面上需增加爆破落煤的工序，已被滚筒采煤机代替。
2.4滚筒采煤机
一种铣削式浅截深采煤机，由截割部分、牵引部分和动力部分组成。
截割部分包括工作机构和减速器，牵引部分包括行走机构（链轮、牵引链及其拉紧装置）和液压传动装置，动力部分包括电动机和电气控制箱。
另外，还有辅助装置，包括底托架、电缆架、喷雾装置和信号照明等设备。
滚筒采煤机适于在煤层厚度变化小、无夹石、地质构造简单、煤层倾角15°
以下、顶板易于管理的条件下使用。
倾角较大时，需装防滑装置。
滚筒采煤机骑在可弯曲刮板输送机上工作，沿工作面往返运行。
螺旋式滚筒上装有按一定规律排列的截齿。
滚筒转动时，截齿按一定顺序在煤体上先后截出很多沟槽，使沟槽之间的煤体破落，通过滚筒旋叶和弧形挡煤板装入输送机。
滚筒直径为测量到截齿齿尖的截割直径，各制造厂有各种不同的系列，根据采高选定。
滚筒宽度相当于截深，有0.6、0.8、1.0、1.2m等几种规格。
滚筒采煤机分单滚筒和双滚筒两种：
（1）单滚筒采煤机
进刀方式有三种：
①先进刀后移机头，一般采用斜切进刀，这种方式简单易行，但进刀时间长；
②先移机头后进刀，能充分利用工时，但开缺口工作量大；
③进刀同时移机头，进刀简单，时间短，但需强力推移输送机的设备。
割煤方式有两种：
①单向采煤，采煤机上行进一刀割煤，下行装煤。
优点是能充分利用机器装煤，效率高，但工作面割一刀时间长，顶板悬露时间长，一般适用于顶板稳定、采高较大、装余煤量大的煤层。
②双向采煤，往返各进一刀。
优点是能提高工时利用率，工作面生产能力大，支护顶板及时，工序紧凑，但采高大时清浮煤工作量大。
（2）双滚筒采煤机
一次采全厚，采煤机两端各有一个滚筒。
前滚筒在上割顶煤，后滚筒在下割底煤。
两滚筒一般相背旋转，司机左侧滚筒用左螺旋，司机右侧滚筒用右螺旋。
也可相向旋转，司机左侧滚筒用右螺旋，司机右侧滚筒用左螺旋。
一般采用双向采煤，先进刀后移机头的斜切进刀方式；
也可采用进刀同时移机头的正切进刀方式。
2.5刨煤机
一种刨削式浅截深采煤机。
刨煤机有两种：
①动力刨煤机，靠刨刀对煤体冲击破煤，存在问题较多，至今仍在研究中；
②静力刨煤机，靠刨刀对煤体静压力破煤，分拖钩式、刮斗式和滑行式三种。
中国目前多用拖钩式刨煤机，习称煤刨，由安装刀架的刨体和左右撑板组成，刨刀对称地分布在刨体上。
为保证刨煤时煤刨稳定，应将煤刨底盘压在输送机溜槽下面。
煤刨用锚链牵引，沿工作面往复运动落煤,一次刨深50～125mm。
刨速大于输送机链速的刨煤机，叫快速刨煤机。
刨煤机宜用于顶底板稳定、煤质较软、地质构造简单的薄煤层和中厚煤层。
采煤机的组成及各部分的作用
采煤机由电动机、截割部、牵引部、辅助装置等组成。
电动机给采煤机提供动力，截割部完成落煤、装煤，牵引部使机器行走，辅助装置包括喷雾装置，防滑装置，拖拽电缆装置等，用来保证采煤机安全可靠的工作。
图2.2单滚筒采煤机的构成
1-挡煤板；
2-螺旋滚筒；
3-摇壁减速器；
4-固定减速器；
5-牵引部减速器；
6-主链轮；
7-辅助链轮；
8-电动机；
9-电缆架；
10-锚链；
11-底托架；
12-输送机槽
3．国外煤矿采煤机械发展概况
八十年代以来，世界个主要产煤国家为了适应竞争的需要和弥补石油能源短缺的局面，大力发展采煤机械不断的提高采煤工作面机械化水平，近年来国外的采煤机械发展很快，虽无重大变革性突破，但在开采方法，产品结构、电气控制等方面有不少动向值得重视。
3.1国外采煤工作面现状
自从综采技术推广以后，较先进的产煤国家大体每10年工作面日产量水平翻一番。
表3.1-1为世界主要产煤国家和地区综采工作面的最高产量世界纪录。
此外，英国、德国、波兰等国在不断提高工作面单产的基础上，努力削减工作面个数。
世界主要产煤国家和地区矿井和工作面技术经济指标见表3.1-2。
现在过外高产工作面集中在采高2.5~3.5m贮存条件良好的中厚煤层。
在西德，在推行工作面的大型化，现在已从140m增加到240m。
应该过的工作面经济长度为250m。
但是，工作面长度的增加使刮板输送机链条的重量增加，从而减低效率。
最近，国外有些资料又在重新评价加长工作面的方法，认为将来不一定要一味的加长。
因而有出现因地制宜的制定工作面长度标准化的趋势。
表3.1-1采煤工作面产量世界纪录
年份
日产最高纪录（t）
平均日产量
产量
国别
1960
1000
英国
500～600
1965
4500
捷克
1000～1500
1970
7000
波兰
2000～3000
1975
11000
南非
3000～4000
1977
13446
中国开滦
4000～5000
1980
18000
美国
5000～6500
1984
21951
6000～7000
1985
15600
澳大利亚
5000～8000
22000
6000～8000
1987
24400
7000～10000
1988
25000
8000～10000
表3.1-2世界主要产煤国的工作面技术经济指标
国家和地区
原煤总产量（Mt）
采煤机械化程度（%）
井工效率（t/工）
井百万吨死亡率
综采面数
综采比重（%）
综采面工效（t/工）
综采面平均日产（t/d）
965
90
14
0.12
102
25
126
3700
中国
928
55
1.05
209
29
16.1
1100
苏联
762
85
2.3
1.0
1300
75.1
680
255
86
4.2
0.46
439
88.4
1320
德国
280
99.6
8.97
0.17
175
49
3250
224
100
17.9
0.11
19
26
171
4327
印度
179.1
1.01
0.07
8
176
6.5
0.3
17
22
4000
146
99
4.85
0.1
386
97
36.5
1610
3.2国外采煤技术发展趋向
3.2.1开采技术方面
（1）加强科学管理，合理组织生产，提高设备利用率，以达到高产高效目的。
（2）矿井规模根据煤层的贮存条件，有的可达8～10百万吨/年，每个矿井只设计一个长壁（后退式）采煤工作面，其工作面长度200～250m，走向长度1500～2000m。
（3）矿井通风 日产3～4百万吨的工作面的通风降温、降尘将是必须解决的问题。
据估算对于沼气井工作面采煤时，通风量约40～50m3/s,在3～4m采高的工作面风速约5m3/s左右。
如瓦斯涌出量较高时，应加强预抽、排放等措施。
也可以适当提高风速，法国认为高产工作面风速可达8m3/s。
（4）矿井监控工作面的全部设备将采用自动化监测系统。
利用计算机和各种传感器将全部运行工况采集显示记录并传输到地面。
同时，也对设备的健康状况进行完善准确的诊断和预报。
即使出现意外故障也可通过计算机的专家系统进行判断查找。
（5）采煤机械和系统仍是现有模式，即双滚筒采煤机、铠装可弯曲输送机、液压支架、可伸缩胶带输送机、连续采煤机等。
但功率、速度、容量和能力将进一步加大，自动化和联动化程度将大大提高。
3.2.2采煤机械
（1）大功率化采煤机的功率将达到1100～1500kW,以电牵引为主。
（2）提高切割速度一些产煤国以14～16M/min的切割速度为目标。
与滚筒采煤机配套的机械设备的相互关联性，寻找出适当的切割速度。
切割滚筒的切割深度也在逐步增加。
如今在澳大利亚，切割深度1.0m很普遍。
（3）滚筒与截齿的研究据美国报道，他们开发了一种通风滚筒，装有从滚筒中心部集尘的空心椎体喷水装置，其降尘效果是以前空心轴通风的3倍。
为了降尘、减少截齿的消耗，国外还在积极研究高压喷水技术。
高压水喷洗截齿表面对降低截齿消耗和减少煤尘有较明显的效果，但对截割的效果较小。
据美国和澳大利亚研究报道，喷水压力在200baf时效果最佳，当超过200baf时，效果没有大的差别。
据研究表明，瓦斯初始发火可能是在截齿后方15～40mm范围内发生，所以喷嘴应设在截齿后方12～37的区间喷水。
为了提高负载能力，西德正在进行球状体滚筒的研究。
这几年，世界各国采用圆柄截齿增多，尽管增大了负荷，但可提高截齿增多，经管增大了负荷，但可提高截齿的使用寿命，在澳大利亚夺金精钢石截齿一实验成功，这意味着应用高压喷水和夺金精钢石截齿将有可能增加。
（4）电牵引采煤机的研究，近年来，世界各国电牵引采煤机发展很快，这是采煤机发展的一个新的动向。
4．国内采煤机械的发展状况
新设计的滚筒采煤机几乎都采用多电机横向布置;
取消底托架;
各大部件间采用液压螺栓、哑铃销、偏心锁紧螺母等联接,以构成采煤机的机身,左、右摇臂通过销轴铰接在机身的两端。
大力开发电牵引采煤机。
装机功率1000kW以下的电牵引采煤机已逐步走向成熟,且形成系列,装机功率1800kW电牵引采煤机在研制中。
目前国内使用的交流电牵引采煤机的电牵引调速系统主要有3种:
即交流变频调速系统、电磁转差离合器调速系统和开关磁阻电机调速系统（简称SRD）。
在这3种交流电牵引调速系统中,交流变频调速技术在采煤机的应用已逐步走向成熟并具有发展潜力;
电磁转差离合器调速技术本身比较成熟,但是在采煤机的应用存在低速性能等问题。
从目前来看,交流变频调速技术和SRD技术应该是未来采煤机应用的主要方向。
我国经济型综采和高档普采的主要机型为MG200,目前在册近千台，该机型由于功率偏小、过断层能力差、结构上的局限性等,而需要改进以至换代。
为此,近年来进行了MG200采煤机的换代设计。
现已完成的MG150/375W型及MG160/375W采煤机均可作为MG200的换代产品,使用中已取得良好效果。
该换代产品在配套尺寸不变的情况下,将装机功率由200kW提高到375kW,其结构更为简单,即3个电机横向布置,150（160）kW的左、右截割电机分别布置在左、右摇臂内,两段或三段式机身通过液压螺栓联为一体,左、右截割部通过销轴铰接在左、右牵引行走箱上,其生产效率、截割能力大大提高,使用更为方便。
特殊机型采煤机的发展与应用。
如天地科技股份有限公司上海分公司开发的MG250/3002NWD型电牵引短壁采煤机,可用于急倾斜特厚煤层水平分层放顶煤开采;
“三下一上”采煤;
煤柱和边角煤回收;
短壁工作面双巷或单巷开采;
长壁面开机窝;
煤巷掘进等。
再如,新汶矿业集团从乌克兰引进螺旋钻式采煤机已成功用于各种难采煤层。
1台螺旋钻机仅需3～4人在工作面回采巷道内操作,月产6000t以上,实现了真正的无人工作面安全生产。
5．采煤装备的发展趋势
采煤装备是煤炭工业的专用产品，其技术发展必须满足煤炭工业发展的需要，煤机企业必须根据煤矿生产的需要发展煤机产品。
我国煤炭资源的特点是煤炭资源薄、厚煤层共存，“三下”（建筑物下、铁路下、水体下）压煤量大，矿井回采率低等实际情况，因此必须把发展薄煤层和厚煤层、长壁和短壁开采的技术与装备结合起来，以全面提升煤炭开采水平。
一是发展大功率、高强度、高可靠性的综采工作面机电一体化、自动化关键技术与装备，使综采工作面成套技术装备生产能力从目前的日产3000吨～5000吨提高到万吨以上。
二是开发和应用具有全自动化功能的薄煤层强力刨煤机开采成套技术与设备，提高我国薄煤层开采水平。
三是研究开发短壁机械化开采技术与成套设备，提高大中型矿井资源回收率。
5.1短壁开采工艺技术及装备随着大规模粗放性开采，适合长壁开采的煤炭资源日益减少，但长壁开采后的残留煤柱、不能布置长壁的残采煤区、不规则块段等煤炭储量却在逐年上升，一些城市和村镇的建筑物下、铁路下、水体下（以下简称“三下”）压煤量也很大。
另一方面，处于矿区煤田的边缘地带、小的地质构造附近、露天煤矿边坡下压煤，均不能用正常的长壁开采技术来回收，全国范围内达近百亿吨，目前的做法是弃之不采，白白丢掉，这个资源的浪费是惊人的。
因此，短壁开采技术在我国将有很大的发展空间。
为满足即适应短壁开采，又可快速掘进的需求，将需要开发出能够进行横轴与纵轴切割方式互换的用于半煤岩巷道掘进和煤巷快速掘进的掘进机；
短壁开采离机遥控操作系统、连续运输系统及短壁工作面通风安全问题等。
5.2薄煤层开采技术与装备。
在我国薄煤层资源不仅分布广泛，且煤质较好，一些省区薄煤层储量比重很大，如四川省占60%，山东省54%，黑龙江省占51%，贵州省占37%，其他产煤省份如山西、内蒙、河北、吉林等也有丰富的薄和较薄煤层资源。
搞好薄煤层机械化开采对于煤炭资源保护和利用，对于延长矿井开采寿命和实现高效开采都具有重要意义。
纵观国外薄煤层采煤机、刨煤机的发展情况，大功率高可靠性薄煤层采煤机、刨煤机是采煤机械发展的一个趋势。
国外薄煤层采煤机总装机功率已超500kW，刨煤机总装机功率已达2×
400kW。
我国的MG200/450-WD型采煤机功率为450kW，刨煤机最大功率为2×
200kW，相比之下有较大的差距。
5.3机电一体化、自动化煤矿开采技术装备应用电力电子驱动、传感检测、计算机与自动控制、机械--电气一体化设计等技术研究开发煤矿新一代采掘、运输、提升等新型开采设备将不断涌现。
这些设备总体结构实现机械-电气-控制操纵一体化设计，具备了工况自动监测监控功能，传动系统采用了程序控制调速和软启动。
煤矿机械机电一体化新型技术装备总体结构更加合理，在煤矿井下狭小的作业空间中工作更加可靠、维修更加方便；
配备了更大功率的驱动系统，生产能力大幅度提高；
在操纵和性能上实现了程序控制、离机遥控、自动监测监控，使煤矿传统的采掘、运输等设备功能内涵发生重大突破，为生产过程的自动化控制奠定基础。
5.4综合机械化采煤工作面无人自动化生产技术在工作面采煤机、刮板输送机、液压支架等设备实现单机自动控制功能的基础上，采用红外线引动、位置速度检测、计算机集中控制等方式，使采煤机、刮板输送机、液压支架等设备自动完成割煤、运输、液压支架移设和顶板支护等生产流程，实现了工作面自动化生产。
工作面顺槽计算机还可以通过矿井通讯线路、光纤等介质经Intranet网络和矿井及上部管理层实现信息交流与通讯控制。
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