MG100型采煤机的研制及在极薄煤层条件下的应用.pdf

收稿日期2011 －03 －31 作者简介谢德瑜 1965 － ，男，河北沧州人，高级工程师，现任冀中能源峰峰集团公司副总经理，长期从事煤矿管 理工作。 MG100/230 － BWD 型采煤机的研制及 在极薄煤层条件下的应用 谢德瑜 冀中能源峰峰集团公司，河北 邯郸056107 摘要根据煤矿薄煤层和极薄煤层赋存条件，研制开发了一种新型采煤机，介绍了新型采 煤机的结构、技术性能和技术创新点，并进行了实际应用验证。对我国薄煤层和极薄煤层开采、 煤炭资源的保护利用以及延长矿井开采寿命都具有重要意义。 关键词采煤机;结构创新;薄煤层;极薄煤层 中图分类号TD421. 6文献标识码B 文章编号1671 －0959 2011 10- 0120- 02 1概述 随着我国煤炭开采业的不断发展，中厚煤层所占的比 例在逐年减少，地质条件复杂的薄煤层、极薄煤层开采渐 渐成为各大煤炭集团的主攻方向之一。据资料显示，我国 煤炭资源的薄煤层储量在 20 以上，而产量只有 6 ～ 7。特别是我国局部地区，煤炭资源的 60 ～70 为薄煤 层。因此，薄煤层开采是影响煤炭工业全局和资源国策的 大问题。 目前国内生产的薄煤层、极薄煤层电牵引采煤机存在 机身偏长、偏厚等不足，薄煤层液压牵引采煤机存在牵引 力偏小、机身偏厚、装煤效果差等不足，因此，为解决大 倾角极薄煤层开采关键技术难题，冀中能源峰峰集团通过 充分的市场分析、调研、论证，与有关机构联合研制开发 了采高下限为 0. 7m，适于地质构造复杂的、难开采的极薄 煤层 MG100/230 － BWD 型采煤机。该机型的研发对我国薄 煤层和极薄煤层开采、煤炭资源的保护利用以及延长矿井 开采寿命都具有重要意义。 MG100/230 － BWD 型交流电牵引采煤机采用多电机驱 动，牵引方式采用交流变频无级调速摆线轮销轨式无链牵 引。截割电动机功率为 2 100kW，牵引电动机功率为 2 15kW，总装功率为 230kW，供电电压为 1140V。主要用于 厚度 0. 7 ～0. 95m，煤层倾角≤35，含有夹矸等硬煤质 f≤ 4 ，用在高档普采工作面，也可与薄煤层液压支架配套组 成综采工作面工作。 2采煤机主要结构及技术参数 MG100/230 － BWD 型采煤机整机由六大部分、三大系 统及附属组件、零件、油管、水管、电缆等组成。六大部 分为左、右牵引行走及机载电控部、机外控制箱及左、 右截割部。三大系统为液压调高系统、电气控制系统及 喷雾冷却系统。附属组件有支承组件、拖缆装置、配套 滚筒、铰接轴组件等。 2. 1六大部分 左、右牵引行走部、机载电控部共同安装在整体铸造 的主机箱体内，构成采煤机的主机体。各部分之间无连接 对接面，刚性好、强度高，日常维护简便。采煤机的牵引 行走是由牵引电动机直接驱动，经三级直齿和二级行星机 构减速后，使采煤机的最大工作牵引速度限定为 7m/min。 为了保护主机壳体，铰接部位均安装有耐磨套。 左、右截割部为整体弯摇臂结构，通过铰接副分别与 主机体铰接而形成主联接支撑，并与机身成为一体，同时 摇臂根部与调高油缸铰接。截割部由截割电动机直接驱动， 经齿轮传动减速后，将滚筒联接套的转速限定在 86. 3r/ min。为了保证检修时维护工的人身安全，截割电机设计了 离合装置，在检修时将离合装置搬到 “离”的位置。为了 将采煤机的主机体长度设计为最小，使采煤机对极薄煤层 有更好的适应性，在截割部上设计安装了调高液压系统， 调高泵由截割电机经齿轮传动驱动。 机载电控部内置变频器、主控器及相关辅助件。与变 频器配套的牵引变压器、电抗电容组件为机外载方式，置 于机外独立控制箱内。 2. 2三大系统 调高油缸安装在煤壁侧采煤机主机体的下方，分别与 主机体和截割部铰接连接，依靠它的伸缩来实现截割部的 调高。油缸的伸缩动作靠调高液压系统来控制。隔爆电磁 换向阀的中位机能是 H 型，当其处在不同阀位时，使调高 液压油进入调高油缸的不同油腔，使油缸杆伸出或缩回， 021 装备技术煤炭工程2011 年第 10 期 实现截割部调高控制。液压锁的作用之一是将油缸内的液 压油锁定，使采煤机的采高固定在调整好的位置，另一作 用是当油缸内的压力随工作阻力增大至液压锁的调定值时 自动泄压，保护油缸和油管。 电气控制方式主要由端头控制站和遥控器完成。喷雾 冷却系统由水阀、管路及喷嘴等组成，实现采煤机各部件 的冷却、外喷雾及滚筒的内喷雾等功能。 2. 3附属组件 采煤机的滚筒是完成采煤机割煤和装煤工作的直接元 件。主要由截齿、螺旋叶片、连接盘等零件组成，靠连接 盘的内四方定位，用螺栓把紧在截割部的滚筒连接套上。 支承组件安装在主机壳体上，与行走组件上的导向滑 靴一起承担整机重量。 2. 4主要技术参数 MG100/230 － BWD 型采煤机的主要技术参数见表 1。 表 1 MG100/230 － BWD 型采煤机主要技术参数 采高 范围/m 适用 倾角 截深 /m 牵引速度/ mmin －1 牵引力 /kN 滚筒 直径/m 滚筒转速/ rmin －1 机面 高度/m 过煤 高度/m 卧底 量/m 0. 7 ～1. 55≤350. 6;0. 7;0. 80 ～72000. 7;0. 9;1. 086. 30. 60. 170. 08 ～0. 23 3采煤机主要技术创新点 1短、薄的机身。机身壳体采用整体箱式铸造结构， 取消了对接，提高了机身的刚性和强度。将液压系统和牵 引变压器移至机身外，有效缩短了机身的长度，牵引行星 机构采用双浮动行星机构，减小了行星机构的径向尺寸， 从而有效减小了机身的厚度，使整机在降低机面高度的前 提下，保证了采煤机具有合适的过煤空间。 2侧臂式截割部。截割部采用“薄煤层采煤机侧臂式 截割装置”专利技术，即传动机构设置在截割部的采空区 侧，留出装煤通道，取消了输出轴的行星机构，加大了滚 筒的叶片高度，这些措施大大改善了采煤机的装煤效果。 同时将截割电机纵向布置在运输机铲煤板外侧，解决了薄 煤层采煤机截割电机挡过煤空间的问题。 3电磁失电制动器。以往采煤机的制动器均是液压制 动器，液压系统复杂，管路多，需要的壳体空间大。而该 机为了实现短、薄以适应极薄煤层开采的需要，势必将壳 体空间压缩，因此选用电磁失电制动器。 4调高液压系统。为了缩短机身长度，使采煤机对极 薄煤层有较强的适应性，打破了采煤机设计的常规思想， 将调高液压系统设置在截割部上，而不是设置在主机体上， 从而有效缩短了机身的长度。 5电控部分。采煤机采用准机载交流变频布置方式， 即将变频器布置在机身电控箱内，牵引变压器等控制元件 布置在机外，这样既缩短了机身的长度，又减少了机身上 的故障点，方便了维修。 4工业性试验 根据 MG100/230 － BWD 型交流电牵引采煤机的适用条 件，结合峰峰集团孙庄采矿公司极薄煤赋存条件以及煤层 顶底板坚硬的特点，决定在孙庄采矿公司 12465 工作面进 行工业性试验。12465 工作面 4 号煤层厚度为 0. 7 ～ 0. 9m， 平均厚度为 0. 8m。煤层厚度较稳定，无夹矸，煤质良好， 煤种优质肥煤。煤层直接顶板为 4. 0 ～ 5. 0m 石灰岩，属于 一类顶板，f 12 左右。底板为 3. 0 ～4. 0m 砂岩，f 7 ～8。 岩层倾角为 17 ～ 24，平均 20。2009 年 7 月 6 日 － 2010 年 6 月 5 日，在孙庄采矿公司 12465 工作面成功实现了开 采。工作面推进 950m，生产原煤 21. 3 万 t;平均月推进度 86m，平均月产 1. 93 万 t;最高月推进度 105m，生产原煤 2. 35 万 t，最高日推进度 4. 5m，日产原煤 1008t。按照当时 市场销售价格 960 元/t 计算，原煤综合成本 360 元/t 计算， 利税按售价 1/3 计算 产值 960 元/t 21. 3 万 t 20448 万元 利税 20448 1/3 6816 万元 利润 960 －36021. 3 －6816 5964 万元 工业性试验情况证明，应用该采煤机取得了良好的经 济效益和社会效益。 5结论 MG100/230 － BWD 型交流电牵引采煤机采用整体铸造 形式的薄机身，液压系统和牵引变压器采用机外载形式， 牵引行星机构采用双浮动结构，与低型刮板输送机配套， 实现了整体机身短、机面低。研制了电机纵摆、侧臂式布 置、无行星机构的采煤机截割部，并在滚筒后侧形成一个 装煤结构，有效解决了薄煤层采煤机装煤效果差的难题， 具有独创性。首次采用电磁失电制动器，制动力矩大，可 靠性高，适应大倾角开采。很好地解决了在稳定顶底板、 大倾角条件下 0. 7m 极薄煤层机械化的开采难题。 参考文献 ［ 1］张玉冰，刘会国，王航民，等． 薄煤层钻机式采煤机的研制 与应用 ［ J］ ． 煤矿机械，2010， 4 ． ［ 2］于秀文，王航民．水平式液压扒装机的研制与应用 ［J］ ． 煤矿机械，2002， 04 ． ［ 3］张立明，王克武，袁伟昊，等．薄煤层高产高效开采技术 ［ M］ ． 北京煤炭工业出版社，2011． ［ 4］王西林． 近距离采空区上薄煤层开采技术 ［J］ ．陕西煤炭， 2010， 2 92 ～93． 责任编辑赵巧芝 121 2011 年第 10 期煤炭 工程装备技术