采掘机械课件.第六章

第六章其他类型采煤机主要内容：第一节连续采煤机第二节刨煤机重点：连续采煤机和刨煤机的结构特点及适用条件难点：连续采煤机和刨煤机的结构第一节连续采煤机一、连续采煤机的发展及在我国的应用1949年美国利斯诺公司：第一台连续采煤机。20世纪60年代之前，主要用于房式或房柱式采煤；60年代之后，推广应用于长壁采煤准备巷的快速掘进中。1979年我国开始引进连续采煤机，主要机型：JOY12CM-9B型连续采煤机、MK-22型薄煤层连续采煤机等，先后在大同大斗沟煤矿、大同姜家湾煤矿、鸡西小恒山煤矿等矿区进行了试验。引进初期以单机为主，由于没有考虑到设备的成套性，只引进了主机，所以出现了设备不配套，备件供应困难等问题，再加上掘进巷道断面偏小，维护管理技术跟不上等原因，目前这些设备多数已经不再使用。20世纪90年代后期，我国的连续采煤机以配套引进为主，用于房柱式开采和长壁工作煤巷掘进，取得了优异的技术经济指标。例如，自1995年开始，神东矿区将连续采煤机及配套设备应用短壁开采和煤巷掘进，结合神东煤层实际条件，将连续采煤机短壁机械化开采技术不断改进和完善，形成了具有神东特色的连续采煤机短壁机械化开采模式，实现了工作面落煤、运输及回收煤柱等各工序的机械化作业，为不适合采用长壁机械化开采工艺的煤矿提供了一种高效、安全、成套的采煤技术，作为长壁采煤技术的重要补充，在神东矿区煤炭开采中发挥着重要作用。目前神东矿区连续采煤机在用台数达30多台，主要用于巷道掘进和短壁机械化开采。二、连续采煤机的工作原理和工作方式1.连续采煤机的工作原理连续采煤机的工作原理如图6-1所示。截割滚筒上装有按一定规律排列的镐形截齿，有的截割滚筒上还装有同步运动的截割。作业循环开始，截割机构的升降液压缸将截割滚筒举到要截割的高度。行走履带向前推进过程中，旋转的截割滚筒切入煤层一定深度（即截深），然后，行走履带停止推进，再用升降液压缸使滚筒向下运动到底板，即可切割出宽度等于截割滚筒长度、厚度等于截槽深度的弧形条带煤体。目前，连续采煤机的截割滚筒长度大多数为3.3m，由于它的截割臂只能上下运动而不能左右摆动，所以一次只能截割3.3m的宽度。图6-1连续采煤机工作原理2.连续采煤机的工作方式（1）铲装板处于停放或飘浮的位置，截割臂处于半举升状态。从工作面一侧向前移动机器至与工作面煤壁接触，再举升起截割至需要的高度，打开喷雾水阀，再开动截割机构电动机，并开动湿式除尘器风扇电动机。（2）降下稳定靴稳定机器，随后开动机器向工作面煤壁掏槽392～558mm，然后操纵多路换向阀手柄使截割滚筒向下截割整个工作面的高度。（3）提起稳定靴，使截割滚筒沿底板截割，机器后退约490mm，以修整底板。（4）升起截割臂至顶部，沿顶板截割，机器前进修整顶板，至切入煤壁掏槽深392～558mm，再向下截割工作面高度大约一半。（5）将机器的截割滚筒从掏槽位置向后退，并将输送机机尾放置于梭行矿车的输送机上面，开动机器的装运机构电动机，再向前移动，装载已截割下来的物料，装完后降下稳定靴，继续对剩下的工作面端头煤壁进行截割装载。当梭行矿车装满后，关掉装载机构电动机，提起稳定靴倒车，并用截割滚筒整平底板，然后举起截割臂至适当高度，准备下一个作业循环。图6-2连续采煤机的作业循环三、连续采煤机的结构特点（1）多电机独立驱动。一般用6～7台电动机，分别为截割、装运、行走和液压等系统提供动力。机械传动系统简单，电动机及减速器都装在机架外侧易于拆装的地方，便于排除故障及进行维护。（2）横轴式滚筒截割机构。截割滚筒横向布置，由左、中、右三段组成，中部滚筒可用截割链代替。螺旋滚筒上装有镐型截齿用以截煤。用两台电动机同时驱动滚筒，它们固定在悬臂上，可纵向或横向布置。电动机、减速器和滚筒一起随悬臂上下摆动。（3）耙爪及刮板链装运机构。耙爪装载机构经刮板转载机直接将煤卸入梭车。耙爪及刮板链由同一台或两台电动机驱动，链速一般为2m/s左右。转载机溜槽较低，槽底装有可更换的抗磨合金条。转载机尾部可上下升降和水平摆动，其摆角从中心向两侧各45o。（4）履带行走机构。可用两台直流或交流电动机经减速器分别驱动两条履带。直流电动机由可控硅整流装置供电，可无级调速。交流电动机用三速电机，可得到高、中、低三种行走速度。（5）开式液压系统。普遍采用油泵和油缸组成的开式液压系统，常采用齿轮泵或转子泵，系统压力为10～15MPa左右。机器上还装有大型油箱、自动注油及外接液压源等装置。（6）完善的机械保护装置。截割电动机上装有摩擦离合器或闸瓦离合器；装运电动机的减速器中装有摩擦离合器，对电动机及其传动系统进行过载保护；行走电动机上装有液压盘式制动器，当向上倾斜截煤时，将机器固定在工作面，或者动力中断时防止机器下滑。所有电动机均为水冷式。四、12CM18-10D连续采煤机（一）总体结构结构：如图6-3所示，12CM18-10D型连续采煤机主要由截割机构、装煤机构、履带行走机构、液压系统、电控系统、冷却除尘系统及安全保护装置等部分组成。特点：机架整体布置紧凑，驱动动力均为电动机而未采用液压马达，因而传动效率较高，故障率相对较低，而且所有的电动机均布置在易于拆装的外侧，方便维修和更换。操作上也十分方便和安全，既可手动也可离机遥控。在启动过程中，顺序控制严格，安全可靠，并有操作显示屏进行操作步骤显示和故障显示，避免了带隐患进行工作，更不会误操作。易发生过载的传动系统中装设有安全离合器和扭矩轴。辅助装置还设有瓦斯监测、湿式除尘和干式灭火装置。两台截割电动机横向布置在截割臂的两侧，通过减速器将动力传至截割链及左右截割滚筒。图6-312CM18-10D型连续采煤机1-电控箱；2-左行走履带电动机；3-行走履带；4-左截割滚筒电动机；5-左截割滚筒；6-右截割滚筒；7-右截割滚筒电动机；8-装运机构电动机；9-液压泵及其电动机；10-右行走履带电动机；11-操作把手；12-行走部控制器；13-主控站；14-输送机升降液压缸；15-主断路器；16-截割臂升降液压缸；17-装载机构升降液压缸；18-装载机构；19-稳定液压缸；20-运输机构；（二）主要技术参数采高2.657～4.420m生产能力8～23t/min截割功率2×140kW总装机功率448kW卧底量205mm重量55.384t机器外形尺寸（长×宽×高）10.843×3.3×(1.473～4.420)m截割滚筒宽度3302mm截割滚筒直径915mm截割滚筒转速59r/min装载机构型式扒爪刮板输送机链速2.44m/s刮板输送机槽宽610mm刮板输送机摆角±45o最小卸载高度780mm最大卸载高度2068mm履带行走速度0～4.1m/min（三）传动系统12CM18-10D型连续采煤机的传动系统如图6-4所示，图a为截割机构传动系统，图b为装载机构传动系统，图c为牵引机构传动系统。（四）截割机构12CM18-10D型连续采煤机截割机构由截割臂、左右截割滚筒、截链及张紧装置、减速器、电动机及其安全保护装置等部件组成，如图6-5所示。1．截割滚筒、截割链及其张紧装置截割滚筒是铸焊结合的筒形构件。截割链由合金钢链节板、销轴、挡销组成。截割链张紧装置如图6-6所示。2．减速器：截割机构减速器结构，如图6-7所示。3．机械安全保护装置：12CM18-10D型连续采煤机截割机构传动系统中装有两套机械安全保护装置，即安全摩擦离合器和扭矩轴。。图6-712CM18-10D型连续采煤机截割机构减速器1～8-直齿圆柱齿轮；9-链轮（五）装载运输机构12CM18-10D型连续采煤机的装载运输机构由装载机构和刮板输送机构组成，如图6-8所示。装载运输机构用一台45kW交流电动机驱动一台减速器，置于铲装板5右侧的框架内。1．装载机构装载机构主要由装载装置、铲装板、液压缸、减速器、电动机、左右扭力臂等组成。装载装置主要有两种形式，即扒爪式（如图6-9）和拨盘式（如图6-10）。2．转载机构3．减速器：减速器由一台交流电动机驱动，横置于铲装板右侧下方，其结构如图6-12所示。转载机是一台单链刮板输送机，主要由机头链轮轴、刮板链、尾滚筒组件、紧链装置、机尾摆动液压缸、多伸缩升降液压缸和前段、中段及后段机槽等组成，其作用是将装载机构装入机槽的物料运至机器后端然后卸载到其他运输装置。转载机构的结构如图6-11所示。图6-8装载机构1-扭力臂；2-升降液压缸；3-挡板；4-电动机；5-铲装板图6-10拨盘式装载装置1-圆盘；2-弧形耙杆；3-压盖；4-铲装板；5-单链刮板输送机主轴图6-11转载机构1-中段机槽；2-回转盘；3-弹簧钢板；4-后段机槽；5-顶杆；6-横梁；7-导槽角钢；8-水平摆动液压缸；9-凸轮；10-回定支承凸轮；11-垂直铰轴；12-防护板；13-升降液压缸铰轴；14-尾滚筒（六）履带行走机构履带行走机构由左右对称的两条履带部件构成，主要由直流电动机、减速器、驱动链轮、履带链、履带架及张紧装置等组成，如图6-13所示。图6-14为履带张紧装置，它由托辊、转轴、液压缸、柱塞和浮动密封等组成。（七）主液压系统12CM18-10D型连续采煤机的主液压系统由双联齿轮泵、液压缸和操纵控制阀组等部分组成，如图6-15所示。1．截割臂升降回路截割臂升降的执行机构为两个双作用液压缸R1，可实现截割臂的升降、固定及维检时抬起机器前端等功能。2．稳定靴控制回路稳定靴装设在机器后部输送机的下方，由一个倒置的双作用液压缸R2、靴板及铰轴等构成。3．铲装板控制回路铲装板控制的执行机构为两个单作用液压缸R3，可实现铲装板的升降、固定和沿巷道底板的浮动。4．输送机升降控制回路输送机升降控制的执行机构为两个多级伸缩液压缸R4，液压缸R4为三级，总行程为454.15mm,能够实现输送机升起和下降。5．输送机摆动控制回路输送机摆动控制的执行元件为双作用液压缸R5，对输送机的后段实现左右各450的摆动运动。图6-1512CM18-10D型连续采煤机主液压系统R1-截割臂液压缸；R2-稳定靴液压缸；R3-装煤铲装板液压缸；R4-输送机升降液压缸；R5-输送机摆动液压缸1、2-双联齿轮泵；3-分配阀；4、15-滤油器；5、14-顺序阀；6-多路换向阀；7-载荷锁定阀；8、12-单向阀；9-卸荷阀；10-安全阀；11-手动闸阀；13-溢流阀；16-冷却器（八）辅助液压系统辅助液压系统如图6-16所示，主要控制连续采煤机除尘器的供水、泥桨泵液压马达及行走履带减速器的液压盘式制动闸的供油。图6-1612CM18-10D型连续采煤机辅助液压系统1、2-液压泵；3-滤油器；4-减压阀；5-二位四通电磁阀；6-二位四通液控阀；7-二位二通液控阀；8-减压阀；9-顺序阀；10-安全溢流阀；11-液压马达；12-泥桨泵（九）冷却喷雾及除尘系统冷却喷雾系统的作用是以一定流量和压力的洁净水冷却电动机、控制器、后喷雾除尘，并向湿式除尘器供水。当供水流量低于21L/min、压力低于1MPa时，截割机构的电动机不能启动。在截割过程中，如果水的压力低于0.827MPa或流量低于17L/min，截割电动机会自动关闭。喷雾除尘共有17个直径为1.5mm的喷嘴，其中左右截割滚筒各布置3个，左右截割滚筒端盘各布置1个，截割臂上布置2个，截割链上布置2个，右侧铲装板布置3个，湿式除尘器布置2个。12CM18-10D型连续采煤机配置有一套TJM-1301型湿式除尘器，对工作面含尘气流进行强制性吸出，配合工作面压入式通风组成通风除尘系统。五、几种连续采煤机的技术特征表6-1国外引进的部分连续采煤机技术特征型号项目LN80012CM-111036RBML-22截割高度（m）机器长度（m）机重（t）生产能力（t/min）1.4～1.510.44910～151.6～3.110408～121.4～3.7105212～180.81～1.311298.1工作机构滚筒直径(mm)滚筒转速(r/min)截割速度(m/s)103544.662.98～3.58914532.583837.691.63～3.0660～914692.39～3.3装载机构型式转速(r/min)耙爪54耙爪50耙爪螺旋转载机构宽度(mm)高度(mm)转速(m/s)摆角610.762032.33±45°7622031.9±45°7621252.39±45°6101272.0行走机构推进速度(m/min)调动速度(m/min)接地比压(MPa)0～17.70.164.5716.70.1723.516.70.1612.112.50.118电动机截割(KW)装载(KW)行走(KW)油泵（KW）总容量（KW）120×226×249×23042089×24426×23733182×25226×23430286×2172六、连续采煤机的配套设备（一）运输系统及其设备1.半连续运输系统及其设备在中厚煤层中主要采用由运煤车、给料破碎机和可伸缩带式输送机组成的半连续运输系统。运煤车有电缆式运煤车、蓄电池运煤车和内燃机运煤车三种形式。给料破碎机是运煤车和可伸缩带式输送机之间的中间环节设备，主要作用是破碎和转载，一般采用自行式给料破碎机。可伸缩带式输送机的运输能力根据主机生产能力和运煤车的能力确定，在薄煤层中必须使用特低型带式输送机。连续采煤机的配套设备有工作面运输设备、顶板支护设备、辅助作业设备和工作面供电设备。这些设备与主机组成了既适合房柱式开采,又适合煤巷多头掘进的新型采掘设备.2.连续运输系统及其设备为了解决运煤车换车时造成的生产间断问题，可采用由几台自移式刮板输送机或带式输送机串接组成的连续运输系统。这些自移式输送机紧跟在连续采煤机后面，承接卸载的煤炭，并直接运到可伸缩带式输送机上。这种运输系统在薄煤层中使用很普遍。（二）顶板支护及其设备在掘进巷道时，全部采用锚杆支护，使用自行式锚杆机或手持式锚杆机完成钻孔和安装锚杆两道工序。在回收煤柱时，则采用履带行走式液压支架或单体支柱，将采煤工作面与采空区隔开，为连续采煤机提供作业空间。（三）辅助作业设备辅助作业设备有自行式胶轮铲车、挖沟机、通风和喷雾降尘装置。表6-2是连续采煤机工作面配套设备的一个典型范例表6-2连续采煤机工作面配套设备设备名称单位数量使用地点及用途连续采煤机台1工作面掘进或回采煤炭锚杆机台1工作面支护顶板履带行走式支架台2工作面支护顶板连续运输系统套1工作面、顺槽运煤铲车台1工作面、顺槽运料给料破碎机台1运输顺槽破碎大块煤、转运煤炭运煤车或梭车台2工作面运煤第二节刨煤机一、刨煤机的工作原理图6-17表示刨煤机的工作原理。刨煤机采用刨削的方式落煤，并通过刨头的犁形斜面将煤装入工作面输送机。刨头1、刨头传动装置2、牵引锚链4等是刨煤机的主要组成部分。二、刨煤机的特点及适用条件1．刨煤机的特点与滚筒采煤机相比，刨煤机一般具有以下优点：（1）刨煤机的截深很浅，一般为50～100mm，因此可以充分利用煤层的压张效应，故刨削力及单位能耗小，煤的块度大，煤尘小。（2）结构简单、可靠，工人可在顺槽控制台进行操作，不必跟机行走，大大减少了工人的劳动强度，有利于工人身体健康和人身安全。（3）刨煤机的驱动装置位于工作面两端，刨头可以 设计 领导形象设计圆作业设计ao工艺污水处理厂设计附属工程施工组织设计清扫机器人结构设计 得很低(约300mm)，有利于实现薄煤层、极薄煤层机械化采煤。（4）刨煤机装煤效果好，瓦斯析出均匀，有利于改善工作面通风。（5）静力刨煤机本身一般不带动力，其上无“电、风、水”等管线，简化了工作设备，有利于工作面管理。但与滚筒采煤机相比，刨煤机又有以下缺点：对煤层顶、底板等地质条件的适应性不如滚筒采煤机；调高比较困难；开采硬煤层比较困难；刨头与输送机和底板的摩擦阻力大，效率较低。2、刨煤机的适用条件(1)节理发达的脆性煤，不粘顶煤最好。刨煤机要求煤层含硫化铁的块度小，且含量不高，或其分布位置不影响刨头工作。(2)一般要求顶板中等稳定，顶板允许裸露宽度为0.8～1.1m，时间为2～3小时，且伪顶不大于200mm。要求底板较平整，没有底鼓或超过7°～10°的起伏。(3)煤层沿走向及倾斜没有大的断层和褶曲。断层落差为0.3～0.5m时，可以用刨煤机开采；落差大于0.5m时，应作超前处理。(4)刨煤机一般适用于开采0.5～2.0m厚的缓倾斜煤层，层厚1.4m以下及倾角15°以下的煤层条件对刨煤机最为有利。三、刨煤机的结构组成1．刨煤部分刨煤部分是刨煤机的主要工作机构，具有区别于其他采煤机械的重要技术特征。它由刨头、牵引刨头的刨链、导护链装置以及带动刨链的动力传动装置等部分组成。2．运煤部分运煤部分由刮板输送机、挡煤板、刨链的导护链装置(导链块、护链罩)、推移梁、防滑梁等部件组成，其作用是将刨煤机刨下来的煤运出工作面，同时固定刨煤部分的导护链装置。推移梁在工作面两端，防滑梁在工作面上端。3．推进部分由推移千斤顶和供液系统组成。其作用是逐步推移输送机，使刨头获得新的截深。4．电气控制部分由供电装置和控制装置组成。供电装置又由变压器、起动器及若干保护装置组成，可在工作面两端供电，也可以一端供电。控制装置主要用于控制刨头、输送机及泵站相互间的配合，可以全部集中控制和部分集中控制，也可以分散控制，一般采用全部集中控制方式。有的刨煤机组电控装置还配置了计算机监控系统。5．防尘、信号系统工作面防尘喷雾是指刨头刨煤处自动喷雾，一般通过集中控制箱中的行程指示器与刨头接近处的喷雾开关来控制喷雾的。工作面信号系统用来保证机组运行和人身安全,有的与工作面监视系统相结合。四、刨煤机结构类型1.静力式刨煤机静力式刨煤机的刨刀不带动力，切入煤壁的刨头完全靠牵引链的拉力将煤刨落下来。在刨头刨煤过程中，刨头始终与煤体接触。因此，煤质越硬，所需要的牵引力就越大，对牵引链的强度要求就越高。静力式刨煤机按刨头在输送机上的支撑导向方式的不同，又有拖钩刨、滑行刨及滑行拖钩刨三种类型。2.动力式刨煤机动力式刨煤机则是利用装在刨头上的动力装置（如激振器、高压水细射流等）使刨刀产生冲击力或通过高压水的切割将煤破落。五、拖钩刨煤机1.拖钩刨的原理及特点图6-18所示是拖钩刨煤机的原理图。刨头1与掌板3联接为一个整体。为了使刨头在刨煤过程中保持稳定，避免翻倒，要将掌板3压在输送机溜槽下面。牵引链2从输送机的采空侧绕过传动装置7的链轮后固定在掌板3的两端图6-19拖钩刨煤机结构1-牵引链；2-导链架；3-推进油缸；4-驱动装置；5-输送机；6-刨头2.拖钩刨的结构拖钩刨煤机的结构如图6-19所示。在SGW-40型刮板输送机5的机头和机尾槽靠采空区一侧，各有一套由40kW电动机、液压联轴器和减速器组成的驱动装置4。驱动装置带动牵引链1，拖动刨头6沿工作面往返移动。六、滑行刨煤机1.滑行刨的原理及特点图6-21为滑行刨煤机的原理图。与拖钩刨相比，滑行刨属于前牵引方式，它取消了掌板，刨头1利用固定在输送机煤壁侧槽帮上的滑架5来支撑和导向，牵引链2在滑架里面的导链架上运行。2.滑行刨的结构滑行刨的结构如图6-22所示。在输送机11的靠煤壁侧的中部槽帮上，装有滑行架1，其长度与中部槽相等。滑行刨的刨头结构如图6-23所示。七、滑行拖钩刨图6-24是滑行拖钩刨的结构原理图。它保留了拖钩刨的掌板，因而刨头工作稳定性好。为了减少拖钩刨工作时掌板与底板间的摩擦阻力，在掌板2下面加设了斜撬6，刨头运行时掌板在斜撬上滑行。斜撬与采空区侧导链架铰接在一起。可见，这种刨煤机同时具备拖钩刨和滑行刨的优点。调高千斤顶4是用来调节刨头高低的，以处理刨头在工作中出现的“啃底”或“飘底”现象。表6-3几种刨煤机的技术特征型号基本特征MBJ-2A型拖钩刨8-30型滑行刨Ⅶ-26型滑行刨适用条件煤层厚度(m)0.8～1.30.9～2.50.7～2.0倾角≤25°≤25°≤25°煤质f＜24.5×107Pa4.5×107Pa底板性质中硬松软松软刨头生产率(t/h)150630600截深(mm)50～8040～70，90～12040～60刨速(m/s)0.421.760.65功率(KW)2×402×1002×90牵引链(mm)φ24×86φ30×108φ26×92输送机链速(m/s)0.850.63～1.01功率(KW)2×402×1102×90刮板链(mm)φ18×64φ26×92φ22×86推进推力(KN)78.5由支架决定由支架决定八、几种国产刨煤机的技术特征思考题：1、连续采煤机工作原理及结构特点？2、12CM18-10D型连续采煤机的组成及工作原理？3、刨煤机的工作原理、特点及适用条件？4、拖钩刨煤机的结构原理及特点？5、滑行刨煤机的结构原理及特点？