第十二2章连续采煤机

第二节 连续采煤机的工作原理及作业循环
一、连续采煤机的工作原理 连续采煤机的截割原理与滚筒式采煤机基本相同，而工作方式略有差异。 连续采煤机的工作机构是横置在机体前方的旋转截割滚筒。截割滚筒（有 的还装有同步运动的截割链）上装有按一定规律排列的镐形截齿。在每一个作 业循环的开始，截割机构的升降液压缸将截割滚筒举至要截割高度的位置上， 在行走履带向前推进的过程中，旋转的截割滚筒切人煤层一定的深度B，称为 截槽深度。然后行走履带停止推进，再用升降液压缸使截割滚筒向下运动至底 板，按截槽的深度B呈弧形向下切割出宽度等于截割滚筒长度L和厚度等于B的 弧形条带煤体，这就是一个循环作业切割下来的煤炭。
第二节 连续采煤机的工作原理及作业循环
二、连续采煤机的作业循环 连续采煤机的作业循环方式与滚筒采煤机作业循环方式是不相同的。目前 连续采煤机的截割滚筒长度绝大多数为3.3m，由于它的截割臂只能上下运动 而不能左右摆动，所以它一次只能截割3.3m的宽度。 对于某个矿井来讲，最有效的采煤作业循环取决于工作面的煤层高度和开 采的具体条件，虽然一种很好的采煤作业循环，总是要求截割的煤量最大，操 作机动灵活，但修整和重复作业不可避免。在梭行矿车到达输送机下面时，必 须要将这些工作都做完；在梭行矿车离开后，应当事先就将物料截割下来堆积 好；将巷道的顶部和底部修正好。当梭行矿车到达后，只进行有限量的截割即 可将物料装满梭行矿车，其作业的情况如图a~f所示。具体步骤分述如下：
图c
图d
二、连续采煤机的作业循环 第五步：将机器的截割滚筒从掏槽的位置向后退出，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，继续将剩下的工作面端头煤壁进行截割装载， 如图e所示。当梭行矿车装载满后，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，然后举升起截 割臂至适当高度，准备进行下一个作业循环。
第三节 连续采煤机的基本组成及主要技术特征
二、连续采煤机的基本结构特征 6．采用启动扭矩高的直流串激电动机驱动行走履带机构 连续采煤机的行走机构在作业过程中工作条件十分恶劣，启动频繁，经 常处于冲击、超载的工况。 行走履带采用左右两条履带独立驱动方式，选用启动扭矩高、过载能力 强的直流串激电动机驱动。 在两台直流电动机与截割机构电动机之间还装有闭环自动调节行走速度 的控制系统，当截割电动机的负载变化时，自动反馈控制行走机构的直流 电动机，以便在不同硬度煤层条件下获得最佳的截割效能，它的推进速度 在作业时为0~ 10m/min，调动速度可达21m/min。 7．连续采煤机的各主要传动系统多采用电动机驱动 机器的各个部件的主要传动系统，如截割机构、装运机构、行走机构多 数采用电动机经由齿轮减速器来传动，从而提高传动的效率，减少维修工 作量，降低事故率。
二、连续采煤机的作业循环 第一步：铲装板处于停放或飘浮的位置，截割臂处于半举 升状态，向前移动机器至工作面与端头煤壁接触，再举升起截 割臂至需要的高度，如图a所示，打开喷雾水阀，再开动截割 机构电动机，并将湿式除尘器风扇电动机开动。 第二步：降下稳定靴，增加机器的稳定性，随后开动机器 向工作面前端掏槽392~588mm（具体掏槽量根据截割煤的性质 而定），如图b所示，然后操纵多路换向阀控制手柄使截割滚 及主要技术特征
二、连续采煤机的基本结构特征 4．增强截割硬煤和夹矸的能力 连续采煤机在截割煤层的过程中，总是会遇到不同硬度或厚度的夹矸、 硬煤、特硬煤。为此，12CM系列连采机的截割电动机功率由小逐渐增加， 现已增至2×187kW或更大。相应的截齿、齿座尺寸也在增加，由U70、 U70H-1型增加至UC76。UC76型截齿的硬质含金头也由φ12.7mm增到 15.9mm或更大。截割机构减速器采用了正变位传动设计，齿根部圆角加大， 多数齿轮的材质选用美国齿轮制造者协会( AGMA)推荐的超强度钢并经渗 淬处理，从而提高齿轮的弯曲疲劳强度和接触疲劳强度以及抗冲击的综合 能力。 5．装运机构的传动布置已定型化，输送机链条结构均已标准化 装运机构的电动机及减速器都布置在装载部，输送机刮板链是由装载机 构连接左、右圆锥齿轮箱的传动轴上的链轮带动，刮板链一般采用标准滚 子链。为了适应其机尾左、右各摆动45º 的要求，每个刮板的链节上均设有 一十字头链节，以满足输送机的水平摆动需要，这与悬臂式掘进机的装运 机构不同。
图e
二、连续采煤机的作业循环
经过几个上述五个步骤的截割操 作后，达到总的切槽6m左右长度，这 称做一个切槽工序。随后，连续采煤 机后退至巷道的另一侧，仍按照上面 的方法和步骤，截割其剩余的宽度的 煤垛，这· 一工序称采垛工序。完成了 图f 截割6m长和≤6.6m宽的巷道，随即调 动连续采煤机到另一巷道进行作业循 环。同时，将锚杆钻机调入这一截割 好的巷道中进行钻孔及锚杆支护，完 成了连续采煤机的一个完整的作业循 环，如图f所示。在连续采煤机的作 业过程中，两台梭行矿车（或运煤 车）不停地往返于机器和给料破碎机 之间．不断地将连续采煤机截割下来 的煤运走。 第六步：在上述五个步骤完成 图g ≤6. 6m宽的巷道截割后，向另一巷道 调动机器时，有时还要完成巷道的拐 弯截割工序，如图g所示。
第三节 连续采煤机的基本组成及主要技术特征 另一种是两 台截割电动机沿 机器的纵轴线平 行布置于截割臂 的两侧，通过减 速器将动力传至 左、中、右三个 截割滚筒，中间 无截割链，其代 表机型如 CM - 800型连续 采煤机。
第三节 连续采煤机的基本组成及主要技术特征
二、连续采煤机的基本结构特征 连续采煤机按截割煤层厚度可分为薄、中、厚三种。按截割煤的软硬程 度又可分为中等、坚硬和特坚硬三种。 它们的共同特点归纳如下： 1．多电动机独立驱动 连续采煤机多采用多电动机分别驱动各机构和各系统，电动机多达6~8 台。这种总体设计思想是将各机构与其驱动系统分开，构成独立模块式组 合件，便于检查、拆运、安装、维护与故障的处理。 2．连续采煤机采用横轴式较长的截割滚筒 这种截割机构一次截割的煤体宽度远远大于悬臂式掘进机。所以它的生 产能力是悬臂式掘进机的几倍。 3．截割滚筒的截齿布置较简单，截线距离较大 截割滚筒上采用较大的截距，一线一齿布置方式，与滚筒式采煤机相同 而与悬臂式掘进机裁割头，特别是与横轴式的差别很大，截距比悬臂式掘 进机截割头的截距大一倍，而截割链上截齿的布置采用变截距棋盘式布置， 一线装有几个截齿，以减小单个截齿的载荷，改善其截割的工作状况。
图a
图b
二、连续采煤机的作业循环 第三步：提起稳定靴，使截割滚筒沿底板截割，机器后退约 490mm (取(392+588)/2 =490mm)，用以修整凸起、平整底 板，如图c所示。 第四步：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392~588mm，再向下截割工作面高度大 约一半，如图d所示。
第一节 连续采煤机的发展概况 这套技术装备，在60年代之前，主要用于房式或房柱式采 煤，到60年代之后，美国推广应用于长壁采煤的准备巷道快 速掘进中，现在在世界许多国家中使用，发展很快，取得了 显著的经济效益。它的发展演变过程，按落煤机构来划分， 大体上经历了以下三个阶段： 第一阶段，40年代，以利诺斯公司CM28H型和久益公司的 3JCM及6CM型为代表的截链式连续采煤机，主要用于开采 煤炭、钾碱、铝土、硼砂、页岩及永冻土等；缺点是结构较 复杂、装煤效果差、生产能力不高。 第二阶段，50年代，以久益公司的8CM型为代表的摆动式截 割头连续采煤机，其优点是生产能力较高，装煤效果较好； 缺点是振动大，维护费用高。 第三阶段，60年代至今，是滚筒式连续采煤机高速发展，且 日趋成熟的阶段。 60年代末，久盏公司生产出10CM、11CM 系列的连续采煤机，它是现代这种机型的雏形，到70年代 末，在11CM型基础上又生产出12CM系列连续采煤机。
第一节 连续采煤机的发展概况




经过对12CM系列连续采煤机的不断改进、完善和提高，生产出适用于 开采中硬煤层的12CM12 -10B、12CM 18 - 10D和B型机，以及适用于 特别坚硬煤层的12 HM31C型和B型机。 美国是使用台数最多、使用成效最好的国家。井工采煤产量的500%是 靠连续采煤机生产的。长壁工作面的采区巷道、工作面平巷全由连续 采煤机掘进。美国连续采煤机掘进平均班进尺60m，日产煤2000t，并 有许多高产工作面，日进达百米，月产煤超10万t。 英国长期以来，井工开采一直以长壁为主，掘进巷道主要靠悬臂式掘 进机，但自80年代后期到现在，使用连续采煤机取得了良好的效果。 目前，英国最大的RJBudge公司拥有连续采煤机80多台，使用连续采 煤机掘进进尺占总进尺的65%。使用连续采煤机掘进已成为英国煤巷 掘进的主要方法之一，是英国煤炭工业近十几年来技术变革的一个重 要方面。德国使用连续采煤机在海底煤层开采已有40年的历史，而且 效益最好，曾有5个回采工作面，保持年产量200万t。 在南非井工煤产量的90%是用连续采煤机房柱式生产的，但南非的煤 质特别坚硬，截齿消耗量一般为万吨125个，相当于每个截齿只能生产 80t煤。据95年不完全统计，目前，世界上使用的连续采煤机约有2100 余台套，其中美国有1600台套，南非有220台套，澳大利亚有190台 套，英国有90台套。
第一节 连续采煤机的发展概况





1976年我国开始引进连续采煤机，到现在为止，大体上可分为两个阶段。 第一阶段：80年代，引进以单机为主，共引进32台，使用较好的是大同矿 务局大斗沟矿。1983年，在巷道断面15m2平巷掘进中使用12CM11和12CM 14型连续采煤机，最高月产原煤3.5万t，年产30万t，年进尺近万米，平均 日进尺30m。目前，这一批设备由于多数不配套，掘进巷道断面偏小，备 件供应困难，维护管理技术跟不上等原因，基本上在生产中已不使用了。 第二阶段：90年代，以配套引进为主。黄陵矿区和神东公司先后配套引进 27台套，用于房柱式开采和长壁工作面煤巷掘进，取得了优异的技术经济 指标。据神东公司的统计，使用它比使用悬臂式掘进机每米成巷成本低160 元。大柳塔煤矿采用1台连续采煤机、l台锚杆钻机、2台运煤车；双巷掘 进，于2000年6月掘进断面为18.9m2(5.4m×3.5m)的煤巷，月进尺达 2843.5m，共产原煤70760t，工效达2.93m3／工；65.1t／工。 范各庄煤矿使用AM50型悬臂式掘进机，曾创造月进1153.3m的好成绩，折 算标准巷道断面进尺1762m，产煤量23948t，但全员工效仅为0.255m／工， 合2.6t／工。不难看出，悬臂式掘进机的工效是无法与连续采煤机相比的。 但是，连续采煤机一般只适用于煤巷的矩形断面掘进，而悬臂式掘进机不 仅可在煤巷中掘进，而且还可在普氏系数f=6~8级半煤岩巷中掘进矩形、梯 形、拱形等断面。 据不完全统计，美国、英国、南非等国，不论在房柱式采煤还是长壁采准 煤巷的掘进中，连续采煤机都具有很好的经济效益和社会效益，而它的缺 点是初期投资费用比悬臂式掘进机大，仅限于煤巷中使用。