極薄煤層電牽引爬底式采煤機在大傾角采煤工作面的應用

【摘要】MG110/130—TPD型采煤機是達竹煤電（集團）公司與遼源煤礦機械有限公司共同合作研發的一種極薄煤層交流電牽引爬底式采煤機，于2009年8月在我礦投入應用，該機組主要由截割部、牽引部、裝煤部、內外噴霧裝置和電控等部分組成，具有機身低、功率大、電牽引、變頻遙控、內外噴霧等特點，可與刮板輸送機、單體液壓支柱或液壓支架組成高檔普采和綜合機械化采煤工作面。特別適應于采高在0.5～0.8m厚，傾角在0～420的極薄煤層的機械化開采，具有較廣泛的經濟效益和安全效益。

【關鍵詞】極薄煤層；電牽引；爬底；采煤機；應用

【中圖分類號】F416.42 【文獻標識碼】A 【文章編號】1672-5158（2012）09-0274-02

前言

達竹煤電集團公司小河嘴煤礦，屬極薄煤層，一直采用爆破落煤，全部陷落法管理頂板，走向長壁后退式開采，刮板運輸機運輸，單體液壓支柱支護。煤質較好，屬低硫、特低磷的1/3焦煤，多年來一直嘗試采煤機械化，推廣過多種機型，適應較差，2006年立足薄煤層機組的推廣，首選永榮煤機廠生產的MGl00-TP單滾筒爬底式采煤機，比較成功，起到了一定的效果。

但是MGl00-TP單滾筒爬底式采煤機在使用過程中，卻存在該機型設計功率偏小，隨著工作面煤質硬度增大、煤層傾角增大時，割煤機運行非常困難，故障頻發；滾筒裝煤效果較差；無安全制動裝置，對安全造成威脅；必須機道內跟機操作，給割煤司機造成安全威脅等無法解決的問題。

達竹公司厚度在0.5～0.8m煤層，傾角在0～45°的采煤工作面卻比較多，所以急需開發一種替代機組以改變目前困窘，因此達竹公司與遼源煤礦機械制造有限公司共同開發研制新機型一MGl 10/130-TPD型電牽引爬底式采煤機，并在小河嘴煤礦應用。

1.MGll0/130-TPD型采煤機概述

1.1主要用途及適用范圍

MGll0/130-TPD型極薄煤層交流電牽引采煤機。工作時，可與通用的SGB-620/40T型刮板輸送機、單體液壓支柱或金屬磨擦支柱金屬頂梁組成普采工作面，在長壁回采工作面中實現落煤和裝煤。

本機適用于煤層傾角35。以下，煤層厚度0.52～0.8m，工作面長度120m左右的傾斜長壁式回采工作面，要求煤質硬度f≤3，頂板中等穩定，底板起伏不易過大，煤層不含堅硬的夾雜物。

全部電氣設備為礦用隔爆型，允許在周圍空氣中有甲烷、煤塵、硫化氫、二氧化碳等不超過《煤礦安全規程》中所規定的安全含量的礦井中使用。

1.2 主要特點

1.2.1 采用多電機驅動，截割電機橫向布置在截割部上，搖臂與截割部通過搖臂殼體的外伸部分與主機體鉸接，通過更換楔塊調節采高范圍，取消了螺旋傘齒輪等復雜結構。

1.2.2 單搖臂雙電機驅動，截割功率大，解決薄煤層采煤機功率小的缺點。

1.2.3 整體機殼結構，切割反力與牽引反力均由主機體承受，可靠性高。

1.2.4 整體機殼有底托架結構，底托架薄，簡單可靠，拆裝方便。

1.2.5 采用交流變頻調速技術，實現牽引速度無級調速，電牽引效率高，牽引力大并有反逆轉超速功能。

1.2.6 主機體均為對稱設計，更換左右工作面時只需將主機體、運輸部等相關件翻轉（旋轉）180°，拆裝方便，提高薄煤層采煤機的適應性。

1.2.7 主電機，牽引電機均可橫向抽出，維修方便。

1.2.8 各種操縱開關，控制按鈕，顯示裝置均設在機體端頭側，按鈕站及離合手柄設在老塘側，操作安全方便。

1.2.9 機器跟機控制和離機遙控控制，操縱方便。

1.2.10 機器實際工況有屏幕顯示，能充分發揮機器的效率。

1.2.11 電氣系統設有過熱、過流保護裝置。

2.機械部分

2.1 結構特征與功能

采煤機的整體結構由主機體、裝煤部、底托架和冷卻噴霧系統組成。其中牽引部、截割部、運輸傳動裝置、電控箱、搖臂等均集成安裝在整體機殼上。

2.2 牽引部

采煤機牽引部是實現采煤機在牽引鏈上行走。該部主要由電機，牽引三行星減速器、導鏈輪軸組和液壓制動系統組成。

最大牽引速度：v=5.84m/min

2.3 截割部

截割部是實現電機到滾筒之間的減速機構，截割部上設有扭矩離合器機構，為防止過載而損壞電機，具有離合功能。

該截割部的主要特點是：由于整體配套的需要，電機的外徑和長度都不能過大，又要保證截割功率在100～150kW之間，用單一電機尺寸下不來，因而研制和開發了2×55kW電機，用兩臺小尺寸電機代替一臺大尺寸電機。

2.4 運輸傳動裝置

運輸傳動裝置由傳動軸及一對圓弧錐齒輪及其它相關零件組成，另備一對齒數不同的圓弧錐齒輪，可以改變轉數。

2.5 電控箱

電氣控制箱與主機殼體組焊成整體結構，減少對接面，提高整機的剛度。

2.6 冷卻噴霧系統

冷卻噴霧系統是采煤機內噴霧、外噴霧及各電氣元件冷卻水路、膠管、水分配閥組件和水閥的總合。采煤機工作時，將產生大量的煤塵，同時各主要部件如電機、搖臂產生很大的熱量，必須進行降塵和冷卻，以保證正常工作，設置了冷卻噴霧系統，同時提高噴霧防塵效果。

3.電氣控制系統

KXJ24-130/1 140（660）C型礦用隔爆兼本質安全型電控箱本電氣控制系統是專為MGll0/130-TPD型電牽引采煤機配套而研制的。

它采用了先進的PWM變頻調速技術、PLC控制技術與工業計算機控制顯示技術相結合，使采煤機的控制操作更加方便可靠，具有調速范圍廣，牽引能力大，防滑能力強，適應工作面傾角大等優點。整臺采煤機的機械動力由兩臺55kW，1140（660）v截煤電機，一臺18.5kW、1140（660）v牽引電機組成。

4.現場應用

小河嘴煤礦于2009年8月9日在4026（22）工作面安裝使用。采高0.75m，需切割部分頂板，走向長度：550m，傾斜長度：112m。應用初期，由于對割煤機性能不夠熟悉，割煤機出煤效果較差，現場無法使用，達竹公司相關技術人員同遼源煤礦機械制造有限公司現場技術人員組織專業會議進行研究，最后確定是防塵水使用過多（內外噴霧均使用）導致滾筒無法出煤，后現場降低防塵水出水量，出煤效果有所改善。

試驗期間，技術人員跟班發現，割煤機雖然整體運行效果良好，但也有部分問題待解決：（1）割煤機出煤效果雖好，但運輸部運輸能力欠缺，大量的浮煤涌出運輸部，造成工作面浮煤增多；（2）運行中機組底板兩端頭平直，出現啃底現象，增大了負荷；（3）牽引鏈出現傷痕，易斷鏈；（4）鏈輪采用全封閉保護裝置，雖起了較好的防護性能，但又增加了現場處理牽引鏈故障的難度；（5）內噴霧密封出現漏水進入減速箱，造成潤滑油變質。

針對以上問題，達竹公司與遼源煤礦機械制造有限公司技術人員反復分析研究，采取了如下對策措施：（1）重新設計更換運輸部，增加運輸部寬度，解決割煤機運輸能力不夠，優化運煤拋物線軌跡，提高運輸速度，徹底改善機組運輸效果；（2）改制船形底板，防止啃底現象；（3）導鏈筒材質硬度降低解決牽引鏈出現傷痕；（4）重新設計改制內噴霧密封裝置，防止內噴霧滲水串入減速箱。

經雙方協作，將以上措施進行落實，現場投入后，效果明顯，達到了割煤機各種技術指標。

5.應用效果

應用表明，該機組性能均穩定，具有以下特點：

5.1 牽引部控制系統穩定性好，調速范圍大（O～5.84m/s）。可根據工作面具體情況進行速度控制。

5.2 采用遙控控制牽引和主停，割煤機司機可離機進行操作，在端頭按鈕站可完成牽引方向的自由轉換、加減速操作及牽停、主停及絞起絞停；

5.3 屏幕顯示開機予警、瓦斯超標停機。界面實時顯示機器工況；設有故障巡檢程序，便于設備故障分析、維護；

5.4 割煤機出煤效果好，可適應不同傾角工作面，浮煤較少。

5.5 內外防塵噴霧，噴霧效果好，同時對截齒具有降溫作用，降低截齒磨損。

5.6 液壓緊急制動可靠，在停電等特殊情況下可緊急制動牽引鏈輪，有效防止采煤機下滑。

5.7 機組可左右向工作面互換，節約機組成本。

5.8 爬坡能力強，最大運行傾角達到45度。

6.經濟效益

該礦每天按二班作業，每班2～3個循環進行組織，日平均產量達390噸，月產可達1.0～1.2萬噸。

7.安全效益

該機組成功地解決了原液壓牽引采煤機控制方式操作人員的安全操作，同時采用了緊急抱閘制動裝置，防止割煤機在故障狀態下下滑傷人，確保了采煤工作面安全生產。

8.結語

MG110/130-TPD型極薄煤層電牽引爬底式采煤機具有機身低、功率大、電牽引、變頻遙控、內外噴霧、截割能力大，傾角適應能力強，保護功能齊全，等特點，可與刮板輸送機、單體液壓支柱或液壓支架組成高檔普采和綜合機械化采煤工作面，有效的解決了大傾角極薄煤層機械化開采難題。

存在問題：1、大傾角普采工作面在割煤過程中容易竄矸，威脅機道內操作人員安全，無法平行作業，生產效率不高；2、機組采用鏈牽引，相對于刮板運輸機是自由體，運行軌跡不規則，有斷鏈下滑的可能性。