淺析薄煤層電牽引采煤機的設(shè)計

張鵬飛

摘 要：在煤礦的開采過程中，使用技術(shù)先進的設(shè)備能夠有效提高工作效率，對于薄煤層的開采來說更是如此。本文針對薄煤層電牽引采煤機的設(shè)計進行論述，首先介紹了設(shè)計的必要性，然后分部分介紹了該設(shè)計的主要內(nèi)容，對其關(guān)鍵技術(shù)做了重點強調(diào)。

關(guān)鍵詞：薄煤層；電牽引采煤機；技術(shù)研究

引言

在煤礦的開采過程中，由于薄煤層的開采速度十分緩慢，影響中厚煤層的開采進度，人們常常選擇放棄對薄煤層資源的有效利用。當(dāng)下隨著資源的急劇減少，薄煤層又再次成為人們關(guān)注的話題。如何提高薄煤層采煤的工作效率是當(dāng)下急需解決的問題，薄煤層電牽引采煤機技術(shù)的合理運用為這一問題提供了解決途徑，該技術(shù)始于20世紀70年代，之后隨著科技技術(shù)的飛速發(fā)展，新型電牽引采煤機的控制能力更強。

1 薄煤層電牽引采煤機設(shè)計的必要性

對薄煤層電牽引采煤機進行設(shè)計的必要性體現(xiàn)在：（1）我國的薄煤層資源儲量豐富但浪費現(xiàn)象嚴重。當(dāng)下，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)的薄煤層儲量大約有60多億噸，在四川、山東、黑龍江等地的煤儲量中比重較大。但在礦區(qū)的投產(chǎn)過程中，人們總是優(yōu)先開采中厚煤層而將薄煤層丟棄，這就造成了巨大的浪費，礦井得不到最大程度的利用，整個煤炭工業(yè)的協(xié)調(diào)發(fā)展也受到了破壞，此現(xiàn)象也得到了國家的高度重視，在相應(yīng)的發(fā)展方向中提出要加大對開采裝備的研制力度；（2）煤礦工作環(huán)境惡劣。在薄煤層的開采過程中，機械設(shè)備移動困難，設(shè)備在使用過程中受地質(zhì)構(gòu)造的影響很大，在經(jīng)濟效益方面不如中厚煤層，這些因素造成薄煤層機械化程度低下，技術(shù)發(fā)展也十分緩慢。要想提高薄煤層的生產(chǎn)效率，使用高性能的生產(chǎn)設(shè)備是關(guān)鍵；（3）電牽引采煤機技術(shù)有了較大發(fā)展。相比于液壓牽引采煤機，電牽引采煤機更具優(yōu)越性，各國也在紛紛開發(fā)和采用這一設(shè)備，尤其是上世紀90年代以來，電牽引以壓倒式陣容取代了液壓牽引[1]。

2 薄煤層電牽引采煤機設(shè)計的主要內(nèi)容

從采煤機的薄型設(shè)計、滾筒裝煤設(shè)計以及牽引電機的設(shè)計三個方面展開論述。

2.1 采煤機的薄型設(shè)計

薄型電牽引采煤機采用的是電控箱用液壓拉桿，以此來連接主機的左右牽引部，同時，牽引電機與截割電機之間采用的是橫向布置，這樣設(shè)置可以有效減少在電機縱向布置情況下對力傳遞方向結(jié)構(gòu)的改變。配套使用工作面輸送機，機面高度設(shè)置為848毫米。在具體設(shè)計上，要保證液壓拉桿的連接牢固可靠，以實現(xiàn)生產(chǎn)過程中兩工作面的準(zhǔn)確無誤；當(dāng)牽引電機或是截割電機出現(xiàn)故障，可以從側(cè)面將其取出，及時更換新設(shè)備，大大縮短了故障處理的時間[2]。

2.2 滾筒裝煤設(shè)計

在對薄煤層進行開采時，一個重要環(huán)節(jié)是采煤機的簡裝煤問題，通常采用的是小直徑滾筒，以此來降低采煤的高度，而與小直徑滾筒配套的行星頭對強度的要求較高，不能使用直徑太小的行星頭，如此一來，與直徑較大的滾筒直徑相比，裝煤用的螺旋葉片高度較低，再加上輸送機的高度，螺旋葉片在高度上與輸送機的上幫持平，給裝煤造成更大困難。如果采用人工撩煤的方法進行薄煤的開采會大大降低工作效率，因此，需要采用其他高效率的方法。在實際操作中可以采用彎搖臂結(jié)構(gòu)，以此增加煤空間，葉片對煤的包容面積也相應(yīng)增大；保證螺旋葉片迎煤面的光滑，以此減少葉片與煤之間的摩擦力；適當(dāng)調(diào)整尾翼板的角度可以大大提高滾筒撩煤的效率。

2.3 牽引電機的設(shè)計

進行薄煤層采煤時使用的電機機身薄，加上牽引電機的橫向布置，受空間的限制，其外徑較小，為了滿足調(diào)速要求，一般采用電磁滑差電機，其一側(cè)是原動機帶動在水套中的勵磁電樞結(jié)構(gòu)，另一側(cè)是旋轉(zhuǎn)扭矩結(jié)構(gòu)，這樣既能滿足高速旋轉(zhuǎn)的要求，也能夠輸出可變的旋轉(zhuǎn)扭矩。為了保證勵磁電樞在水套中的高速運行，良好的密封是前提，而在實際運行中，常常由于密封性不好造成牽引電機的損壞，比如：原動機的繞組受潮后造成絕緣降低，勵磁線圈過濾造成磁力減小等，所以需要進行合理的牽引電機設(shè)計來保證密封的可靠性[3]。

3 薄煤層電牽引采煤機的技術(shù)關(guān)鍵

3.1 電氣調(diào)速系統(tǒng)

采煤機的電氣調(diào)速系統(tǒng)有多種調(diào)速方式，比如：低壓直流調(diào)速、開關(guān)磁阻調(diào)速、交流變頻調(diào)速以及高壓電磁滑差調(diào)速等。前兩種由于可靠性無法得到應(yīng)有的保障，在實際中沒有得到廣泛應(yīng)用，交流變頻調(diào)速具有較高的穩(wěn)定性，實際中使用較多，其主要的不足在于變壓器的體積較大，給薄煤層采煤機的設(shè)計帶來限制。當(dāng)下，中壓交流變頻調(diào)速技術(shù)在不斷發(fā)展，它不需要安裝變壓器，大大減小了體積，更適宜應(yīng)用于薄煤層采煤機。[4]

3.2 薄煤層開采技巧

采用大傾角采煤機進行薄煤層的開采時，比較理想的調(diào)速方式有兩種：滑差電磁調(diào)速和采用四象限交流變頻器調(diào)速。其中，后者在采煤機中的應(yīng)用較為廣泛，具有比較穩(wěn)定的性能。如果采用非機載的低壓變頻調(diào)速方法，一旦專用牽引電纜發(fā)生故障，在進行下坡運行時極易造成跑車事故，因此，隨著變頻技術(shù)的不斷發(fā)展和成熟，四象限交流變頻器調(diào)速得到了很好的重視，它也將會成為大傾角薄煤層采煤機調(diào)速最好的方法。

3.3 薄煤層專用運輸機及液壓支架

目前，從設(shè)計方便的角度出發(fā)，在很多薄煤層采煤機中，行走機構(gòu)中的參數(shù)都采用的是中厚煤層采煤機的參數(shù)，雖然這樣能夠保證電機的正常運行，但是也會造成一些問題，比如：會造成過大的強度余量，采煤機的機面高度過高，降低了采煤機的實用性。在設(shè)計輸送機和液壓支架時，依據(jù)的是銷排尺寸，要不斷減小采煤機行走機構(gòu)的各項參數(shù)，同時，也要不斷開發(fā)大功率及低槽幫工作面的運輸機，另外，液壓支架的研究也勢在必行。

4 結(jié)束語

本文針對薄煤層電牽引采煤機的設(shè)計進行論述，首先介紹了設(shè)計的必要性，然后分部分介紹了該設(shè)計的主要內(nèi)容，對其關(guān)鍵技術(shù)做了重點強調(diào)。我國的薄煤層采煤機與國外機器相比，在原材料、軸承、電氣元件以及電機等方面還存在較大差距，需要人們加大研發(fā)力度，在設(shè)計、應(yīng)用、分析和改進上不斷探索，共同設(shè)計出符合薄煤層生產(chǎn)條件的機器，提高薄煤層開采的效率。

參考文獻

[1]喬紅兵，吳淼，我國薄煤層采煤機的發(fā)展與前景[J].中國煤炭，2005，10（31）.

[2]尹力，梁堅毅，朱真才，等.采煤機螺旋式滾筒截割載荷仿真分析[J].煤炭技術(shù)，2010（11）：3-4.

[3]楊立軍.薄煤層采煤機選擇條件及實踐[J].煤炭技術(shù)，2009（8）：15-16.

[4]劉溫暖.電牽引采煤機牽引特性及調(diào)速系統(tǒng)淺析[J].通用機械.2009（01）：16-18.