連續采煤系統原理及故障分析

李曉南

（晉城煤業集團，山西 晉城 048006）

引言

連續采煤系統采掘合一，在美國成功研制后，經過60余年的發展，在世界各地房柱式采煤、回收邊角煤以及長壁開采快速掘進煤巷等方面得到了廣泛的應用。連續采煤系統主要由連續采煤機、運煤車、給料破碎機、錨桿機、負荷中心及輔助運輸設備組成。

連續采煤機將煤從煤體上截割下來，通過裝載機構把割下來的煤裝到緊鄰連采機的運煤車的料箱內，運煤車將煤運輸到給料破碎機料斗處，停車并開動運煤車輸送機，將煤卸入破碎機的料斗，從而完成連續采煤過程。給料破碎機將大塊煤破碎，然后均勻地送入帶式輸送機。錨桿機作為連續采煤機的后配套設備，在連采機完成掘進、裝運工序后立即進入工作面，打錨桿眼和安裝錨桿，對裸露的頂板及時支護，保證工作面安全。負荷中心為連續采煤系統供電。

1 連續采煤機及其保護裝置

連續采煤機主要由截割機構、裝載運輸機構、行走機構等部分組成。截割滾筒為鋼板焊接的筒型構件，分左、右和中間三部分組成。左、右滾筒外形相同方向相反。齒座直接焊在滾筒筒體和端盤上，焊接面積大，連接強度高，齒座上鑲有過盈配合的齒套，可以更換，起保護齒座，減少磨損的作用。

裝載運輸機構由弧形星輪式裝載機構和單鏈刮板輸送機構組成。電機通過扭矩軸將動力傳遞給減速器，帶動弧形星輪旋轉，實現裝煤。小傘齒輪通過花鍵和刮板輸送機的驅動鏈輪連接，驅動刮板輸送機的鏈條，實現運煤。行走機構由直流電動機、減速器、鏈輪、履帶、履帶架、履帶張緊裝置等組成。連采機的截割電機和行走電機之間設置了反饋控制系統，根據截割電機的電流來控制行走電機的輸入電壓，來平衡控制機器的行走速度。當截割電機的電流增加到一定值時，行走電機的輸入電壓就會減少，從而使截割電機在恒定的載荷下工作，保護了電機。機械保護裝置由摩擦離合器和扭矩軸兩部分組成。電動機為空心軸，空心軸輸出端外花鍵與摩擦離合器輸入裝置相連接。摩擦離合器輸出裝置內花鍵與扭矩軸連接，扭矩軸通過空心軸與減速器連接。摩擦離合器在傳遞動力的同時起機械保護作用，在割煤過程中，當外力矩小于摩擦離合器設定值時，摩擦離合器把電動機的動力全部傳到減速器及滾筒上，當外力矩大于摩擦離合器設定值時，摩擦離合器的摩擦片之間發生打滑，電動機傳到減速器及滾筒上的動力減小或停止，當外力矩小于摩擦離合器設定值時，摩擦離合器又恢復正常工作。扭矩軸在傳送動力的同時也起機械保護作用，正常情況下，當外力矩小于扭矩軸傳遞的設定扭矩時，扭矩軸把電動機的動力傳遞給減速器，一般的過載情況，摩擦離合器動作。只有當外力矩瞬間增大超過扭矩軸的設定扭矩，摩擦離合器尚來不及動作時，扭矩軸可能在扭矩點發生斷裂。摩擦離合器和扭矩軸的雙重保護方式保護了電機和減速器。在使用中要注意，當一側電動機的扭矩軸發生斷裂后，另一側的扭矩軸肯定也承受了高應力，應同時更換另一側的扭矩軸，否則可能出現兩側扭矩軸交替扭斷的情況。

當機器不行走時，就暫時讓油泵停幾秒鐘，這會使可控硅觸發器復位。然后重新啟動油泵，再試一試機器能否行走。如果這時機器行走正常，則故障可能出現在可控硅觸發器上，并且經過復位把這一故障排除了。假如故障仍存在，就要檢查插接頭是否接反了或插接頭有故障。當發生頻繁復位可控硅觸發器才能使機器行走時，就考慮更換可控硅觸發器。操縱一個行走開關操作桿時機器不行走，而在操縱兩個操作桿時機器卻行走，那就是可控硅觸發器上的兩個可控硅整流器接插頭互相顛倒了。

2 井下運煤車

井下運煤車主要由動力傳動系統、轉向系統、制動系統、輸送機、電纜滾筒裝置和液壓系統等組成。動力傳動系統將兩臺牽引電機輸出的扭矩分別通過減速器傳遞給左右兩側的兩個車輪；轉向系統控制運煤車的運行方向；制動系統用于運煤車的工作制動和緊急制動；輸送機起裝載和卸載作用；電纜滾筒裝置用來收放電纜；液壓系統控制運煤車的轉向、松開制動閘，控制電纜卷筒的運轉和輸送機的升降。為了確保輸送機正常工作，防止輸送機工作時牽引鏈與驅動鏈輪脫離嚙合，在輸送機的尾部裝設了緊鏈裝置。該設備故障較少，共性問題不多。在使用中出現過運輸機斷鏈和機尾軸斷的故障，故障表現在運輸機的雙邊鏈的一條鏈斷。同時機尾的尾軸一端斷。當運煤車行至破碎機卸煤端卸煤時，一次是由于在運輸機鏈道內有異物，卡拌住鏈條不能運行，另一次是未抬起運煤車的卸載端，運輸機鏈條和破碎機受煤端擋板發生干涉，鏈條受阻不能運行。出現該情況后，當班司機應該下車檢查，觀察運輸機是否有異常或卡拌現象。而當時司機采取的是將運輸機來回正反轉，試想著用鏈條的力量將卡拌物排除。運輸機鏈條在反復受沖擊后其中一條鏈斷裂，同時尾軸在受單邊鏈的作用下尾軸的一端在緊固螺栓處發生斷裂。

3 給料破碎機

給料破碎機在高產高效連續采煤作業中起重要作用，它與連續采煤機、運煤車和帶式輸送機配套，實現落煤、裝煤、運煤機械化。在房柱式開采系統中，當工作面向前推進兩到三個煤柱時，給料破碎機需要向前移動一次。給料破碎機越靠近工作面，運煤車的運輸距離越短，采煤效率就越高。破碎機大體可分為受料端、破碎系統和卸料端。破碎系統將大塊煤破碎，不使其進入帶式輸送機，以防止砸傷輸送帶，提高帶式輸送機的輸送能力和工作壽命。破碎系統的工作原理是，電動機將動力傳遞二級圓錐圓柱齒輪減速器。經減速器改向后通過沖擊飛輪、驅動鏈輪、套筒滾子鏈傳遞到剪切輪箍和破碎軸上，裝在破碎軸輪盤上的截齒將大塊煤連續破碎，從而完成連續式破碎循環過程。給料破碎機運行時，要確認無人或障礙物處于被橫梁擠傷的位置。給料破碎機工作時，為了確保輸送系統正常工作，要經常檢查和調整刮板鏈的張力。若主動鏈輪分離點處鏈條松弛，則需對刮板鏈的張力進行調整。調整刮板鏈張力時，先起動輸送系統，將料斗處的煤炭卸干凈；清理刮板鏈緊鏈系統的注油嘴，給注油嘴裝上干凈的注油槍，打開手動注油閥用油槍注油。當壓力達到一定值時，關閉注油閥并扭緊，同時加入固定墊塊。

4 錨桿機

錨桿支護是巷道掘進中被廣泛應用的一種支護技術，它與傳統的支護技術相比，具有節約材料，可加速施工速度，提高操作安全，安裝搬運輕便等優點。錨桿支護要先打錨桿眼，然后安裝錨桿。錨桿機除能完成錨桿鉆眼、安裝錨桿兩項基本工序外，另外在鉆進時，還可控制鉆眼速度快慢、推進力大小、調整鉆眼方向及位置，能夠自行行走及搜集鉆眼粉塵，并具有完善的安全防護設施。錨桿機主要由底盤、頂板支架、集塵裝置、鉆臂裝置、牽引行走裝置、電氣系統和液壓系統等組成。液壓油箱與底盤連為一體，且約占底盤總面積的2／3，由于錨桿機沒有專門的散熱系統，設計這樣大的油箱便于散熱。

5 負荷中心

煤炭工業向高產高效、集約化生產的方向發展，促進了煤礦電氣設備的更新和高新技術的應用。提高煤礦生產的產量和效益，主要采用大功率機組，這些給工作面供電和電氣設備提出新的要求。負荷中心供電的特點是變壓器容量大、電壓等級高，變壓器一次側和二次側均采用真空斷路器，并帶有可靠、靈敏的保護。該設備由干式防爆變壓器、高壓開關箱和低壓開關箱三部分組成。控制負荷的各種開關可同時控制多臺電機，最多可配8個出線模塊，每個出線模塊包括真空接觸器和控制、保護裝置。低壓側模塊實際是以微型機為核心的控制系統。每個快插式接觸器模塊都有自己的檢測和控制電路。負荷中心全面使用了微機控制技術，增強了設備的功能。

礦井無軌輔助運輸車輛在高產高效礦井中主要完成材料、設備和人員的運輸任務。在使用中要注意巷道底板不宜過于松軟。在連續采煤系統在國內陸續使用以來，只有通過不斷摸索、分析，總結其易發生故障部位，并將其不斷完善，才能為相關人員消化吸收此類設備并創造條件。