一種高效掘進采煤聯合裝置的設計分析

吳前進

（沁和能源集團有限公司永安煤礦， 山西 晉城 048205）

引言

采煤機被廣泛應用于煤炭開采作業中，而傳統采煤機在截割煤巖時，僅能在有限巷道內對單側煤巖進行開采，同時，由于煤巖內部受到極大的地應力，當截齒與煤巖直接接觸時，其表面要承受巨大載荷作用，使截齒表面磨損，甚至造成截齒發生折斷等現象，這樣大大降低了采煤機的工作效率。基于以上現有技術的不足，沁和能源集團有限公司永安煤礦技術人員設計了一種高效掘進采煤聯合裝置，可以對前方巖層和雙側煤壁進行開采，降低截齒的磨損程度，采煤機回撤時，可以調節滾筒與煤壁的距離，對雙側煤壁進行二次開采，提高采煤機的工作效率[1]。

1 高效掘進采煤聯合裝置的結構分析

如圖1所示，采煤機機身的前側設有依次鉸接的前上搖臂、前中搖臂和前下搖臂，采煤機機身的后側設有依次鉸接的后上搖臂、后中搖臂和后下搖臂；前上搖臂和前中搖臂之間安裝有前調姿液壓缸，前中搖臂和前下搖臂之間安裝有前調高液壓缸；后上搖臂和后中搖臂之間安裝有后調姿液壓缸，后中搖臂和后下搖臂之間安裝有后調高液壓缸；前上搖臂上安裝有掘進頭，后上搖臂上安裝有滾筒直徑由內向外、由前向后依次減小的大滾筒、中滾筒和小滾筒；后上搖臂內安裝有用于為大滾筒、中滾筒和小滾筒提供不同轉動速度的動力機構[2]。

動力機構包括電機、第一齒輪組、第二齒輪組、第三齒輪組，第三齒輪組的高速動力軸與所述小滾筒連接；第一齒輪組的低速動力軸與大滾筒連接，第二齒輪組的中速動力軸與中滾筒連接。

低速動力軸與大滾筒之間安裝有第一距離液壓缸，中速動力軸與中滾筒之間安裝有第二距離液壓缸，高速動力軸與小滾筒之間安裝有第三距離液壓缸。

掘進頭的表面安裝若干第一截齒，第一截齒呈圓周分布；大滾筒的表面分布有若干第二截齒，第二截齒呈圓周分布；中滾筒的表面分布有若干第三截齒，第三截齒呈圓周分布；小滾筒的表面分布有若干第四截齒，若干第四截齒呈圓周分布。大滾筒、中滾筒和小滾筒的下方設有刮板運輸機，刮板運輸機對稱分布于所述采煤機機身的兩側[3-4]。

圖1 高效掘進采煤聯合裝置示意圖

本設計在采煤機前方設置采掘頭，采煤機可以對前方巖層直接采掘，同時，在采煤機兩側各分布三個滾筒，可以對雙側煤壁進行開采，并且左、右側三個滾筒呈梯度分布，直徑由內向外逐漸減小，轉速由內向外逐漸增大，使左、右兩側的三個滾筒在截割煤壁時始終保持相同的受力狀態，能夠降低截齒的磨損程度，提高截齒的使用壽命，并且當采煤機回撤時，可以通過啟動距離液壓缸，調節滾筒與煤壁的距離，對雙側煤壁進行二次開采。

2 高效掘進采煤聯合裝置的工作原理

首先，通過啟動前左調姿液壓缸、前左調高液壓缸、前右調姿液壓缸、前右調高液壓缸來調節前左上搖臂、前左中搖臂、前左下搖臂、前右上搖臂、前右中搖臂、前右下搖臂的位姿，進而調節采掘頭的位置，對采煤機前方巖層進行采掘。當對前方巖層采掘到一定程度時，使采煤機機身向前移動；同時，通過啟動后左調姿液壓缸、后左調高液壓缸、后右調姿液壓缸、后右調高液壓缸來調節后左上搖臂、后左中搖臂、后左下搖臂、后右上搖臂、后右中搖臂、后右下搖臂的位置，進而調整左大滾筒、左中滾筒、左小滾筒、右大滾筒、右中滾筒、右小滾筒的位置，并且啟動電機，依次通過第一齒輪組、第二齒輪組、第三齒輪組，將動力傳遞到第一距離液壓缸、第二距離液壓缸、第三距離液壓缸，使第一距離液壓缸以低速轉動，第二距離液壓缸以中速轉動，第三距離液壓缸以高速轉動；同時，啟動第一距離液壓缸、第二距離液壓缸、第三距離液壓缸來調節左大滾筒、左中滾筒、左小滾筒、右大滾筒、右中滾筒、右小滾筒與煤壁的距離，進而對兩側煤壁進行截割，進而使左大滾筒、右大滾筒最先截割外側煤壁，以降低左中滾筒、右中滾筒截割中部煤壁時的開采阻力，隨著采煤機機身向前移動，使左中滾筒、右中滾筒截割中部煤壁以降低左小滾筒、右小滾筒截割內側煤壁時的開采阻力。繼續控制采煤機機身前進，左大滾筒、左中滾筒、左小滾筒、右大滾筒、右中滾筒、右小滾筒同時截割煤壁，最后，通過刮板運輸機將煤運輸到外界。

3 高效掘進采煤聯合裝置的優勢

本設計在采煤機前方設置采掘頭，采煤機可以對前方巖層直接采掘，同時，在采煤機兩側各分布三個滾筒，可以對雙側煤壁進行開采，并且左、右側三個滾筒呈梯度分布，直徑由內向外逐漸減小，轉速由內向外逐漸增大，使左、右兩側的三個滾筒在截割煤壁時始終保持相同的受力狀態，能夠降低截齒的磨損程度，提高截齒的使用壽命，并且當采煤機回撤時，可以通過啟動距離液壓缸，調節滾筒與煤壁的距離，對雙側煤壁進行二次開采。

該高效掘進采煤聯合裝置采煤時，截齒承受的載荷作用適中，磨損較小，有效保護了采煤機機身，提高了其使用壽命。同時基于二次開采原理，有效提高了采煤機的工作效率。

4 結論

基于永安煤礦采煤機在作業過程中出現截齒發生折斷、采煤效率不高等問題設計的這種高效掘進采煤聯合裝置，可以對前方巖層和雙側煤壁進行開采，左、右兩側的三個滾筒在截割煤壁時始終保持相同的受力狀態，能夠降低截齒的磨損程度，提高截齒的使用壽命，當采煤機回撤時，可以通過啟動距離液壓缸，調節滾筒與煤壁的距離，對雙側煤壁進行二次開采，提高采煤機的工作效率。