一種采煤機調高裝置的分析與應用

任 哲

（晉能控股煤業集團云崗礦，山西 大同 037017）

引言

采煤機是煤礦井下綜采工作面機械化開采的核心設備之一，其運行和工作效率直接影響煤礦開采的效率[1-2]。采煤機在煤礦井下復雜惡劣的環境中工作，如果發生故障將會導致其停機，造成整個開采系統的中斷，經濟損失非常大。機械化采煤可以減輕體力勞動、提高安全性，達到高產量、高效率、低消耗的目的[3]。在長壁采煤工作面，以工作機構把煤從煤體上破落下來（破煤）并裝入工作面輸送機（裝煤）的采煤機械。采煤機按設定的牽引速度行走（牽引），使破煤和裝煤工序能夠連續不斷地進行。現有采煤機的體型都較為龐大，因此其重量也較大，當采煤機在開采過程中需要調整其高度時，一般是采用調節滾筒高度的方法來實現[4-5]。當前調節滾筒高度主要采用人工調節的方法，但是在采煤機人工調高過程中易出現滾筒高度調節不及時、不準確，滾筒極易被損毀等問題。另外，也有采用設計多個液壓缸進行液壓調節的方法，但是其提升機構所需的驅動力較大，成本高，容易導致設備被損壞[6]。針對以上問題，提供一種新型采煤機調高裝置是非常有必要的。

1 采煤機調高裝置的設計分析

1.1 結構分析

針對采煤機以往在調高過程中存在的各種問題，提出了一種新型采煤機調高裝置。其結構如圖1所示，該采煤機調高裝置主要包括底座、安裝板、液壓缸、固定三角座、支撐架、彈簧伸縮筒、滑動三角座、鋼珠、懸吊架、滑輪、水箱、鋼索、注水管、出水管等部件。

從圖1可知，采煤機調高裝置底座頂部的前后兩側均固定連接懸吊架，懸吊架的頂部轉動連接滑輪，懸吊架遠離安裝板的一側滑動連接水箱，水箱頂端通過吊環固定連接鋼索，鋼索表面與滑輪表面滑動連接，鋼索遠離水箱的一端與采煤機表面固定連接，通過設置鋼索配合滑輪來吊住水箱和采煤機，在向水箱內充水后，即可抵消采煤機的部分重量，為其他提升機構減輕負擔，便于抬高采煤機。正常工作時，水箱內不灌水或直接取下，不會影響采煤機的穩定性，使用方便，水箱的頂部連通注水管，水箱的底部連通出水管，出水管上固定連接閥門。

圖1 采煤機調高裝置立體結構示意圖

底座頂部的前后兩側與安裝板的底部之間均固定連接液壓缸，安裝板底部左右兩側均固定連接固定三角座，底座的頂部且位于兩個固定三角座之間通過支撐架固定連接彈簧伸縮筒，彈簧伸縮筒的兩端均固定連接滑動三角座。

如下頁圖2所示，彈簧伸縮筒包括套筒、推桿和彈簧。套筒的兩端均滑動連接推桿，套筒的內部且位于兩根推桿之間滑動連接彈簧，滑動三角座的斜面與固定三角座的斜面平行，且滑動三角座的斜面通過鋼珠與固定三角座的斜面滑動連接，通過設置液壓缸推動安裝板，可提供主要的動力來提升采煤機，而在安裝板下方設置的固定三角座、彈簧伸縮筒和滑動三角座等結構，可在上升過程中，利用彈簧伸縮筒的回彈力輔助安裝板頂起，減輕液壓缸的負擔，使液壓泵等驅動機構負載更小，降低設備的損壞率。

圖2 調高裝置彈簧伸縮筒局部結構剖視圖

1.2 工作原理

采煤機需要調高時，水箱貼在懸吊架外側，將其抬起后，用鋼索將其頂部與采煤機頂部連接，并使鋼索搭在滑輪表面，然后向水箱中注水。隨著水箱內水量的增加，采煤機被抵消的質量也越多，然后啟動液壓泵為液壓缸充入液壓油，使液壓缸將采煤機向上頂起，同時推桿在彈簧的回彈力下，向兩端推動滑動三角座，使其間接地將固定三角座向上推動，兩者搭配，將安裝板上的采煤機抬高，最后將安裝板底部用固定架支撐住，如此即可將水箱內的水放出，并取下水箱。

1.3 特點分析

與以往的采煤機調高設備對比分析可知，該新型采煤機調高裝置具有以下技術特點：通過在底座頂部的前后兩側與安裝板的底部之間均固定連接液壓缸，安裝板底部的左右兩側均固定連接固定三角座，底座的頂部且位于兩個固定三角座之間通過支撐架固定連接彈簧伸縮筒，且彈簧伸縮筒的兩端均固定連接滑動三角座，滑動三角座的斜面與固定三角座的斜面平行，且滑動三角座的斜面通過鋼珠與固定三角座的斜面滑動連接；通過設置液壓缸推動安裝板，可提供主要的動力來提升采煤機，而在安裝板下方設置的固定三角座、彈簧伸縮筒和滑動三角座等結構，可在上升過程中，利用彈簧伸縮筒的回彈力輔助安裝板頂起，減輕液壓缸的負擔，使液壓泵等驅動機構負載更小，降低設備的損壞率；通過設置鋼索配合滑輪來吊住水箱和采煤機，在向水箱內充水后，即可抵消采煤機的部分質量，為其他提升機構減輕負擔，便于抬高采煤機。正常工作時水箱內不灌水或直接取下，不會影響采煤機的穩定性，使用方便。

2 實踐應用及效果分析

晉能控股煤業集團云崗礦位于大同煤田的東北部，井田面積59 km2。礦井始建于20世紀60年代中期，設計能力為270萬t/年，服務年限為183年，經改擴建后的核定生產能力為480萬t/年。礦井開拓系統采用立井、斜井混合式分區開拓，主生產水平為980主皮帶運輸系統，1030水平為輔助運輸水平。

云崗礦為保護礦井資源、延續礦井壽命，通過對地質資料進行認真分析和對小窯資料的調研，加強邊角煤回收利用，設計布置了12號煤層8202工作面、12號8623-1工作面；殘采盤區及村莊下壓煤（12號煤層8602工作面）已采煤量12萬t；通過科學分析礦壓顯現規律，對11-2號薄煤層區域精采細采，增加礦井采出煤量。以上工作面在生產過程中采用MGTY300-700電牽引采煤機進行采煤作業，從實踐過程中可知，在對MGTY300-700型采煤機進行人工調高過程中多次出現滾筒高度調節不及時、不準確，滾筒極易被損毀等問題，嚴重影響到云崗礦開采效率。

針對以上描述情況，將新型采煤機調高裝置在MGTY300-700型采煤機上進行了安裝調試，并設計PLC控制技術及組態技術對采煤機調高裝置進行控制，后期該采煤機在云崗礦進行了實踐應用。從實踐效果來看，調高裝置工作正常，能較好地完成調高任務。該裝置設置液壓缸推動安裝板，可提供主要的動力來提升采煤機，而在安裝板下方設置的固定三角座、彈簧伸縮筒和滑動三角座等結構，可在上升過程中利用彈簧伸縮筒的回彈力輔助安裝板頂起，減輕液壓缸的負擔，使液壓泵等驅動機構負載更小，降低了采煤機設備損壞率。