一種高效掘進(jìn)采煤聯(lián)合裝置的設(shè)計分析

吳前進(jìn)

（沁和能源集團(tuán)有限公司永安煤礦， 山西 晉城 048205）

引言

采煤機(jī)被廣泛應(yīng)用于煤炭開采作業(yè)中，而傳統(tǒng)采煤機(jī)在截割煤巖時，僅能在有限巷道內(nèi)對單側(cè)煤巖進(jìn)行開采，同時，由于煤巖內(nèi)部受到極大的地應(yīng)力，當(dāng)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(fā)生折斷等現(xiàn)象，這樣大大降低了采煤機(jī)的工作效率?；谝陨犀F(xiàn)有技術(shù)的不足，沁和能源集團(tuán)有限公司永安煤礦技術(shù)人員設(shè)計了一種高效掘進(jìn)采煤聯(lián)合裝置，可以對前方巖層和雙側(cè)煤壁進(jìn)行開采，降低截齒的磨損程度，采煤機(jī)回撤時，可以調(diào)節(jié)滾筒與煤壁的距離，對雙側(cè)煤壁進(jìn)行二次開采，提高采煤機(jī)的工作效率[1]。

1 高效掘進(jìn)采煤聯(lián)合裝置的結(jié)構(gòu)分析

如圖1所示，采煤機(jī)機(jī)身的前側(cè)設(shè)有依次鉸接的前上搖臂、前中搖臂和前下?lián)u臂，采煤機(jī)機(jī)身的后側(cè)設(shè)有依次鉸接的后上搖臂、后中搖臂和后下?lián)u臂；前上搖臂和前中搖臂之間安裝有前調(diào)姿液壓缸，前中搖臂和前下?lián)u臂之間安裝有前調(diào)高液壓缸；后上搖臂和后中搖臂之間安裝有后調(diào)姿液壓缸，后中搖臂和后下?lián)u臂之間安裝有后調(diào)高液壓缸；前上搖臂上安裝有掘進(jìn)頭，后上搖臂上安裝有滾筒直徑由內(nèi)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(nèi)安裝有用于為大滾筒、中滾筒和小滾筒提供不同轉(zhuǎn)動速度的動力機(jī)構(gòu)[2]。

動力機(jī)構(gòu)包括電機(jī)、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(jìn)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(shè)有刮板運(yùn)輸機(jī)，刮板運(yùn)輸機(jī)對稱分布于所述采煤機(jī)機(jī)身的兩側(cè)[3-4]。

圖1 高效掘進(jìn)采煤聯(lián)合裝置示意圖

本設(shè)計在采煤機(jī)前方設(shè)置采掘頭，采煤機(jī)可以對前方巖層直接采掘，同時，在采煤機(jī)兩側(cè)各分布三個滾筒，可以對雙側(cè)煤壁進(jìn)行開采，并且左、右側(cè)三個滾筒呈梯度分布，直徑由內(nèi)向外逐漸減小，轉(zhuǎn)速由內(nèi)向外逐漸增大，使左、右兩側(cè)的三個滾筒在截割煤壁時始終保持相同的受力狀態(tài)，能夠降低截齒的磨損程度，提高截齒的使用壽命，并且當(dāng)采煤機(jī)回撤時，可以通過啟動距離液壓缸，調(diào)節(jié)滾筒與煤壁的距離，對雙側(cè)煤壁進(jìn)行二次開采。

2 高效掘進(jìn)采煤聯(lián)合裝置的工作原理

首先，通過啟動前左調(diào)姿液壓缸、前左調(diào)高液壓缸、前右調(diào)姿液壓缸、前右調(diào)高液壓缸來調(diào)節(jié)前左上搖臂、前左中搖臂、前左下?lián)u臂、前右上搖臂、前右中搖臂、前右下?lián)u臂的位姿，進(jìn)而調(diào)節(jié)采掘頭的位置，對采煤機(jī)前方巖層進(jìn)行采掘。當(dāng)對前方巖層采掘到一定程度時，使采煤機(jī)機(jī)身向前移動；同時，通過啟動后左調(diào)姿液壓缸、后左調(diào)高液壓缸、后右調(diào)姿液壓缸、后右調(diào)高液壓缸來調(diào)節(jié)后左上搖臂、后左中搖臂、后左下?lián)u臂、后右上搖臂、后右中搖臂、后右下?lián)u臂的位置，進(jìn)而調(diào)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(jī)，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(zhuǎn)動，第二距離液壓缸以中速轉(zhuǎn)動，第三距離液壓缸以高速轉(zhuǎn)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(diào)節(jié)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(jìn)而對兩側(cè)煤壁進(jìn)行截割，進(jìn)而使左大滾筒、右大滾筒最先截割外側(cè)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(jī)機(jī)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(nèi)側(cè)煤壁時的開采阻力。繼續(xù)控制采煤機(jī)機(jī)身前進(jìn)，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(yùn)輸機(jī)將煤運(yùn)輸?shù)酵饨纭?/p>

3 高效掘進(jìn)采煤聯(lián)合裝置的優(yōu)勢

本設(shè)計在采煤機(jī)前方設(shè)置采掘頭，采煤機(jī)可以對前方巖層直接采掘，同時，在采煤機(jī)兩側(cè)各分布三個滾筒，可以對雙側(cè)煤壁進(jìn)行開采，并且左、右側(cè)三個滾筒呈梯度分布，直徑由內(nèi)向外逐漸減小，轉(zhuǎn)速由內(nèi)向外逐漸增大，使左、右兩側(cè)的三個滾筒在截割煤壁時始終保持相同的受力狀態(tài)，能夠降低截齒的磨損程度，提高截齒的使用壽命，并且當(dāng)采煤機(jī)回撤時，可以通過啟動距離液壓缸，調(diào)節(jié)滾筒與煤壁的距離，對雙側(cè)煤壁進(jìn)行二次開采。

該高效掘進(jìn)采煤聯(lián)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(hù)了采煤機(jī)機(jī)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(jī)的工作效率。

4 結(jié)論

基于永安煤礦采煤機(jī)在作業(yè)過程中出現(xiàn)截齒發(fā)生折斷、采煤效率不高等問題設(shè)計的這種高效掘進(jìn)采煤聯(lián)合裝置，可以對前方巖層和雙側(cè)煤壁進(jìn)行開采，左、右兩側(cè)的三個滾筒在截割煤壁時始終保持相同的受力狀態(tài)，能夠降低截齒的磨損程度，提高截齒的使用壽命，當(dāng)采煤機(jī)回撤時，可以通過啟動距離液壓缸，調(diào)節(jié)滾筒與煤壁的距離，對雙側(cè)煤壁進(jìn)行二次開采，提高采煤機(jī)的工作效率。