采煤机的发展方向_.pdf

1、修回日期:2003O01O14作者简介:牛卫兵(1964-),男,山西盂县人,工程师,从事矿山机械研究开发工作。问题探讨采煤机的发展方向牛卫兵(太原矿山机器集团有限公司 设计院,山西 太原 030009)摘 要:介绍了液压采煤机发展的历史,根据高产高效矿井综采工作面对采煤机的要求,以及液压采煤机存在的问题和牵引力与牵引速度局限性阐述了开发研制电牵引采煤机的必然趋势,介绍了太原矿山机器集团近十年来研制电牵引采煤机的业绩。关键词:液压牵引采煤机;液压泵站;电牵引采煤机;水路系统;高压控制箱中图分类号:TD42116 文献标识码:B 文章编号:1005O2798(2003)02 O0049 O021

2、 液压牵引采煤机的发展历史太原矿山集团公司于 80 年代在引进综采设备的基础上进行了消化吸收、自行开发设计,研制出了各种系列的液压牵引采煤机,经过近 20 年的发展,技术水平得到了较大的提高,在提高液压牵引采煤机寿命和可靠性方面作了大量工作。截止目前,MGAM500 采煤机已生产近 200 台,产品分布在全国各大矿务局、公司和煤矿。1991 年该公司同煤科总院上海分院共同开发了 6MG200 采煤机,由于该机型外型尺寸小,牵引力大,液压系统可靠等独特优点,深受用户的观迎。经峰峰矿务局普采工作面使用,创年产原煤 80 万 t的好成绩,原煤炭部在该局召开现场会推广使用。2 液压牵引采煤机局限性其一

3、,采煤机的液压元件质量不稳定,使用寿命短。我国使用的液压牵引采煤机,主泵是牵引部的心脏,使用寿命应在半年以上,但质量比较好的也只能使用 3 4 个月,国产主泵使用寿命短的主要原因是配油盘和缸体的材质和热处理工艺还没有完全过关,尚没有达到引进件产品质量现在的制造水平。液压牵引采煤机的其他液压元件,如液压阀、冷却器、过滤器、调高泵和油缸都存在着质量问题,整个牵引部液压系统无论哪个元件出现问题都需要揭盖维修或更换,都将影响机组的正常运转,影响煤炭生产效率。其二,因井下开采不具备无尘维修条件,而主泵及其它液压元件对油脂的污染又十分敏感,防止液压油污染的难度大,油脂的好坏又直接影响液压元件的使用寿命,频

4、繁的开盖维修又加速了液压元件的损坏。其三,液压牵引采煤机的系统复杂,并且串联元件多,查找故障困难,检修不方便。其四,液压牵引采煤机漏油是国产采煤机尚未解决的难题之一,漏油影响液压牵引采煤机的声誉。其五,液压牵引采煤机不能满足高产高效矿井的要求。3 液压牵引采煤机截齿单刀切割力和截割牵引速度的计算分析311 高产高效工作面采煤机必须达到的截割牵引速度设定:日产 P=10 000 t,工 作面长度 l=200 m,平均采高 H=3 m,循环进度 B=0.75 m;单向割煤作业循环方式,四班作业,其中三班生产,一班检修,开机率取国内百万吨队的平均水平,M=016,煤的密度为 113 t/m3。(1)

5、工作面每刀产量 Q。Q=l#H#B#C=200 310 0175 113=585 t(2)每日割煤刀数 N。N=P/Q=10 000/585=1711 刀 N 取 18 刀(3)每日有效割煤时间 t。t=24 60#M=24 60 016=864 min。(4)每刀循环允许作业时间 t。t1=t/N=864/18=48 min(5)根据工作长度确定采煤机下放速度 vs。vs=b/(Kts)49煤 第 12 卷第 2 期式中:b)采煤机正常割煤段工作,b=l-(a+c)。其中:a 为机头缺口长度,取 25 m,c 为机尾缺口长度,取 20 m;ts)移工作面输送机头、机尾平均时间,取1715 m

6、in;K)经验系数,取 018 019;vs=155/(018 1715)=11107 m/min(6)割煤牵引速度 v。v=lvs/(Tvs-2T1vs-l)=8136 m/min式中:t2)翻转档煤板时间,取 3 min。通过上述计算得知,单向割煤作业循环方式,需要采煤机的割煤牵引速度为 8136 m/min,下放牵引速度为 11107 m/min 时,才能满足日产万吨要求。当液压采煤机割煤牵引速度达到 8136 m/min时,对中等硬度煤层和软煤层是可行的,但对硬煤,如大同、晋城就不可行。而电牵引采煤机的牵引速度为 0 1218 m/min,故要满足高产高效矿井的要求就必须开发电牵引采煤

7、机。312 综采工作面采煤机所必须达到的截割力/单刀切割力0是指参与割煤的每个截齿破煤时应有的切向力。目前使用的 MGAM500 大功率液压牵引采煤机的单刀切割力为 1 26712 1 620 N,在老顶初次来压后,利用矿压力破煤时采煤机割煤牵引速度为 3 4 m/min,老顶初次来压前采取震动放炮松动煤体措施,采煤机割煤牵引速度为 23 m/min。实践证明,在截齿单刀切割力一定的情况下,割煤牵引速度提高到一定程度后必然出现截割滚筒/卡死0现象,导致发生机械或电气事故。313 快速牵引对大功率的要求因为采煤机截割牵引速度加快,在不改变截割滚筒转数的情况下则每个截齿切割的煤的厚度将按牵引速度的

8、增加成比例增加,截齿单刀截割力也必然增大。为了维持截齿单刀切割力不变,就必须按比例增加截割滚筒转数,以保持原有的切削厚度,必然导致截割滚筒电机功率的增加或采煤机总功率的增加。液压采煤机不能满足这一要求,而电牵引采煤机可通过增大截割电机的功率来满足这一要求。4 电牵引采煤机的开发研制以上从几个方面阐述了我国高产高效综采工作面对开发电牵引采煤机的迫切需要。太矿集团公司自 90 年代初引进 ELECTRA1000 电牵引采煤机制造技术以来,在消化吸收国外技术的基础上,进行了大量国产化工作,不断研制出适应不同煤层、煤质的高产高效工作面需要的采煤机,现在已形成了系列。至今已研制出电牵引系列有 MGTY4

9、00/900)313D电牵引采煤机、MGTY250/600)111D 电牵引采煤机、MGTY250/700)111D 电 牵 引 采 煤 机、MG-TY300/730)111D 电 牵 引 采 煤 机、MGTY400/930)313D电牵引采煤机、MGTY500/1200)313D电牵引采煤机、MGTY500/1200)313D 电牵引采煤机、MGTY250/600)111CD 开关磁阻电牵引采煤机以及 MGTY375 多电机液压采煤机。该系列电牵引采煤机总体结构是摇臂由结构简单的铰销安装在主机架的两端部;牵引传动箱由 6个液压螺母,斜铁固定在主机架两端的隔腔内;其余液压泵站、水路系统、电气、

10、高压控制箱、牵引控制箱安装在主机架中部的各自隔腔内;外牵引驱动装置由 8 个液压螺母,4 个高强度螺栓和斜铁,平键定位销固定在主机架的采空侧;调高油缸由铰销安装在主机架的煤侧。电牵引采煤机的开发使整机结构由传统的纵向布置发展为横向抽屉式布置,各部件之间没有动力传递,提高了整机强度,解决了机身串动问题,降低了井下维修工作量。采用多电机(泵站电机、牵引电机、截割电机),增大了装机功率和牵引功率,提高了可靠性,降低了故障率。近几年来计算机、通讯接口技术日新月异的高速发展,为选择采用提供了可能,以计算机为核心技术的采用,提高了整机的自动化程度。采用微电脑技术实现了采煤机的恒功率自动控制、工况监测、数据

11、采集、故障诊断、设备的保护等功能,这是液压牵引采煤机无法比拟的。所以研究开发电牵引采煤机是我国高产高效矿井建设的必由之路。MGTY250/600)111D 电牵引采煤机在漳村矿1307 工作面进行工业性试验。1999 年 9 月 1 日至9 月 25 日,25 d 时间,生产原煤 311273 万 t,工作面推进 212170 m,日产原煤 11251万 t。2001 年该公司开始开发小功率电牵引采煤机,该采煤机,内外牵引、控制中心、牵引电机等通过高强度螺栓联接,因为无主机架,增大了过煤空间,降低了最小采高。既保留了 6MG200 采煤机体积小、重量小等优点,又吸收了电牵引采煤机开机率高,牵引力大,牵引速度快,截割功率大等到优点。通过 10 a 的努力,该公司研制出系列电牵引采煤机,该系列电牵引采煤机开机率高,牵引力大,牵引速度快,截割功率大,能满足高产高效工作面的需要,取得了好的经济效益和社会效益。但是仍然存在一定的质量问题,有待进一步改进、完善。责任编辑:宋建勋50Coal 2/2003