综合机械化采煤机讲义课件

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,综合机械化采煤工艺,-,采煤机,综合机械化采煤工作面设备布置,综采工作面采用双滚筒采煤机落煤、装煤并自开缺口，重型可弯曲刮板输送机运煤，液压支架维护和管理顶板，使采煤过程全部机械化。,巷道棚梁 端头支架 绞车 泵站 单轨吊车,综合机械化采煤工作面设备布置图一,1-采煤机 2-刮板输送机 3-液压支架 4-端头支架 5-锚固支撑 6-巷道棚梁 7-转载机 8-转载机推移装置 9-可伸缩胶带机 10-控制台 11-配电箱 12-泵站 13-推移装置 14-移动变电站 15-煤仓 16-绞车 17-单轨吊车,综合机械化采煤工作面设备布置图二,1-采煤机 2-刮板输送机 3-液压支架 4-下端头支架 5-上端头支架 6-转载机 7-可伸缩带式输送机 8-配电箱 9-移动变电站 10-设备列车 11-乳化液泵站 12-喷雾泵 13-液压安全绞车 14-集中控制台,刮板输送机,液压支架,1-顶梁；2-掩护梁；3-立柱；4-侧护板；5-底坐箱,序 言,建国以来，我国的煤矿生产技术面貌发生了深刻的变化。过去落后的生产方式已被普通机械化和综合机械化采煤所取代。目前我国的综合机械化程度和掘进装载机械化程度都有了很大发展，国产的综采工作面设备和高档普采设备在缓倾斜中厚煤层采煤工作面的年产量都有了大幅度的提高。这充分地显示了我国采煤机械化和掘进机械化程度的发展状况。,在煤矿生产中，实现采掘机械化是实现煤矿生产机械化的中心环节和前提。采掘工作面是煤矿生产的第一线，它的机械化水平是煤矿技术进步的集中体现，决定着整个矿井的生产技术面貌。,第一讲 采掘机械发展概况与发展趋势,一、采煤机械化发展概况与发展趋势,我国采煤机械化的发展经历了由单一到综合的过程，即长壁采煤工艺中的落煤、装煤、运煤、支护和采空区处理等五大主要工序由单一工序机械化发展到综合机械化。五大工序中，运输机械化实现得最早，经历了由可拆卸式刮板输送机到可弯曲刮板输送机、并做到整体推移历程，完善了工作面运输机械化；在50年代初至60年代初，主要使用截煤机和康拜因进行落煤和装煤，从60年代初开始引进和自制滚筒式采煤机，从而扩大了机械化采煤范围；支护和采空区处理两个工序的机械化实现得较晚，从60年代初采用金属摩擦支柱与铰接顶粱支护顶板和处理采空区，到70年代开始采用单体液压支柱、液压支架支护顶板和处理采空区，从而实现了支柱、回柱的机械化作业。至此，采煤工作面的五大工序就全部实现机械化，即采煤综合机械化。,1、五十年代以深截式(截深为1.62m)机械化采煤设备采煤的发展阶段，是机械化采煤的初级阶段。,2、六十年代以浅截式单滚筒采煤机 (截割为0.7m左右)机械化采煤设备采煤和以可弯曲刮板输送机运煤的发展阶段，是机械化采煤的中级阶段。,3、七十年代以来，以液压支架支护采煤工作面顶板的采煤综合机械化,发展阶段,。,4、改革开放以来，是采煤机械化发展的重要阶段。,采煤机械化技术发展趋势,综合机械化采煤技术在不断地完善和发展。发展趋势是：,高产、高效、重型、大功率以及对各种煤层地质条件的适应性等。,1、采煤机技术发展的趋势,2、工作面刮板输送机发展趋势,3、液压支架,发展趋势,综合机械化采煤的工作过程,(1)采煤机自工作面一端开始向另一端采煤；,(2)随着采煤机的移动，紧接着移动液压支架，以便及时支护顶板；,(3)在采煤机后面约10 m处，推移工作面输送机。当采煤机移到工作面另一端，各工序都相应地完成之后，便实现了一个完整的采煤循环过程。,双滚筒采煤机的割煤方式一般采用双向割煤、往返两刀的方式。,第二讲 采煤机,在采煤工作面，把煤从煤层中采落下来并完成装煤工作的机械称为采煤机，采煤机是综采工作面的主要机械设备。采煤机分为两类：滚筒采煤机和刨煤机，目前煤矿中广泛使用的是滚筒采煤机。滚筒式采煤机是以螺旋滚筒为工作机构的采煤机，它采高范围大，适应各种煤层，并能适应较复杂的顶底板条件。,第一节 煤层物理机械性质,影响煤层物理机械性质的主要因素有：,采高,及煤体强度、煤层结构与节理裂隙分布等。,煤层在力学特性上表现为,各向异性。,一、煤层采高及其强度特征, 采高对煤层强度的影响,在支承压力作用下，采高越大，采场的矿压显现越严重，煤壁处煤体所受的损伤越大，工作面煤壁也越不稳定。, 煤的强度特征,二、煤层结构与层理、节理裂隙特征, 煤层的结构, 煤层的层理、节理裂隙特征对破碎的影响,三、煤体的抗切削性能,四、煤的坚固性,我国通常用煤的坚固性系数 f ( 又称普氏系数 ) 来表征煤破碎的难易程度。煤和软岩 f4, 中硬岩 f=48, 硬岩 f8, 最硬的岩石 f 可达 20 。同时还规定 : f1.5 的煤为软煤 ; f= 1.53.0 的煤为中硬煤 ; f3 的煤为硬煤。,第二节 采煤机,采煤机负责完成割煤、装煤工序。,采煤机的分类：,1）按滚筒数：单滚筒、双滚筒；,2）按牵引调速方式：机械牵引、液压牵引、电牵引；,3）按牵引机构：链牵引、无链牵引。,采煤机的结构组成,采煤机主要由四大部分组成：,1、牵引部：包括牵引机构和传动装置；,2、截割部：包括机头减速箱、摇臂和滚筒；,电牵引采煤机取消了机头减速箱,；,3、电气部分：包括电动机及其控制；,4、附属装置：包括底托架、摇臂调高装置、防滑装置、调斜装置、电缆拖移装置、冷却喷雾降尘装置等。,一、滚筒采煤机截割部,截割部的作用是将电动机的动力经过减速后 , 传递给截割滚筒 , 以进行割煤 , 并且通过滚筒上的螺旋叶片将截割下来的煤装到工作面输送机上。截割部主要包括工作机构及其传动装置 , 是采煤机直接落煤、装煤的工作部件 , 其消耗的功率占整个采煤机功率的80%以上（ 约80%90%）。工作机构是指滚筒和安装在滚筒上的截齿 , 而传动装置是指固定减速箱、摇臂齿轮箱 , 有时还包括滚筒内的传动装置。,（一）截割部的组成及特点,1. 截割部的组成,采煤机截割部由固定减速箱、摇臂、滚筒、挡煤板及调高系统组成。有的采煤机还配有一个破碎滚筒。在截割部内设有润滑系统、冷却与喷雾系统和过载保护装置。,2采煤机截割部的特点,双滚筒采煤机具有很多特点，但主要特点是：生产能力大、效率高、用于开采中厚煤层时能一次采全高、能自开缺口、装煤效果好、机器稳定性能好以及不经改装能适应于左右工作面等优点。,（二）截割部传动装置,1截割部传动装置的功用及要求,要求截割部传动装置具有高的强度、刚度和可靠性 , 良好的润滑、密封、散热条件和高的传动效率。对于单滚筒采煤机 , 还应使传动装置能适合左、右工作面采煤的要求。,2截割部常见的传动方式,1）双减速箱传动装置,包括：固定减速箱和摇臂减速箱。,2）单减速箱传动装置,单减速箱传动装置机械传动完全置于摇臂内部，截割电动机垂直布置在摇臂根部，成为截割部的组成部分，摇臂绕机身端部的水平销轴摆动。,螺旋滚筒的作用,一是从煤壁上将煤截割下来。,二是靠滚筒上的螺旋叶片将煤装到工作面刮板输送机上。,摇臂的内喷雾可冷却截齿延长其使用寿命，喷雾降尘改善工作条件，冲淡瓦斯，湿润煤壁等。,滚筒的结构参数对煤的块度、煤尘的生成量及采煤机整体工作的稳定性等也有一定的影响。,(三)滚筒与截齿,1滚筒的结构,2螺旋滚筒的参数,1）滚筒的直径和宽度,2）滚筒螺旋叶片头数、升角及旋向,3）滚筒的转向与转速,4）截齿的配置排列方式,3截齿,1滚筒的结构,滚筒组成：,筒毂、螺旋叶片、齿座、喷嘴和端盘等。,滚筒的结构参数,螺旋滚筒的参数有结构参数和工作参数两种,结构参数包括滚筒直径和宽度、螺旋叶片的参数,工作参数指滚筒的转向和转速,滚筒有三个直径：滚筒直径D、叶片直径Dy和筒毂直径Dg。,双滚筒采煤机滚筒直径D可按采高选择，滚筒直径应稍大于最大采高的一半。,滚筒宽度B是滚筒边缘到端盘最外侧截齿齿尖的距离，即采煤机的理论截深。采煤机的截深有600mm、800mm、1000mm几种，其中,800mm,用的最多。,2）螺旋叶片的参数,螺旋叶片的参数包括：,头数、螺距、导程、螺旋升角和旋向等。,头数一般24头，双头最多。导程和螺旋升角直接影响装煤效果，螺距大小是保证煤流畅通的条件。,滚筒工作参数,滚筒转向 滚筒的转向必须与滚筒的螺旋方向一致，以向输送机推运煤。即“左转左旋，右转右旋”。,顺转 截齿截割方向与碎煤下落方向相同。,逆转 截齿截割方向与碎煤下落方向相反。,滚筒转速 截齿数一定时，煤屑厚度与牵引速度成正比，与滚筒转速成反比，即滚筒转速越高，煤的块度越小，造成煤尘飞扬。故滚筒转速一般控制在3050r/min 。而牵引速度越大，切深就大单位能耗降低，但切深太大，超过截齿伸出齿座的径向长度时，齿座挤入煤壁里，使切削 状况恶化，截割功率剧增，相应截齿速度一般为35m/s。,截齿,采煤机截齿主要有扁形截齿和镐形截齿两种。,扁形截齿径向安装，也叫径向截齿，形状像刀，又叫刀形截齿。适用于截割各种硬度的煤。,镐形截齿切向安装，又叫切向截齿。一般在脆性煤和节理发育的煤层中具有较好的截割性能。,截割部的传动方式,双减速器传动 多用于液压牵引采煤机，电动机纵向布置于机身，有机头减速箱和摇臂减速箱。,单减速箱传动 机械传动装置全部置于摇臂内部，截割电动机垂直布置于机身，通常是三或四级齿轮传动，最后一级是行星齿轮传动。,截割部应有变速齿轮，滚筒有两档以上转速，以适应不同煤层的需要。,截割部的润滑 一般选用40时运动粘度为150460mm,2,/s的极压工业齿轮油作为润滑油，其中N220和N320极压齿轮油用的最多。,二、滚筒采煤机牵引部,（一）牵引部的组成及特点,1. 组成：,牵引部由牵引部传动装置和牵引机构组成。,2牵引部的特点：无级变速,（二）牵引部传动装置,1机械牵引,2液压牵引,3电牵引,（三）牵引机构,1链牵引机构,2,无链牵引装置,滚轮齿轨式无链牵引机构,链轮链轨式无链牵引机构,牵引传动装置,机械牵引是全部采用机械传动装置的牵引，只能有级调速且传动复杂，现已很少采用。,液压牵引是利用液压传动来驱动的牵引。液压传动的牵引具有无级调速特性，且换向、停止过载保护易于实现，便于根据负载变化实现自动调速，保护系统比较完善，故应用较多。,电牵引 电牵引是对专门驱动牵引部的电动机调速而调节速度的牵引。,电牵引采煤机的优点,具有良好的牵引特性 既可以使机器克服阻力移动，又可在机器下滑时发电制动。,可用于大倾角煤层 牵引电动机轴端装有防止采煤机下滑的制动器，制动力矩是电动机恶地额定转矩 1.62.0倍，可用于40倾角的煤层。,运行可靠，使用寿命长,反应灵敏，动态性能好 如过载减速，三倍过载自动后退等。,效率高 效率可达0.9，而液压牵引一般在0.650.7左右。,结构简单,具有完善的检测和显示系统。,交流电牵引原理,变频调速原理 n=60f/p，通过适当的变频调速可使截割电动机的功率趋于稳定，减轻欠载荷过载（恒功率调速）,恒转矩调速 在变频调速的同时调节电源电压。,三、采煤机辅助装置,采煤机除了截割部、牵引部、电动机与电气控制装置外 , 其余的部分称为辅助装置。采煤机辅助装置主要包括底托架及滑靴、滚筒调高与调斜装置、滚筒挡煤板及翻转装置、破碎机构、牵引链固定张紧装置、无链牵引装置、防滑装置、电缆水管拖移装置、冷却喷雾系统等。,（一）底托架及滑靴,（二）滚筒调高与调斜装置,（三）挡煤板及翻转装置,（四）破碎装置,（五）牵引链固定张紧装置,（六）防滑装置,（七）电缆水管拖移装置,（八）冷却喷雾降尘系统,采煤机液压系统,1. 液压调高系统,摇臂调高系统由泵站和调高油缸组成。泵站由阀组、油箱和电机装置三部分组成。,2. 辅助液压系统,辅助液压系统的作用是采煤机行走牵引的停止启动。,每个牵引部后侧都安装有一个制动器，在部分采煤机上装的是液压制动器,采煤机喷雾冷却系统,喷雾冷却系统的作用是为采煤机提供内、外喷雾，形成高压水雾，降低割煤和装煤过程中产生的煤尘；冷却电机、传动部、电气装置及变压器。,喷嘴装在滚筒叶片上将水从滚筒里向截齿喷射，称为内喷雾；喷嘴装在采煤机机身上，将水从滚筒外向滚筒及煤层喷射称为外喷雾。,煤矿安全规程规定：采煤机必须装有内、外喷雾装置，截煤时必须喷雾降尘，内喷雾压力不得小于2MPa，外喷雾压力不得小于1.5MPa。如果内喷雾不能正常工作，外喷雾压力不得小于4MPa。,第二节 综采工艺,综采工艺：综采各工序在时间、空间上的配合。,（一）管理要点,1.设备配套是高产、高效的前提。,2.提高操作技术是高产、高效的基础。,3.抓好“三直一平”。,支架操作“细、匀、净；快、够、正；严、紧、平”,细：移架前细心检查管路、阀组、连接件，细心观察顶板、煤壁状况；,匀：支架间距要均匀；,净：架内浮煤要清理干净；,快：少降快移，带压移架；,够：移架步距要够，于煤机截深相等；,正：移架方向要正，防止移架过程歪斜；,严：架间支护严密，不留空隙，严防漏矸；,紧：支架接顶要紧密，达到足够初撑力；,平：顶梁、底座要支平，严防支架低头。,“三直一平”、“两畅通”,三直：煤壁、输送机、支架排列直；,一平：输送机铺设平；,两畅通：上、下出口要畅通。,（二）采煤工艺,1.割煤方式,1）单向割煤往返一次进一刀：上行割煤、移架，下行清理浮煤、推溜。,2）双向割煤往返一次进两刀：上行割煤、移架、推溜，下行割煤、移架、推溜。往返进两个截深。,采煤机单向割煤,采煤机双向割煤,双滚筒采煤机两滚筒的作业方式,前顶后底作业方式：采煤机向右牵引时，前滚筒为右螺旋，割煤时顺时针旋转，沿顶板割煤；后滚筒为左螺旋，割煤时逆时针旋转，沿底板割煤。向右牵引时，调整滚筒摇臂，原割顶煤滚筒落下割底煤，原割底煤滚筒升起割顶煤，即仍为前顶后底的工作方式。前后滚筒的旋转方向也相反。,这种作业方式司机操作安全，装煤效果好，煤尘少。,前底后顶作业方式,采煤机向右牵引时，前滚筒为左螺旋，逆时针旋转，沿底板割煤。后滚筒为右螺旋，顺时针旋转，沿顶板割煤，向左牵引时则相反。,硬夹矸易被后滚筒破落下来，这种作业方式应用很少，只有在煤层中有硬夹矸、过断层或开采薄煤层的特殊条件下才能采用。,双滚筒采煤机前底后顶作业方式,（a）煤层中有硬夹矸层（b）薄煤层开采（c）过地质构造带,2.采煤机的进刀方式,1、,正切进刀,：工作面端部，依靠端盘截齿旋转切入煤体；,2、,端部斜切进刀,：工作面端部，略大于2倍的机身长度完成进刀，需反身割三角煤；适于工作面较长的条件。,3、,中部斜切进刀,：从一端至工作面中部完成进刀，一直向前割至另一端，返回时割余下的部分；需往返割一刀煤；适于60m左右长度的工作面。,割三角煤端部斜切进刀法,a.采煤机割煤至工作面端头时，其后的输送机槽已移近煤壁，采煤机机身尚留一段下部煤。,b.调换滚筒位置，左滚筒下降，有滚筒上升，然后沿输送机弯曲段反向割入煤壁，直至采煤机机身进入输送机直线段为止，这时采煤机已向煤壁推进了一个截深，然后将输送机移直。,c.再调换两滚筒上、下位置，采煤机重新返回割煤至输送机机头处，割掉三角煤。,d.将三角煤割掉，煤壁割直后，再次条换滚筒上、下位置，右行正常割煤。,留三角煤端部斜切进刀法,a.在工作面上端采煤机下行割煤，按照割三角煤的方式斜切进刀后，a采煤机一直下行割煤，直至工作面下端。b,b.采煤机割通工作面后换向上行，沿工作面空行或割煤，至工作面上端割去三角煤c,c.若工作面倾角不大，煤层松软时也可从工作面下端进刀。,工作面中部斜切进刀,采煤机的电气控制系统,采煤机电气部分一般由电动机电控箱、中间箱、电磁阀箱、分线箱、按钮盒等组成。,电动机电控箱 ：,中间箱 ：主要是供采煤机电机电缆配线用。,电磁阀箱：,采煤机的电气控制系统,采煤机的电气控制包括采煤机和输送机的电源控制，采煤机的工况控制，采煤机的恒功率控制等。,采煤机的电源控制包括采煤机的启动和停止，采煤机只有一个启动点，停机可多点进行。采煤机上还须设输送机的停机控制。,采煤机的工况控制指左牵引、右牵引、左滚筒升、左滚筒降、右滚筒升、右滚筒降六种。（液压牵引和电牵引采煤机不一样）,采煤机的电气控制方式见表82,采煤机的电气保护,电气保护是电气系统对采煤机的保护。其目的一是提前报警避免故障发生；二是防止故障扩大，及时切断采煤机电源。,保护方法是把保护继电器的接点串入采煤机控制回路，发生故障时能及时切断采煤机电源。,采煤机电气保护种类,热保护,电动机热保护，是为防止电动机温升过高烧坏绝缘而设置的保护。常用的方法有测电动机冷却水水温和测电动机定子绕组端部温度两种。一般用热敏电阻或热电偶。,失压保护,液压采煤机辅助液压系统压力低于规定值是的保护。一般用压力继电器实现。,超速保护,采煤机牵引速度超过规定值时的保护。,差速保护,是指采煤机速度传感器测得的速度值之差大于规定值时的保护。,牵引过零抱闸保护,指采煤机牵引把手在零位时执行的保护。,适用条件：,缓倾斜、中硬煤层长壁式综采工作面，采高2.23.5m，可用于有瓦斯、煤尘爆炸危险的矿井。,总体结构：,多电机横向布置。,牵引方式,：交流变频无级调速、无链牵引。,第三讲 MGTY930/400-3.3D电牵引采煤机,摇臂,端部铰接，400KW交流电机驱动。,结构原理：,1）传动系统：三级减速，一级圆柱齿轮，两级行星齿轮；变换齿轮在第一级，可获得三种转速。,2）齿轮离合器：安在第一传动轴。,3）截齿喷雾系统,4）冷却系统：冷却电机，水量不少于2.1m,3,/h，水压2MPa，不大于2MPa；冷却摇臂，低速腔装有油冷却器。,润滑：N320中极压齿轮油。,摇臂传动系统,滚筒,结构特点：,四头螺旋叶片；,镐型截齿；,锥形法兰连接。,牵引传动部,位置：采空侧两端。,组成：牵引传动箱和外牵引两部分，各一台55KW交流电机驱动。,制动器：牵停或急停时制动防滑，供液松闸、停液抱闸。制动器的调整方法。,传动系统：六级减速，其中两级行星齿轮。,冷却：冷却电动机（同截割部），冷却传动箱装有油冷却器。,润滑：传动箱注极压N320齿轮油，油位至油标2/3处。外牵引，每周注ZL-3锂基润滑脂。,牵引传动部,图6-4 牵引部传动系统,采煤机电控系统,制动器,制动器总的允许磨量大约为4.31mm，即允许压盖转动约1 又7/8圈。图6-4,液压调高系统,组成：泵站和调高油缸两部分，泵站由阀组、油箱和泵电机三部分组成。,1）调高泵：高压齿轮泵，额定压力20MPa。,2）单向阀：倒吸，防吸空。,3）精、粗过滤器：精过滤器精过滤精度80,m,，粗过滤器过滤精度1,m。,4,）溢流阀：高压溢流阀调定系统最高压力值为20,MPa，低压,溢流阀提供背压。,5）压力继电器：低压油压力过低时作用电磁阀、制动器动作。,6）手液动换向阀：控制摇臂升降。,7）电磁换向阀：控制摇臂升降。,8）调高油缸：摇臂调高的执行元件，配有液力锁。,液压调高系统图,泵站的安装与维护,1.安装注意事项,2.安装顺序：先下后上。,3.日常维护,4.液压油管理,冷却喷雾系统,组成：水阀组件、接头、软管和喷水块等。,进水压力7MPa，水量320L/min。,辅助部件,包括主机架、辅助液压系统、护板及拆卸工具。,五、喷雾冷却系统,作业,1、简述MGTY930/400-3.3D电牵引采煤机的总体结构特点及牵引调速方式。,2、简述MGTY930/400-3.3D电牵引采煤机,制动器的调整方法。,3、MGTY930/400-3.3D电牵引采煤机的液压调高系统由哪几部分组成？,4、P121 6、7题,谢谢大家,再见,