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1、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
2、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
3、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；
4、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,1.6,2m),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
5、.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
6、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
7、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=4,8,硬岩,f8,最硬的岩石,f,可达,20,。,同时还规定,:f1.5
8、,的煤为软煤,;f=1.5,3.0,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
9、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
10、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
11、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
12、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
13、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
14、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。,?
15、,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
16、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
17、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,?,（
18、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
19、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；,
20、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
21、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
22、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
23、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
24、。,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,8
25、,2,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
26、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,2
27、MPa,，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,牵,引,电,
28、机,液压闸,外牵引,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
29、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,
