截框式采煤机,截框式采煤机以框形截盘作为主要工作机构的采煤机。截框式采煤机分为薄煤层和中厚煤层两类,分别适用于0.6~0.9m及0.8~2.8m的缓斜煤层采煤。
基本结构:截框式采煤机由电动机、牵引部、截割部、装煤部和辅助装置等组成。截割部包括工作机构及其传动装置。牵引部包括牵引机构和牵引驱动装置。电动机两端出轴,分别驱动截割部和牵引部。装煤部包括装煤机构、装煤减速箱和装煤电动机。齿座和链板用水平铰销连接成封闭的截链。它在框形导向架上环行,组成框形截盘。截齿装在不同倾角的齿座上,呈扇形,使截槽有必要的宽度。截链运动时,截齿在煤体上割出框形截槽,截深一般为1.6~2m。截框高度决定于所采煤层的厚度,一般为0.7~1.4m,很低为0.5m,很高达到2m。当截框高度较高且煤质较硬,框形截槽内的煤体不能自行碎落时,必须增设破碎杆和破碎盘。破碎杆上装有破碎齿,破碎盘套在破碎杆上,外围装有截齿。截割传动装置按框形截盘和破碎杆的运动速度和方向传递电动机的动力,截割速度是固定的。传动框形截盘用圆柱齿轮,传动破碎杆需要有一级锥齿轮。传动装置分为两级,第一级减速箱是固定的,第二级减速箱可以绕第一级减速箱回转,两级之间有离合器联接。
采煤机在工作状态时,框形截盘与机身垂直,离合器合上。当采煤机要转入下放状态时,必须先把离合器脱开,然后将框形截盘随同第二级减速箱一起转到与机身成直线的位置。牵引机构由钢丝绳和卷筒组成。卷筒装在牵引减速箱的底部或顶部。钢丝绳的一端固定在卷筒上,经过滑轮导向引出,另一端固定在斜撑于顶板和底板之间的支柱底部。卷筒转动时,回收钢丝绳,从而使采煤机沿着工作面煤壁移动。卷筒的容绳量为25~50m,卷筒缠满后,使其快速反向转动,人工把钢丝绳拉出,在前方重新固定后方能继续牵引。牵引驱动装置把电动机的动力传给卷筒,驱动装置还要求在工作过程中调速,因此在传动系统中设置棘轮机构或摩擦片脉动器,或采用液压传动。牵引部还提供一种较高的卷筒转速,用于放绳和调动(下放)采煤机。装煤机构为刮板抛射式,垂直封闭的链条上装有悬臂刮板,下股链条贴底板从煤壁向采空区方向运行,至靠近工作面输送机处斜坡向上,使煤块高速抛射到输送机内。装煤部组装成单独的部件,用连接板和钢丝绳拖在框形截盘后面,当下放时,脱开连接件,也转成与机身呈直线的位置。截链截割生成的煤粉由截齿和齿座带出截槽。除粉器把堆积的煤粉推开,以免再次被带回截槽,堵塞截链运行。截框式采煤机的特点是:采用大量截齿以小截割参数在截槽中截煤,使截槽中采出的煤粉(≤6毫米)达80%,因此比能耗大、效能低。
锯削式采煤机,又叫截煤机,靠安装在循环运动的截链上的截齿深入煤壁截煤。机械化掏槽的机器,用以增加爆破自由面,提高爆破效能,有圆盘式、截杆式和截链式三种。钢丝绳两端分别固定在锚柱和截煤机的绳筒上。工作时绳筒转动,将截煤机拉向前进,速度为0.25~1.1m/min。牵引钢丝绳长25m,每前进20~25m需移置锚柱。截煤机不能直接落煤,在工作面上需增加爆破落煤的工序,已被滚筒采煤机代替。
刨削式采煤机,即刨煤机,靠刨刀的往复运动刨削破煤。刨煤机有两种:①动力刨煤机,靠刨刀对煤体冲击破煤,存在问题较多,至今仍在研究中;②静力刨煤机,靠刨刀对煤体静压力破煤,分拖钩式、刮斗式和滑行式三种。中国目前多用拖钩式刨煤机,习称煤刨,由安装刀架的刨体和左右撑板组成,刨刀对称地分布在刨体上。为确保刨煤时煤刨稳定,应将煤刨底盘压在输送机溜槽下面。煤刨用锚链牵引,沿工作面往复运动落煤,一次刨深50~125毫米。
刨速大于输送机链速的刨煤机,叫快速刨煤机。刨煤机宜用于顶底板稳定、煤质较软、地质构造简单的薄煤层和中厚煤层。钻削式采煤机,钻削式采煤机靠钻头边缘的刀齿钻入煤体,由钻头中部的破煤刀齿将中部的煤体破碎。钻削式采煤机以钻削头为主要工作机构的采煤机。用于开采缓斜长壁薄煤层,适用于截割硬煤,具有出煤块度大、产生粉尘少等优点,但机身长、结构复杂、调高范围小和不能自开切口。基本结构:由截割部、行走部、电动机和辅助装置组成。截割部包括工作机构及其机械传动装置。行走部包括行走机构、调速系统和机械传动装置。钻削头是主要工作机构,分为单环形和多环形两种。单环形钻削头的环形体端头焊有呈不同倾角的齿座,并装有截齿,钻削头转动时截齿在煤体上截割出一定宽度的环形截槽。当截槽达到一定深度,安装在环形体内壁和底部的截齿将环形截槽内的柱状煤破碎成块状,煤块从环形体两侧的装煤口抛向工作面输送机。由于钻削头的直径是固定的,不能适应采高的变化,以及四角的弧形煤需要清除,因此,常常辅以顶截盘、底截盘、立截盘等辅助工作机构。顶截盘可升降,立截盘可摆动以适应采高的变化。多环形钻削头有同心多环和不同心多环两种。同心多环钻削头的结构与单环形类似,只是外环形成的柱状煤通过内环的截齿破碎。不同心多环钻削头的截齿在钻削头上按径向布置。相邻两钻削头的工作区域有一部分是重叠的,上下弧形煤由辅助工作机构削平。装煤机构是一条装有装煤刮板的闭合铰接链,它一般兼有辅助工作机构的功能。机械传动装置按钻削头和辅助工作机构所要求的截割速度和运动方向传递电动机的动力,一般都采用齿轮传动,不能变速。行走机构过去用链牵引,现代采用无链牵引。调速系统一般采用液压传动,使牵引速度能够在工作过程中调节。机械传动装置根据所要求的牵引速度和运动方向传递动力,一般都采用齿轮传动。电动机为箱形结构,两端出轴,分别驱动截割部和行走部,并用连接螺栓把三者固定成一体。现代单环形钻削式采煤机的电动机功率为200kW,很大牵引速度7.3m/min,牵引力300kN。
滚筒采煤机,滚筒采煤机适于在煤层厚度变化小、无夹石、地质构造简单、煤层倾角 15以下、顶板易于管理的条件下使用。倾角较大时,需装防滑装置。滚筒采煤机骑在可弯曲刮板输送机上工作,沿工作面往返运行。螺旋式滚筒上装有按一定规律排列的截齿。滚筒转动时,截齿按一定顺序在煤体上先后截出很多沟槽,使沟槽之间的煤体破落,通过滚筒旋叶和弧形挡煤板装入输送机。滚筒直径为测量到截齿齿尖的截割直径,各制造厂有各种不同的系列,根据采高选定。滚筒宽度相当于截深,有0.6、0.8、1.0、1.2m等几种规格。滚筒采煤机是以装有截割刀具并绕水平轴线旋转的截割滚筒为工作机构的采煤机。滚筒采煤机工作时,滚筒随机体沿煤壁移动,截割刀具在机器牵引力作用下切入煤体,利用滚筒旋转产生的转矩,将煤从煤体上破落下来。早期的滚筒采煤机以鼓形滚筒为工作机构,破落的煤炭需借助于犁煤板等专门使用的装煤机构,将其装入工作面输送机。现代滚筒采煤机都以螺旋滚筒为工作机构,滚筒在破落煤炭的同时,利用螺旋叶片将煤装入工作面输送机。滚筒采煤机用于长壁式采煤工作面进行机械化采煤,也可用于开采钾盐或油母页岩等其他矿物。目前的滚筒采煤机截割高度为0.65~5.0m,可截割各种截割阻抗的煤层。
滚筒采煤机是煤炭生产的主要机械设备,随着采煤综合机械化的发展,滚筒采煤机的结构和性能还在不断地改进和完善,主要有:①进一步扩大滚筒采煤机的适用范围,研制适用于薄煤层、厚煤层和倾斜煤层的高效能滚筒采煤机;②提高滚筒采煤机的生产能力;③提高机器运行的可靠性和安全性。按滚筒数目分类有单滚筒和双滚筒采煤机,其中双滚筒采煤机应用较普遍。单滚筒采煤机:进刀方式有三种:①先进刀后移机头,一般采用斜切进刀,这种方式简单易行,但进刀时间长;②先移机头后进刀,能充分利用工时,但开缺口工作量大;③进刀同时移机头,进刀简单,时间短,但需强力推移输送机的设备。割煤方式有两种:①单向采煤,采煤机上行进一刀割煤,下行装煤。优点是能充分利用机器装煤,效能高,但工作面割一刀时间长,顶板悬露时间长,一般适用于顶板稳定、采高较大、装余煤量大的煤层。②双向采煤,往返各进一刀。优点是能提高工时使用率,工作面生产能力大,支护顶板及时,工序紧凑,但采高大时清浮煤工作量大。
双滚筒采煤机:一次采全高,采煤机两端各有一个滚筒。前滚筒在上割顶煤,后滚筒在下割底煤。两滚筒一般相背旋转,司机左侧滚筒用左螺旋,司机右侧滚筒用右螺旋。也可相向旋转,司机左侧滚筒用右螺旋,司机右侧滚筒用左螺旋。一般采用双向采煤,先进刀后移机头的斜切进刀方式;也可采用进刀同时移机头的正切进刀方式。滚筒采煤机其他分类:按行走机构形式分类有钢丝绳牵引、链牵引和无链牵引三种滚筒采煤机。按行走驱动装置的调速传动方式分类有机械调速、液压调速和电气调速三种滚筒采煤机(通常简称机械牵引、液压牵引和电牵引采煤机)。按行走部布置位置分类有内牵引和外牵引两种滚筒采煤机。按机身与工作面输送机的配合导向方式分类有骑槽式和爬底板式两种滚筒采煤机。按总体结构布置方式分类可分为截割电动机纵向布置和横向布置两种滚筒采煤机。