坚硬薄煤层电牵引采煤机在鲁班山矿区的应用

坚硬薄煤层电牵引采煤机在鲁班山矿区的应用

杨代华黄伟肖仕彬

杨代华黄伟肖仕彬

（川南煤业公司鲁班山北矿四川筠连646251）

摘要：MG200/446—WD1型电牵引采煤机主要是对川南煤业鲁班山矿区2#、3#坚硬薄煤层特点进行设计、介绍了该机组适用范围、机械部分、电控部分、主要功能及在坚硬煤层工作面的具体应用情况。应用结果证明，该采煤机性能稳定，适应于坚硬薄煤层的机械化开采，有利于提高工作面的安全生产水平，具有较广泛的经济效益和安全效益，但仍需进一步研究采煤机重心偏向煤壁及电缆易损伤等问题。

关键词:电牵引；采煤机；坚硬；薄煤层；应用

0引言

川南煤业公司鲁班山北矿的2#、3#煤层属8#主采煤层的解放层，属坚硬（煤层硬度f≥4）薄煤层，建矿以来一直采用MG132/300—WD采煤机配刮板运输机运输进行高档普采，单体液压支柱配绞结顶梁支护，全部陷落法管理顶板，走向长壁后退式开采；但是在MG132/300—WD采煤机使用过程中，存在该机型设计滚筒截割功率偏小，机身较高，随着工作面煤质硬度增大、煤层变薄时，采煤机运行困难，故障频发及采高不易控制等问题，造成工作面推进缓慢，严重制约了8#煤层的瓦斯治理及工作面的正常开采。

鲁班山矿区2#、3#煤层布置的采煤工作面厚度普遍在0.8～1.5m，倾角在0～30°，煤层硬度f≥4（最硬达到f=6），为缓解并改变矿井目前安全生产困窘，所以急需开发研制一种替代机型，为此川南煤业公司与上海天地股份有限公司共同开发研制新机型MG200/446-WD1型电牵引采煤机，并在鲁班山北矿应用。

1MG200/446-WD1型采煤机概述

1.1主要用途及适用范围

MG200/446-WD1型坚硬薄煤层交流电牵引采煤机。工作时，可与通用的SGZ-630/220型刮板输送机、单体液压支柱配绞结顶梁组成高档普采工作面，在走向长壁回采工作面中实现落煤和装煤。

本机适用于煤层倾角35。以下、煤层厚度0.9～1.5m、煤层硬度f≥4（最硬达到f=6）、工作面长度120m左右的倾斜长壁式回采工作面，可自开机窝，双向采煤。

全部电气设备为矿用隔爆型，允许在周围空气中有甲烷、煤尘、硫化氢、二氧化碳等不超过《煤矿安全规程》中所规定的安全含量的矿井中使用。

1.2主要特点

1.2.1截割功率大，单机功率达到200KW，同时采用C型摇臂，将行星减速器布置在C型摇臂内，而未布置在滚筒内，从而增加截割能力，电气及机械强度足够大，最大能截割煤层硬度f=6的坚硬煤层。

1.2.2机身高度仅620mm，适应厚度小于1000mm以下煤层开采。

1.2.3牵引部控制系统采用变频非机载，稳定性好，调速范围大（一般在O～6.2m/s，最高可达10.3m/s），牵引效率高，可根据工作面具体情况进行速度控制。同时采用遥控控制牵引和主停，割煤机司机可离机进行操作，在端头按钮站可完成牵引方向的自由转换、加减速操作及牵停、主停等。

1.2.4屏幕显示开机予警、瓦斯超标停机，界面实时显示机器工况；设有故障巡检程序，便于设备故障分析、维护。

1.2.5工作面采高采用电气控制，通过密码设置达到控制采高的功能，同时在调高油缸内设置限位卡，根据煤层厚度严格控制采高范围。

1.2.6滚筒内未布置行星减速器，提高了叶片高度，装煤煤效果好。采煤机为半悬机身结构，摇臂截割电机外悬于煤壁侧，加大了过煤空间。

1.2.7摇臂齿轮减速均为直齿传动，传动效率高，故障率低。

1.2.8内外防尘喷雾，喷雾效果好，同时对截齿具有降温作用，降低截齿磨损。

1.2.9液压紧急制动可靠，在停电等特殊情况下可紧急制动牵引链轮，有效防止采煤机下滑。

1.2.10机身重20t，增加了运行稳定性，运行更平稳，牵引部和截割部磨损相对减小。

2主要机械部分

2.1结构特征与功能

采煤机的整体结构由主机体、装煤部和冷却喷雾系统组成。其中牵引部、截割部、机械传动系统、电控箱、摇臂等均集成安装在整体机壳上；变频调速箱和变压器分别布置在顺槽内。

2.2牵引部

采煤机牵引部是实现采煤机在工作面刮板输送机上行走。该部主要由电机，牵引减速器、行走轮组件、滑靴组件、调高泵箱和液压制动系统组成。

最大牵引速度：v=6.2m/min

该牵引部的主要优点：

采用销轨无链牵引系统，牵引力可达350KN，导向好，维修方便。

采用四行星轮行星减速器，轴承寿命和齿轮的强度裕度大。

导向滑靴回转中心与行走轮中心同轴，能保证行走与销轨的正常啮合。

2.3截割部

截割部是实现电机到滚筒之间的减速机构，由左右摇臂、左右滚筒和内外喷雾冷却装置组成，主要起割煤和装煤作用。截割电机直接安装在摇臂箱体内，摇臂减速箱通过直齿传动和行星减速，结构简单、紧凑。

该截割部的主要特点：

摇臂截割电机外悬于煤壁侧，释放了刮板机中部槽上方的空间，增大了过煤空间，有效降低了机面高度。

摇臂与机身没有机械传动，自成独立传动部分且拆卸方便。

摇臂齿轮减速均为直齿传动，传动效率高。

采用弯摇臂，相对直摇臂可以加大装煤口，提高装煤效果。

摇臂减速器安装在三轴，输出轴无行星机构，因而直径小，可装配直径800mm滚筒。

3电气控制系统的特点

KXJ24-130/1140（660）C型矿用隔爆兼本质安全型电控箱本电气控制系统是专为MG220/446-WD1型电牵引采煤机配套而研制的。采用了先进的ABB变频器，非机载“一拖二”四象限运行交流变频调速技术、DSP控制技术与工业计算机控制显示技术相结合，可实现无线电遥控、操作站线控、本机控制操作，使采煤机的控制操作更加方便可靠，具有调速范围广，牵引能力大，防滑能力强，适应工作面倾角大等优点；工作面采高采用电气控制并能密码控制，能严格控制采高，同时预留视频等自动化接口及记忆切割等功能，并能通过千兆网进入矿井工业平台。

采用非机载布置，变频装置和变压器安装在工作面顺槽内，有效缩短了机身长度和高度，对煤层起伏适应能力强；变频控制与机身采用一根扁平电缆连接，通过载波传输控制，有效减小了电缆的截面和弯曲半径，有利于薄煤层工作面的使用。

4现场应用

鲁班山北矿于2014年1月23日在1313工作面安装使用。采高0.9m，煤层硬度f=2-4，走向长度455m，倾斜长度128m，顶板使用3.6m的π型梁配1.4m单体液压支柱进行挂网支护。应用初期，由于对割煤机性能及操作不够熟悉，加之采场顶板支护劳动强度增大，割煤机出煤达不到预期效果，经川南煤业公司相关技术人员同厂家现场技术人员组织专题会议研究，调整了采煤工作面的相关技术要求及改变了采场支护方式后，出煤效果有所改善。

试验期间，通过技术人员现场跟班写实，采煤机虽然运行效果良好，但也存在部分问题：（1）使用初期，采煤机行走座与销排配合间隙较小，牵引阻力过大，造成机组牵引停机保护动作；（2）因设计原因，在地面试车和井下使用初期各更换了一次电气控制部分的非本安型电源模块和控制变压器。针对以上问题，经双方反复分析研究，采取措施后，采煤机运行达到了设计的各种技术指标。

5应用效果

5.1经济效益

5.1.1由于采煤机组截割功率大、故障率低，每90分钟能割煤一刀，现采用高档普采每班能割煤两刀，比原MG132/300—WD采煤机每班割煤一刀，效率提高一半，每天按两采一准作业，日平均产量达650吨，月推进度可达90m，月产可达2万吨左右。

5.1.2由于严格控制了采高,原MG132/300—WD采煤机开采3#煤层的发热量为3200J,现采煤机开采发热量提高到3800J。

5.1.3实验期间,采煤机除了少量滚筒截齿属正常磨损消耗外,未发生其它材料配件消耗现象,比较原有MG132/300—WD采煤机的材料配件消耗情况,现每月可节约材料配件费用约5万元。

5.2安全效益

5.2.1加快了鲁班山矿区2#、3#坚硬薄煤层的开采进度，超前对8#主采煤层进行瓦斯治理，对矿井治灾、防灾提供了可靠安全保证。

5.2.3该机组成功地解决了采煤机控制方式操作人员的安全操作，同时采用了紧急抱闸制动装置，防止割煤机在故障状态下下滑伤人，确保了采煤工作面安全生产。

6结语

MG200/446-WD1型坚硬薄煤层电牵引采煤机具有机身低、功率大、电牵引、变频遥控、内外喷雾、截割能力大，倾角适应能力强，保护功能齐全,运行平稳、故障率低等特点，可与刮板输送机、单体液压支柱或液压支架组成高档普采和综合机械化采煤工作面，有效的解决了坚硬薄煤层机械化开采难题。

存在问题：（1）普采工作面倾角较大时，在生产过程中容易窜矸，威胁机道内人员安全，加之不能及时支护无法平行作业，生产效率不高；（2）该机组对采煤工作面的平直度要求较高，实际操作过程中会出现负荷加大，造成机组行走困难；（3）机组采用半悬机身，机组重心靠近煤壁侧，当工作面为俯采时，易向煤壁倾斜，造成开采难度大；（4）工作面采高较低，机组在工作面内检修难度较大；（4）机组控制电缆为扁平电缆，采用金属电缆夹，如工作面刮板运输机弯曲过大，在机组行走时容易损伤电缆。下一步将对上述问题进行深入研究。

参考文献

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作者简介

杨代华，单位：川南煤业公司鲁班山北矿，现任川南煤业有限公司鲁班山北矿机电副矿长、机电工程师、西安矿业学院通信工程大专学历。1989年在芙蓉矿务局杉木树煤矿参加工作，一直从事煤矿机电工作，先后担任过机电技术员、副队长、队长；2008年调入川南煤业有限公司鲁班山北矿，先后任职机电主任工程师、机运部长、生产部长、机运副总工程师、机电副矿长。