采煤机主要参数的选择研究

【摘 要】综采工作面一般都采用双滚筒采煤机进行落煤和装煤。采煤机主要参数包括：采煤机的开采高度、卧底量、滚筒的基本参数、采煤机的生产能力等。

【关键词】采煤机；参数；研究

1.采煤机采高的选择

1.1按照液压支架的高度选择采煤机的采高

综采工作面的设备选择，一般都是先根据煤层条件，准确选择液压支架的架型与各参数。然后再根据所选择的液压支架及煤层本身特征，选择合适的采煤机。当液压支架形式选定以后，为了使采煤机与液压支架配合使用，就应按照所选液压支架的高度来选择采煤机的采高，液压支架的高度与开采高度有如下关系：

H大=M大-S1+C （3-3-1）

H小=M小-S2-a （3-3-2）

即 M大=H大+S1-C （3-3-3）

M小=H小+S2+a （3-3-4）

式中M大、M小―煤层相应的最大、最小采高，m；

H大、H小，―液压支架的最大、最小支撑高度，m；

S1―液压支架前柱的顶板下沉量，m；

S2―液压支架后柱的顶板下沉量，m；

a―立柱伸缩裕量，一般为30-50mm：

C―为防止液压支架在最大采高时伪顶冒落而引起支架顶空应具备的富裕量，中厚煤层一般取200mm。

采煤机的最小采高就是滚筒直径D，而滚筒直径与支架的最小高度H小的关系如下：

H小=D-S2-a

即 D=H小+S2+a （3-3-5）

由此可知，为使支架能通过煤层变薄带，采煤机的滚筒直径必须大于支架的最小高度。

为使机身高度h不影响支架通过煤层变薄带，应使H小>h，大多少应视支架结构而定。

对于不粘顶、易片帮、截割阻力小的煤层，因无需割到顶板，在保证采煤机生产能力的前提下，采煤机的最大采高M大值可适当减少。

1.2按采煤机结构参数选择合理的采高范围

采煤机的基本结构参数有滚筒直径、机身高度、摇臂长度及其摆角范围、卧底量等。这些参数之间的比例关系，决定了采煤机的采高范围。图3-3-2说明了各结构参数与采高范围之间的关系。图中h为机身高度；C为机身箱体的厚度；L为摇臂的长度；a最大和β最大分别为摇臂对于机身水平向上和向下摆动的最大角度；D为滚筒直径。由图可得出采煤机的最大采高M大和最大卧底深度X大的关系式：

M大=h-+Lsinα+ （3-3-6）

X大=h--Lsinβ- （3-3-7）

例：MLS-170型双滚筒采煤机，h=1300mm，C=460mm，L=1190mm，α=52°，β=30°，D=1600mm。求该机的最大采高和最大卧底量。

M大=1300-+1190sin52°+=2808mm

X大=1300--1190sin30°-=-325mm

X大为负值，表示在底板以下的卧底量。

图3-3-2 采高与机身尺寸关系

滚筒直径不变，采煤机采高范围亦不变。如果需要改变采高范围，则必须改变滚筒直径。必要时，还需相应改变机身高度（即改变底托架高度），或改变摇臂长度及其摆角范围。但是，在调整这些参数时，除了满足采高范围以及卧底时的要求外，还必须充分考虑到机身下过煤空间的高度E的要求及两滚筒之和要大于最大开采高度的要求。

2.滚筒参数的选择

2.1滚筒直径

滚筒直径不但要满足采高的要求，而且要满足割煤的要求，能够往返割煤的双滚筒采煤机，其两个滚筒直径应当相等，且每个滚筒直径应大于采高之半。因割煤中后滚筒直径等于或小于采高的一半时，装煤效果不好。

2.2滚筒的宽度

滚筒的宽度应稍大于截深。装煤效果好的采煤机，滚筒宽度大于截深50mm左右。确定滚筒的宽度要充分考虑煤层截割阻力的大小、煤层厚度、倾角、顶板稳定性及采煤机自身的稳定性等因素。

（1）当厚度为1.2-2.5m的中厚煤层，滚筒宽度在600～800mm较为适宜。若顶板稳定性好，煤层截割阻力小，滚筒宽度可适当加大，反之，则适当减小。

（2）在开采2.5～3.5m的较厚煤层时，煤壁容易片帮，不安全，顶板管理的难度较大，滚筒宽度宜小，可在500～700mm之间选择。

（3）开采1.3m以下的薄煤层，因往返割煤工人跟机作业不方便，每刀煤产量较低，可适当加大截深，采用800-1000mm宽的滚筒。

2.3采煤机的最大生产能力

采煤机的最大生产能力可按下式计算：

Q=60υshρc（t/h）

式中υ―采煤机的最大牵引速度，m/min；

s―截深，m；

ρ―煤的实体视密度，t/m；

h―开采高度，m；

c―采煤工作面煤炭采出率；

在采煤机说明书技术特征表中的采煤机最大生产能力，就是这样算出来的。但在实际生产中，虽然采煤机有很大的调速范围，但采煤机割煤，要消耗一定的电能，而且消耗的电能随煤层截割阻力的增大而增加。由于采煤机的电机功率是个定值，故在割煤时采煤机实际能达到的牵引速度，往往远小于技术表里所给出的最大牵引速度，牵引速度还受运输系统运输能力的影响。确定采煤机的生产能力，实质上就是确定在某一特定煤层地质条件和运输条件下，采煤机割煤时可达到的牵引速度。

3.双滚筒采煤机的工作方式

3.1采煤机的割煤方式

综采工作面采煤机的割煤方式也分为单向割煤和双向割煤两种方式。

（1）单向割煤。采煤机往返一次进一刀，即采煤机上行（或下行）割煤，机后2～3架支架位置处移架直至端头。采煤机下行（或上行）清理浮煤，滞后10-15m推移刮板输送机。采煤机往返一次工作面推进一个截深。

（2）双向割煤。采煤机往返一次进两刀，即采煤机上行（或下行）割煤，机后2-3架支架处移架，滞后10-15m推移刮板输送机，到工作面上（下）端头，采煤机在端头完成进刀后，下行（上行）重复上述过程。采煤机沿工作面往返一次推进两个截深。

3.2采煤机的进刀方式

综采工作面采煤机的进刀方式与普采工作面进刀方式基本相同；主要分为两种：斜切式进刀和直卧式进刀。我国主要采用斜切式进刀方式。斜切式进刀也分为端部斜切进刀和中部斜切进刀。在采用双向割煤时，必须采用端部割三角煤的进刀方式。单向割煤时可采用端部留三角煤斜切进刀或中部斜切进刀。

4.采煤机的牵引方式与操作

采煤机是整个综采工作面的重要设备，它所完成的落煤、装煤工序，是采煤作业中的关键环节。采煤机的牵引方式主要分为有链牵引和无链牵引，有链牵引是利用固定的锚链，使采煤机沿工作面往返运行；无链牵引是利用固定在运输机上齿轨或槽轨使采煤机沿工作面往返运行。无链牵引采煤机运行平稳可靠性高，安全性能好，目前大部分采煤机都是采用无链牵引。采煤机以前主要采用液压系统实现无级调速，称为液压牵引；直接利用交流电进行无级调速牵引的采煤机，称为电牵引。电牵引采煤机工作可靠性高，是采煤机牵引方式的发展的方向。

正确操纵采煤机对发挥设备的效能和降低采煤机的机电事故率是十分重要的。采煤机必须有专人操作，持证上岗。综采工作面采煤机的操作与普采工作面基本相同，都必须严格执行滚筒采煤机操作规程。