目前,煤矿井下广泛使用的采煤机械有两类:滚筒式采煤机和刨煤机。 滚筒采煤机是以螺旋滚筒作为工作机构的采煤机械,当滚筒旋转并截入煤壁时,利用安装在滚筒上的截齿将煤破碎,并通过滚筒上的螺旋叶片将破碎下来的煤装入刮板输送机。 刨煤机是一种采用刨削方式落煤的采煤机械,刨刀刨削煤壁将煤刨落,刨落的煤在刨头犁形斜面的作用下被装入输送机送出采煤工作面。 由于滚筒式采煤机的采高范围大,对各种煤层适应性强,能截割硬煤,并能适应较复杂的顶底板条件,因而得到了广泛的应用。 刨煤机要求的煤层地质条件较严,一般适用于煤质较软不粘顶板、顶底板较稳定的薄煤层或中厚煤层,故应用范围较窄。 但是刨煤机结构简单,尤其在薄煤层条件下劳动生产率较高。 (二)机械化采煤工作面的配套设备机械化采煤工作面,按照机械化程度来分,可分为普通机械化工作面(简称普采)和综合机械化工作面(简称综采)。 普采工作面的主要配套设备有采煤机(或刨煤机)、刮板输送机、桥式转载机(或刮板输送机)、可伸缩带式输送机、金属摩擦支柱或单体液压支柱与金属铰接顶梁、乳化液泵站喷雾泵站、移动变电站、各种开关、控制台(刨煤机工作面用)及通讯信号装置等。
综采工作面成套设备主要由采煤机、刮板输送机、液压支架、桥式转载机、可伸缩带式输送机、乳化液泵站与移动变电站、开关以及控制、通讯和照明系统等组成,必要时还需配有液压安全绞车及电站、小水泵等辅助设备。 二、滚筒采煤机的组成及工作原理(一)滚筒采煤机的组成滚筒采煤机的种类很多,结构也较复杂,但其基本部件大致相同,均由电动机及其电气设备、牵引部、截割部和附属装置等四部分组成。 下面以图5-1所示的双滚筒采煤机说明其组成。 电动机1是采煤机的动力部分,它通过两端出轴驱动滚筒和牵引部。 电气控制箱13内装有各种电控元件,以实现各种控制及电气保护。 2.牵引部牵引部的作用是带动采煤机在工作面作往复移动,以实现采煤机的连续割煤和装煤。
牵引部2通过其主动链轮与固定在工作面两端的牵引链3相啮合,使采煤机沿工作面移动。 3.截割部截割部的作用是向螺旋滚筒传递截割功率。
截割部主要包括截割部减速器4和螺旋滚筒6。 左右截割部减速箱4将电动机的动力经齿轮减速传到摇臂5的齿轮,以驱动滚筒6。 滚筒6是采煤机直接进行落煤和装煤的机构,称为采煤机的工作机构。 滚筒上焊有端盘及螺旋叶片,其上装有截煤用的截齿,由螺旋叶片将落下的煤装到刮板输送机中。 为了提高螺旋滚筒的装煤效果,滚筒侧装有弧形挡煤板7,它可以根据不同的采煤方向来回翻转180°。 4.附属装置附属装置主要包括挡煤板7、底托架8、电缆拖移装置12、供水喷雾冷却装置以及调高、调斜等装置。 底托架8用来固定整个采煤机,并经其下部的四个滑靴9使采煤机骑在刮板输送机的槽帮上。 采空区侧两个滑靴套在输迭机的导向管上,以保证采煤机的可靠导向。 底托架内的调高油缸10用来使摇臂升降,以调整采煤机的采高。 调斜油缸11用来调整采煤机的横向倾斜度,以适应煤层沿走向起伏不平时的割煤要求。 采煤机的电缆和供水管靠拖缆装置12夹持,并由采煤机拖着在工作面输送机的电缆槽中移动。
为降低电动机和牵引部的温度,采煤机还设有专门的供水系统和内、外喷雾系统。
(二)滚筒采煤机的工作原理单滚筒采煤机的滚筒一般位于采煤机下端,以使滚筒割落下的煤不经机身下部运走,从而可降低采煤机机面(由底板到电动机上表面)高度。 单滚筒采煤机上行工作时,如图5-2(a)所示,滚筒割顶部煤并把落下的煤装入刮板输送机,同时跟机悬挂铰接顶梁,割完工作面全长后,将弧形挡煤板翻转180°;接着,机器下行工作,如图5-2(b)所示,滚筒割底部煤及装煤,并随之推移工作面输送机。 这种采煤机沿工作面往返一次进一刀的采煤法叫单向采煤法。 双滚筒采煤机工作时,如图5-2(c)所示,前滚筒割顶部煤,后滚筒割底部煤。 因此双滚筒采煤机沿工作面牵引一次,可以进一刀;返回时又可以进一刀,即采煤机往返一次进二刀,这种采煤法称为双向采煤法。 (a)(b)(c) 图5-2 滚筒采煤机的工作原理(三)滚筒的旋转方向采煤机滚筒的旋转方向的确定原则是有利于装煤和机器的稳定性。
为了输送机推运煤,滚筒的旋转方向必须与滚筒的螺旋线方向一致。 对逆时针(站在采空区侧看滚筒)旋转的滚筒,叶片应为左旋;顺时针旋转的滚筒,叶片应为右旋。 对于单滚筒采煤机,使用在左工作面的滚筒,应顺时针旋转,使用右旋滚筒,如图5-3(a)所示(图中B表示煤流方向)。 使用在右工作面的滚筒,应逆时针旋转,使用左旋滚筒,如图5-3(b)所示。 图5-3 单滚筒采煤机滚筒叶片的旋向与转向a—左工作面;b一右工作面对于双滚筒采煤机,为了保证采煤机的工作稳定性,双滚筒采煤机两个滚筒的旋转方向应相反,以使两个滚筒受的截割阻力相互抵消,因此,两个滚筒必须具有不同的螺旋方向。 两个转向相反的滚筒有两种布置方式:一是前顺后逆,如图5-4(a)所示。 采用这种方式,采煤机的工作稳定性较好,但滚筒易将煤甩出打伤司机,且煤尘较大,影响司机正常操作。 采用这种方式,采煤机的工作稳定性较差,易振动,但装煤效果好,煤尘少。