特厚煤层三滚筒采煤机及其截割方法技术

本发明专利技术属于煤炭综采设备研发制造、煤矿开采技术领域，为了能快速有效地充分开采8m以上特厚煤层，本发明专利技术提供了一种特厚煤层三滚筒采煤机及其截割方法，采煤机的前截割部截割中层煤，中间截割部截割工作面的上层煤，后截割部截割工作面的下层煤以及装煤，前滚筒将煤层开缺口后，顶部煤层悬空，释放了顶部煤层的压力，可大幅降低中间扫顶滚筒的割煤负载。本发明专利技术利用三个滚筒把煤壁分成上、中、下三层同时进行截割，从而分散截割负载，达到减小采煤机截割功率、降低单个摇臂截割负载的目的，通过三个滚筒的相互配合，能够顺利完成端部斜切进刀、扫底、清浮煤、割三角煤等工艺，为8m以上特厚煤层的开采提供了一种可行的一次采全高截割方法。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于煤炭综采设备研发制造、煤矿开采
，具体涉及一种特厚煤层三滚筒采煤机及其截割方法。
技术介绍
随着煤矿工作面大采高技术的不断发展，已经形成了煤矿工作面一次采全高7m的开采工艺，采煤工作面可实现年产800M～1000Mt，出现“一矿一面，一个采区，一条生产线”的高效集约化生产模式，相关成套装备也取得了较大的技术进步，基本形成了具有自主知识产权的大采高综采成套技术与装备体系。尤其是特厚煤层一次采全高的开采方法具有生产效率高、资源回收率高、开采工艺简单、维护管理方便等优点，越来越得到煤矿用户的普遍认可，已成为国内外厚煤层开采的优选方法之一。通过市场调研，在我国陕西、内蒙古、山西、新疆等主要煤炭基地赋存有大量8m以上特厚煤层。采用放顶煤开采方法存在资源回收率低等问题，采用分层开采方法存在自然发火、效率低等缺点，采用现有的大采高开采技术和煤机装备，仅能满足开采7m左右的煤层，仍有1m多煤炭无法采出，造成巨大的资源浪费。兖州煤业股份有限公司申请了一种三滚筒采煤机专利技术专利（专利申请号：200810116449.9），其特征是采用三个不等长摇臂、小直径滚筒把煤层分成上、中、下三层进行开采。同双滚筒采煤机相比，在相同采煤高度情况下，三滚筒采煤机的摇臂尺寸缩短，滚筒直径减小，从而简化了制造工艺，增强了采煤机适应不同采高的灵活性，减小（降低）采煤机装机总功率，达到节能降耗的目的。但是由于三个摇臂长度各不相同，斜切进刀工艺复杂，很难满足年产千万吨级大采高高自动化、智能化矿井的要求。山西省晋城市晋城煤业集团申请了一种叠加臂三滚筒大采高采煤机的专利技术专利（申请号为201210033401.8），其特征是在双滚筒采煤机机身中部叠加了一个掘进机式截割部，通过液压缸和回转台调整其升降和水平摆动，完成对上部煤层的截割。该专利技术具有对煤层变化适应性强的优点，但是开采工艺极其复杂，而且掘进机式截割方式和采煤机截割方式的效率很难匹配，造成生产效率低下，很难适应特厚煤层的开采。天地科技股份有限公司申请了一种适用于7～10m厚煤层三滚筒采煤机以及开采方法的专利技术专利（专利申请号：201410319059.7），公开了一种三滚筒采煤机及开采方法，将工作面煤层分为上部、中部、下部三部分，采用三滚筒采煤机进行开采，采煤机两端部通过长摇臂连接小直径滚筒主要截割上部和下部煤层，中部短摇臂大直径滚筒截割中部煤层。该专利技术具有较大的创新性，为7～10m 厚煤层提供一种较为可行的开采方法。但是该专利技术存在以下几个方面的问题：（1）上述专利技术的三滚筒采煤机，若要开采8m以上的厚煤层，两端部的摇臂长度至少需要6m左右，摇臂过长导致摇臂的受力巨大、稳定性差、配套性差、容易出现与支架顶梁干涉等问题。同时，摇臂过长增加了斜切进刀的距离，降低了生产效率，并对行走部是一种极大的考验。（2）上述专利技术的三滚筒采煤机，中部为短摇臂大直径滚筒，由于调节范围有限，两端摇臂过长，导致中部滚筒在工作面机头机尾无法割透，存在留煤现象，给开采带来不便。（3）机身中部增加短摇臂和大直径滚筒，导致机身的负重加大，机身刚度以及可靠性很难满足煤矿安全高效生产的要求。（4）中部滚筒截割的大量煤块，无法装入溜槽，将会堆积在机身上，对采煤机造成挤压、溜槽飘移等。因此，结合现有的技术以及上述研究存在的问题，专利技术一种能够适用于一次采全高8m以上特厚煤层的三滚筒采煤机及其截割方法，充分开采现有矿井的煤炭资源，提高矿井储量整体回收率，确保矿井稳产高产，延长矿井服务年限，实现企业可持续发展。
技术实现思路
鉴于现有厚煤层大采高双滚筒采煤机不能满足8m以上特厚煤层一次采全高开采的现状，结合分层、放顶煤开采原理以及矿压显现规律，本专利技术提供了一种特厚煤层三滚筒采煤机，通过优化分配各截割部的功率，利用三个滚筒把煤壁分成上、中、下三层同时进行截割，从而分散截割负载，达到减小采煤机截割功率、降低单个摇臂截割负载的目的。该三滚筒采煤机能够与井下大型刮板输送机、特大采高液压支架相互协调完成一次采全高8m以上特厚煤层工作面的落、装、运、支、控一体化、自动化。同时，提供一种适用于8m以上特厚煤层一次采全高截割方法。本专利技术采用如下技术方案：一种特厚煤层三滚筒采煤机，采煤机机身前后两端的牵引部对应连接有前截割部和后截割部，采煤机机身上还连接有中间截割部，采煤机机身内设有电控系统、液压系统和喷雾冷却系统，所述中间截割部迎着工作面煤流方向布置，包括相连的中间滚筒和中间摇臂，中间摇臂与采煤机后牵引部上方的小机架铰接，中间摇臂通过采煤机机身上设置的水平调高油缸实现升降，中间滚筒采用非螺旋双向滚筒。所述非螺旋双向滚筒为4齿非螺旋双向割煤镐型截齿滚筒或4齿非螺旋双刃型截齿双向旋转滚筒。中间滚筒主要截割上部煤层，不参与装煤，采用一线4齿非螺旋式滚筒，实现双向割煤。所述前截割部和后截割部的结构及性能参数均相同，摇臂的截割电机功率不大于1000kW，摇臂长度小于3.8m，滚筒直径不大于3.5m；所述中间摇臂的长度小于3.7m，中间滚筒直径为2.5m～3m，中间截割部的截割电机功率为前截割部截割电机功率的0.3～0.5倍。所述采煤机机身上部还设有机身防护装置，包括挡矸防护装置、旋转扇形防护装置和油缸防护装置。所述挡矸防护装置由防护板、机身支架、油缸三部分组成，防护板与机身支架铰接，机身支架与采煤机机身连接，通过油缸来的伸缩调整防护板的防护范围，从而有效防止片帮和煤块飞溅。所述油缸防护装置由固定罩和移动护罩组成，移动护罩可随着油缸的伸缩在固定罩上滑动，从而有效保护调高油缸活塞杆，不受外力的作用，同时不会被片帮、煤块砸伤、碰伤等。并且固定罩和移动护罩之间设置有限位导向机构，能够保证二者之间的耦合。所述旋转扇形防护装置由底板、固定板、滑动板组成，通过铰接销连接，随着中间摇臂升降、滑动板实时调节位置，用以防护中间滚筒截割顶煤时产生的片帮。所述采煤机机身中部设有溜煤槽，用于承接转运中间滚筒截割的煤层，使中间滚筒截割的上部煤层可从溜煤槽装入运输机。所述采煤机机尾部设有破碎装置，破碎装置采用8极电机+行星减速机构驱动，在同等功率下，其输出扭矩与现有技术相比提高了2倍；破碎壳体为优质合金钢铸造结构，刚性好、强度高；破碎截齿采用双重限位结构，有效防止甩齿，安全性好。一种特厚煤层截割方法，是利用采煤机的三个滚筒将煤壁分成上、中、下三层同时进行截割，前截割部的前滚筒截割工作面的中层煤、中间截割部的中间滚筒截割工作面的上层煤、后截割部的后滚筒截割工作面的下层煤以及装煤；在工作面两端头，三滚筒采煤机通过前滚筒和后滚筒来实现扫底、清浮煤、斜切进刀工艺，此时中间截割部调至与机身呈水平状态，待前滚筒和后滚筒通过斜切进刀完全进入煤壁之后，中间截割部开始调高，中间截割部的滚筒逐步切入上部煤层，完成中间滚筒的进刀，并伴随着前滚筒和后滚筒进入常规割煤状态，实现8m以上特厚煤层的安全回采。具体采煤截割步骤如下：1）端部斜切进刀采煤机位于采煤工作面的机头部，此时采煤机的前滚筒靠工作面机尾方向，采煤机的后滚筒靠工作面的机头方向，将前滚筒调至最高截割中部煤层，后滚筒调至最低截割下部煤层，中间滚筒调至与机身呈水平状态，刮板输送机调整成弯曲状态，采煤机沿着弯曲段行走，前滚筒、后滚筒逐渐切入煤壁，待本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种特厚煤层三滚筒采煤机，采煤机机身前后两端的牵引部对应连接有前截割部（1）和后截割部（3），采煤机机身上还连接有中间截割部（2），采煤机机身内设有电控系统、液压系统和喷雾冷却系统，其特征在于：所述中间截割部（2）迎着工作面煤流方向布置，包括相连的中间滚筒（21）和中间摇臂（22），中间摇臂（22）与采煤机后牵引部上方的小机架铰接，中间摇臂（22）通过采煤机机身上设置的水平调高油缸（4）实现升降，中间滚筒（21）采用非螺旋双向滚筒。

【技术特征摘要】
1.一种特厚煤层三滚筒采煤机，采煤机机身前后两端的牵引部对应连接有前截割部（1）和后截割部（3），采煤机机身上还连接有中间截割部（2），采煤机机身内设有电控系统、液压系统和喷雾冷却系统，其特征在于：所述中间截割部（2）迎着工作面煤流方向布置，包括相连的中间滚筒（21）和中间摇臂（22），中间摇臂（22）与采煤机后牵引部上方的小机架铰接，中间摇臂（22）通过采煤机机身上设置的水平调高油缸（4）实现升降，中间滚筒（21）采用非螺旋双向滚筒。2.根据权利要求1所述的特厚煤层三滚筒采煤机，其特征在于：所述非螺旋双向滚筒为4齿非螺旋双向割煤镐型截齿滚筒或4齿非螺旋双刃型截齿双向旋转滚筒。3.根据权利要求2所述的特厚煤层三滚筒采煤机，其特征在于：所述前截割部（1）和后截割部（3）的结构及性能参数均相同，摇臂的截割电机功率不大于1000kW，摇臂长度小于3.8m，滚筒直径不大于3.5m；所述中间摇臂（22）的长度小于3.7m，中间滚筒（21）直径为2.5m～3m，中间截割部（2）的截割电机功率为前截割部（1）截割电机功率的0.3～0.5倍。4.根据权利要求3所述的特厚煤层三滚筒采煤机，其特征在于：所述采煤机机身上部还设有机身防护装置，包括挡矸防护装置、旋转扇形防护装置和油缸防护装置；所述挡矸防护装置由防护板、机身支架、油缸三部分连接组成，防护板与机身支架铰接，机身支架与采煤机机身连接；所述油缸防护装置由固定罩和移动护罩组成，移动护罩随着水平调高油缸（4）的伸缩在固定罩上滑动，且固定罩和移动护罩之间设置有限位导向机构；所述旋转扇形防护装置由底板、固定板、滑动板铰接组成，滑动板随着中间摇臂（22）升降。5.根据权利要求4所述的特厚煤层三滚筒采煤机，其特征在于：所述采煤机机身中部设有溜煤槽，用于承接转运中间滚筒（21）截割的煤层。6.根据权利要求5所述的特厚煤层三滚筒采煤机，其特征在于：所述采煤机机尾部设有破碎装置，破碎装置采用8极电机+行星减速机构驱动，破碎装置内的破碎截齿采用双重限位结构。7.一种采用权利要求1-6任意所述特厚煤层三滚筒采煤机的特厚煤层截割方法，其特征在于：利用采煤机的三个滚筒将煤壁分成上...

【专利技术属性】
技术研发人员：郝尚清，刘涛，杨梅，暴庆保，郭生龙，武仕源，吕晓丹，庞俊峰，胥素维，杜伟，肖辉，丁志勇，张丽明，李维伟，
申请(专利权)人：太重煤机有限公司，
类型：发明
国别省市：山西;14