采掘机械教案.doc

第一章 采煤机械
§1.1采煤机械概述
采煤机械：是机械化采煤工作面的主要机械设备。
采煤机械，现在主要有滚筒式采煤机、刨煤机和采煤钻机三大类。目前我国使用最多的是滚筒式采煤机，也有少量的刨煤机。
采煤机主要任务是完成落煤和装煤工序。综合机械化采煤工艺包括，落煤、装煤、运输、支护、处理采空区。
综合机械化采煤工作面的主要设备：可弯曲刮板输送机（溜子）、自移式液压支架、桥式转载机、可伸缩带式输送机。
§1.1.1双滚筒采煤机
滚筒式采煤机
滚筒式采煤机可分为单滚筒采煤机和双滚筒采煤机。
§1.1.2滚筒式采煤机的发展
我国煤矿综合机械化采煤设备的研制水平，经过几十年的引进技术、消化吸收和自主研发，已有长足进步。国内某些技术如综采放顶煤支架技术处于国际领先水平；国产综采设备的主要技术参数已接近或达到本世纪初的国际先进水平，落后约5年；国产综采设备的机电一体化程度接近或达到20世纪90年代中期的国际先进水平，落后约10年；国产综采设备的可靠性接近或达到20世纪90年代初的国际先进水平，落后约15年。国产设备的价格约是引进设备的1/2，中国煤机制造企业设计制造的煤矿机电装备已经广泛地在国各类煤矿中使用，成为中国煤矿工业技术装备的主体，为中国煤矿安全生产和高产高效矿井的建设提供了可靠的保证。
我国20世纪80年代曾大量引进德国、英国、波兰、日本液压牵引采煤机；通过技贸结合于80年代引进英国液压牵引采煤机技术、90年代引进德国直流电牵引采煤机技术；通过引进消化于80年代掌握了德国液压牵引采煤机技术；通过引进消化再创新于90年代掌握了国际先进的交流变频电牵引采煤机技术、 2005年初步掌握了大功率大采高采煤机技术和机电一体化技术。2001年大倾角电牵引采煤机和2002年短壁电牵引采煤机标志着我国采煤机总体设计技术达到或接近国际先进水平。2001年能量回馈型四象限交流变频技术、2002年中压开关磁阻调速和中压电磁调速、2005年中压交流变频调速技术标志着我国采煤机电气调速技术达到或接近国际先进水平。
国产采煤机和进口采煤机在可靠性方面的差距是巨大的。由于国家基础工业的薄弱和煤机行业的落后，这种差距还将长期存在。

国内外采煤机技术差距
国外 国内 差距
截深 0.8~1.5 m 0.8~1.0 m 67%
装机功率2390 kW（2007） 2215 kW（2007）
滚筒直径 落后4年
供电电压 3300V（1984） 落后10年
电气调速技术 交流变频（1985）
故障诊断、状态检测 落后5～15年
记忆截割 落后～20年
远程通讯 落后～20年
大修周期 设计寿命 都有差距

§1.1.3滚筒式采煤机组成
主要由截割部、牵引部、电气部和辅助装置。
1、牵引部
牵引部的作用是控制采煤机，使其按照要求沿工作往返运行，实现牵引。
组成：牵引机构和牵引传动装置。
牵引机构直接驱动采煤机沿工作面往返运行。有链牵引和无链牵引两种。目前使用的主要是无链牵引机构。
常用的无链牵引机构有齿轮销排式，滚轮齿条式，复合齿条式等。
牵引传动装置的作用是将电动机的能量传递给链轮或者驱动轮，从而实现牵引。主要有液压牵引和电牵引两种。
2、截割部
截割部的作用是落煤和装煤。截割部包括工作机构和传动装置。工作机构由滚筒，截齿组成，直接用来截煤和装煤。传动装置是电动机的能量经过减速传递给螺旋滚筒。
3、电气部
电气部是采煤机的动力来源。为采煤机提供动力控制保护。由电动机和电气控制箱组成。
4、辅助装置
采煤机的辅助装置包括底托架、电缆拖移装置、喷雾冷却装置、防滑装置、破碎装置、调高装置。辅助装置配合采煤机的其他部分实现采煤机的各种动作，保证安全可靠工作。不同型号的采煤机有不同的辅助装置。
§1.1.4滚筒式采煤机工作原理
滚筒式采煤机工作时，是利用安装在滚筒上的截齿切入煤壁来实现落煤的。同时通过螺旋滚筒的螺旋叶片将煤抛到刮板输送机的溜槽中实现装煤。
为了使滚筒截割的煤装入刮板输送机，滚筒螺旋叶片的旋向必须与其旋转方向适应。
即：“左旋左转，右旋右转。”在采空区来看顺时针旋转为右旋，逆时针旋转为左旋。
§1.1.5采煤机的工作参数
采煤机的工作参数规定了采煤机的使用范围和主要技术性能。
1采高
双滚筒采煤机的采高范围主要决定于滚筒的直径，还与机身高度、摇臂长度及其摆动角度有关。双滚筒采煤机的最大采高一般不超过滚筒直径的2倍。采高既规定了采煤机适应煤层厚度，也是与设备支护设备配套的一个重要参数。如今年郑州煤机采高为7米的液压支架，这就要求与之配套的采煤机等。
2截深
截深是指采煤机的滚筒每次切入煤体的深度。
十年前滚筒采煤机的截深，大都在630～700mm，而今牵引速度的加快，支架随机支护也相应跟上，多数已采用800mm和1000mm，1200mm截深也已在实际使用。国外煤矿现采用1500mm截深。
滚筒采煤机的截深还与配套使用的液压支架的步距有关。截深应略小于支架的移动步距（推移千斤顶最大收缩伸出）。
3牵引速度
采煤机的牵引速度是指采煤机沿工作运行的速度。
采煤机工作时，牵引速度越大，单位时间内的产煤量越大，同时电动机的负荷和牵引力也越大。
牵引速度与截割阻力有关。截割阻力较小时，应加大牵引速度，以便获得较大切削厚度，增加产量。
为适应高产高效工作面，电牵引采煤机牵引功率需要成倍增加，据报导在美国18m/min的牵引速度已很普遍，个别的已超过24m/min，美国乔埃公司的一台经改进的4LS采煤机的牵引速度高达28.5m/min。艾柯夫SL1000型采煤机牵引速度高达33m/min（空载）
4截割速度
采煤机的截割速度是指截割滚筒是截齿齿尖处的圆周切线速度。
截割速度对采煤机的功率消耗、装煤效果、煤的块度和煤尘大小有直接影响。
5牵引力
影响采煤机牵引力的因素有煤质、采高、牵引速度、工作面倾角等。
采煤机牵引力是随着工作条件的变化而变化。
由于采煤机需要快速牵引割煤，滚筒截深的加大和转速的降低，又导致进给量和推进力的加大，故要求采煤机增大牵引力，目前已普遍加大到450～600KN，国外采煤机己实现了最大牵引力为1000KN。
6生产能力
采煤机的生产能力是指单位时间内采煤机所产煤的多少。
采煤机的理论生产能力Q=60BVr
式中 H－采高（m）
B－截深（m）
V－牵引速度（m/min）
r－煤的密度（t/m3）
7装机功率
采煤机的装机功率是指采煤机所装备电动机的总功率。包括截煤功率、装煤功率和牵引功率。
采煤机的装机功率越大，可采煤层的硬度就越高，生产能力也就越高。
为了适应高产高效综采工作面快速截煤的需要，不论是厚、中厚和薄煤层采煤机，均在不断加大装机功率(包括截割功率和牵引功率)。装机功率大都在1000KW左右，最大的已达2390KW，如艾柯夫公司SL1000型采煤机，装机功率 2390KW。
高产高效矿井就是在一定时期内，矿井产量和效率等主要技术经济指标明显高于同类平均水平的矿井。
可归纳为“三高、四好”。
“三高”即单产水平高，劳动效率高，资源回收率高。
“四好”即经济效益好，安全状况好，劳动条件好，环境治理好。
“高产”的含义主要指提高矿井、采区工作面的单产和单进。
“高效”的含义应概括为提高劳动效率、提高资源回收率、提高经济效益。
建设高产高效矿井的目的
建设高产高效矿井是通过技术进步和科学管理，提高采掘机械化水平和矿井综合生产能力，简化生产环节，实现矿井集中生产，达到提高单产、提高工效、提高经济效益的目的。
§1.2滚筒式采煤机的牵引部
双滚筒采煤机牵引部的特点：
⑴有足够大的牵引力。
⑵牵引速度能无级调速，适应不同煤质条件。
⑶能实现正反向牵引。
⑷有完善可靠的安全保护装置。
⑸操作方便。
上节讲了双滚筒采煤机牵引部由牵引机构和牵引传动装置组成。
§1.2.1牵引机构
牵引机构是直接移动机器的装置，有链牵引和无链牵引两种类型。
采煤机向大功率、重型化和大倾角方向发展以后，目前无链牵引得到了广泛应用。
1、无链牵引的特点
无链牵引的优点：
⑴移动平稳，振动小，故障率低，使用寿命长。
⑵采用多级牵引，牵引力提高（可达1000KN）。适应大倾角。
⑶可实现多台采煤机工作。
⑷啮合效率高，传动损失小，牵引效率高。
⑸消除了断链事故，安全性能好。
无链牵引的缺点：
⑴对输送起伏不平要求较高，否则会影响牵引机构的啮合情况，损坏传动件。
⑵机道宽度增大，提高了对支架控顶能力的要求。
2无链牵引机构的类型
⑴齿轮销排型
如图所示这种牵引机构是通过驱动齿轮经齿轨轮与铺设在输送机上的圆柱销排式齿轨的啮合来带动采煤机牵引的。

⑵滚轮齿条型
这种牵引机构由装在底托架内的左右两个牵引传动箱分别驱动滚轮（销轮），与安装在输送机上的齿条啮合来带动采煤机移动。

MG300型，AM500型采用这种无链牵引机构。
⑶复合齿轮齿条型
它的驱动轮和传动轮都是交错齿轮，与固定在输送机的交错齿条啮合来牵引采煤机。这种牵引机构的强度高、寿命长、啮合运行平稳。

⑷链轮链轨型
链轮链轨型无链牵引机构是通过驱动链轮和铺设在输送机链轨架上的圆环链啮合来牵引采煤机。适合底板起伏大的煤层使用。

§1.2.1牵引传动装置
牵引传动装置的作用是将采煤机的动力传到主动链轮或者驱动链轮并且实现无级调整。
目前采煤机的牵引传动装置包括有液压传动牵引和电牵引两种。
1液压牵引
液压牵引一般采用液压泵—液压马达组成的容积调速系统来实现牵引。
2电牵引
电牵引是由单独的牵引电机通过齿轮传动来驱动牵引机构的。
有直流可控硅调速，交流变频调速，交流电磁滑差离合器调速，开关磁阻电机调速。
特点：（12页）

§1.3滚筒式采煤机截割部
截割部是采煤机直接落煤和装煤的部分，其消耗的工率占整个采煤机的80%~90%。落煤部分包括工作机构和传动装置，工作机构的是指滚筒和安装在滚筒上的截齿。
§1.3.1截割工作机构
1、截齿
截齿是采煤机上安装在滚筒上直接落煤的工具。
采煤机的截齿有扁形截齿（径向截齿或刀形截齿）和镐形截齿（切向截齿）。
采煤机对截齿的要求：耐磨性和强度高；几何参数合理，截割效率高，适应性好；固定可靠，折装方便。

2、滚筒
螺旋滚筒
由螺旋叶片、端盘、齿座、喷嘴及筒毂等部分组成
主要参数：滚筒直径、滚筒宽度、螺旋叶片、转速、转向。

§1.3.2传动装置
截割部的传动装置包括机头减速箱和摇臂减速箱。
传动方式主要有三种：
①电动机—固定减速箱—摇臂—滚筒
②电动机—固定减速箱—摇臂—行星齿轮—滚筒
③电动机—摇臂—行星齿轮—滚筒

§1.4电气部
电动部包括电动机与电气控制装置，是采煤机的动力源，为截割部、牵引部和部分辅助装置提供动力。电动机必须防爆。一般都采用定子水冷电动机，也有定子和转子双水冷电动机。

§1.5辅助装置
采煤机的辅助装置主要包括底托架、电缆拖移装置、喷雾冷却装置、防滑装置、破碎装置、调高装置。不同型号的采煤机具有不同的辅助装置。
1、底托架
底托架固定和支撑采煤机的。使采煤机在刮板输送机上沿导轨向装置平稳移动。
2、电缆拖移装置
拖缆装置的作用是在滚筒采煤机沿工作面行移动时，拖动采煤机电缆和水管。
3、喷雾冷却装置
喷雾降尘是利用喷嘴把压力高度扩散，使其雾化，形成粉尘与外界隔离的水幕。
喷雾冷却装置的作用是降尘、湿润冷却截齿，冲淡瓦斯，防止截割火花，稀释有害气体浓度。
喷雾降尘方式分外喷雾和内喷雾两大类。
4、防滑装置
防滑装置是防止滚筒采煤机下滑的装置。常用的防滑装置有防滑杆、防滑绞车、液压制动装置。
《规程》当工作倾角大于15°时，采煤机应设防滑装置。
5、破碎装置
破碎装置用来破碎将要进人机身下的大块煤。破碎装置安装在迎着煤溜的机身端部，由破碎滚筒及其传动装置组成，有由截割部减速箱带动或用专用电动机传动两种驱动方式。
6、调高装置
调高装置用来调节采煤机的高度。从而使采煤机适应煤层厚度的变化。
双滚筒采煤机滚筒的调高方式有摇臂调高、截割部调高、机身调高。大多采煤机采用摇臂调高。一般是靠调高油缸来实现的。

第二章MG300-W型采煤机
§2.1概述
MG300-W采煤机是一种适合于中厚煤层长臂回采工作面的浅截深的双滚筒采煤机。
该型号的含义：M一采煤机；G滚筒式；数字300—电动机功率为300KW；W—无链牵引。
MG300-W采煤机是我国鸡西煤矿机械厂的产品。是我国自行设计、研制的大功率采煤机，用于开采厚度为2.1－3.7m、倾角小于35°的中硬或硬煤层。
§2.1.1组成:截割部、牵引部、电动部、和辅助装置。

§2..1.2工作原理
该采煤机采用的是滚轮齿轨式无链牵引机构。
滚筒转动，截齿破煤，通过螺旋叶片实现装煤。同时，在采煤机端头装有破碎机构，来破碎大块片帮煤。

§2.1.3主要技术特征（40页）
§2.1.4特点
1、功率较大，截割能力比较强。
2、牵引行走机构适应性好。
3、机身短，稳定性好。
4、截割传动系统设有安全剪切销。
5、有破碎机构
6、设有中间手动，两端液控的操作方式。
8、液压系统采用了集成阀结构，减少了联接油管。并采用了多种保护系统和显示装置。
9、零件通用性能好。
§2.2MG300-W采煤机的组成
§2.2.1截割部
截割部传动系统
截煤滚筒传动：电动机→齿轮联轴器C→液压箱传动轴→齿轮联轴器C1→Z1／Z2(锥齿轮) →离合器C2→Z3／Z4(换速齿轮，共有4对) →齿轮联轴器C3→Z5／(Z6／Z7／Z8／Z9(惰轮))／Z10→Z11、Z12、Z13(行星轮系) →截割滚筒。
§2.2.2牵引部
1、MG300-W采煤机的牵引部包括液控传动箱、牵引传动箱、和滚轮齿条牵引机构。
2、液压系统
1)主油路系统
主回路、补油和热交换回路
2)调速系统
（1)手动调速
（2)自动调速
a.电动机恒功率自动调速
b.恒压调速
组成及工作原理保护回路
(1)高压保护回路
(2)低压欠压保护回路
(3)主油泵自动回零保护回路
(4)过零保护回路
(5)超速和差速防滑保护回路

§2.2.3电气设备
MG300-W采煤机的电器设备彩他国内先进的电子技术和集成器件。由电动机、中间箱，左右急停按钮、电缆等组成。可以实现单占起动，多点停止采煤机和运输机。

§2.2.4辅助装置
MG300-W采煤机的辅助装置包括底托架、冷却喷雾装置、电缆拖移装置、破碎装置、侧护板和顶护板。

第三章 电牵引采煤机
§3.1概述
电牵引采煤机是由专用牵引电动机经传动装置带动驱动轮，利用电气调速装置来改变电动机的旋转方向和旋转速度，实现牵引方向的变换和牵引速度的调节。按电气调速传动的类型可分为直流电牵引和交流电牵引两种。
① 直流电牵引采用直流调速传动，通过直流调速装置来改变直流电动机电枢电压及励磁电压的大小和方向，从而调节电动机的转速和变换转向。直流电动机又分为串激直流电动机和他激直流电动机2 种，其中以他激电动机应用最多。
② 交流电牵引采用交流调速传动，依靠交流变频调速装置改变交流电动机的供电频率和供电相序，实现电动机转速的调速和转向的变换。
§3.1.1电牵引采煤机的组成
电牵引采煤机主要由截割部、牵引部、电控箱、附属装置。
§3.1.2国产主要电牵引采煤机的技术特征（69页）
§3.1.3电牵引采煤机的特点
1、具有良好的牵引性。
2、可用于大倾角煤层。
3、运行可靠，寿命长。
4、反应灵敏，动态特性好。
5、传动效率高。电牵引采煤机的效率可达90％。
6、结构简单。
7、检测和显示系统完善。

§3.2直流电牵引滚筒采煤机
直流电牵引滚筒采煤机是用晶闸管调速装置来改变牵引直流电机电枢回路的电压或磁通实现牵引速度的无级调速的。
直流电牵引采煤机的优点：调速性能好；调速装置采用固体元件，抗污染能力强；维修量小，寿命长；容易实现各种保护。

§3.3交流电牵引采煤机
交流电牵引采煤机是利用变频器调速装置改变供给交流电动机的频率和电压来实现采煤机的无级调速的。
交流电牵引采煤机的优点：交流电动机结构简单，可靠性高，易于向高压、大功率、高转速方向发展。
交流电牵引采煤机的保护
⑴截割电动机恒功率自动控制
⑵采煤机过零保护
⑶截割电动机和泵电动机的温度保护
⑷牵引电动机的电流保护
⑸牵引电动机和电控箱水量保护
⑹牵引变压器温度保护
⑺变频故障保护
⑻瓦斯保护

第四章 刨煤机和其它类型采煤机

§4.1刨煤机
刨煤机是一种采用刨削法落煤的采掘机械。
截深浅（30mm－120mm）牵引速度大（20m/min－40m/min，快速刨煤机现在可达到150m/min）。
§4.1.1刨煤机的工作原理
刨煤机通常由刨煤部、输送部、液压推进系统、喷雾降尘系统、电气控制系统、辅助装置组成。
如图，煤刨1是刨煤机的工作机构，由一无极牵引链4拖动进行刨煤与装煤，煤刨依靠工作面刮板输送机2导向，在支架工作空间内，沿整个工作面往返穿梭运行。碎落的煤由煤刨本身的犁形斜面装入工作面刮板输送机，利用推移千斤顶3将输送机和煤刨压向煤壁，并在煤刨采过煤后，把输送机向前推移一个刨深距离。
2005年3月，同煤集团在晋华宫矿10号层301盘区8118工作面使用先进的刨煤机全自动开采技术，进行薄煤层开采。
        刨煤机设备从德国DBT公司引进，整套刨煤机的技术核心是PROMOS控制系统和PM4电液控制系统。PROMOS控制系统控制的是刨煤机、运输机、转载机、破碎机的启动、停车，并通过TTY协议将刨煤机头位置的信息传输给PM4电液控制系统。PM4电液控制系统则依据刨煤机头位置实现支架自动推移和自动排序。主控微机中使用的VTR32操作软件，具有良好的人机对话功能，能对支架实时进行监控，还可以设置刨煤的深度、支架每次前移的距离、刨煤机自动停止的位置等参数。
洋设备也有水土不服。煤质硬刨刀损耗严重，改用成本比德国刨刀（每把500欧元）低数十倍的国产刨刀。工作面冷却水系统进行了开机顺序的数字控制系统改造（此项目获2008年度同煤集团技术进步二等奖）。对两台德国照明模块进行了改造。针对电磁过滤阀芯由于精确度极高只能一次性使用配件损耗极大的状况，发明了超声波震荡仪清洗法，使之可重复清洗使用。

§4.1.2刨煤机的主要特点
优点：
⑴刨煤机沿煤壁表面刨煤截深小（一般50mm－100mm）块煤率较高，粉煤率较低，能耗低。
⑵刨煤机结构简单，维修也容易，自动控制减轻了劳动强度。
⑶刨煤机的煤刨高度可以设计得很低（300mm）。
⑷不带动力的煤刨（拖钩、滑行刨煤机）简化了工作设备和管理工作。不需要拖移电缆等。
⑸瓦斯泄漏均匀，不易集聚。
缺点：适应性差，如果煤黏(nian)不及时落下,移架困难；遇到底板起伏就要“啃底”或“飘刀”；刨头与输送机和底板和摩擦阻力大，电动机功率的利用低。
§4.1.3刨煤机的类型及工作方式
根据对煤作用的性质分为静力式和动力式两种刨煤机。动力式刨煤机本身带有动力装置，刨刀产生冲击将煤破落。结构复杂，能源输送困难，未能得到广泛应用。
目前现场主要使用的仍是静力式刨煤机。结构简单，是在一铸钢构件上面装有齿座和刨刀，依靠牵引锚链的牵引力及输送导向，使煤刨沿工作面表面将煤采下来。
分为拖钩刨煤机、滑行刨煤机、滑行拖钩刨煤机。
§4.1.4刨煤机的技术参数（书83页）

§4.1.5刨煤机的适用条件
⑴煤质中硬及中硬以下应选用拖钩刨，中硬以上应选用滑行刨。
⑵顶板中等稳定以下的工作面使用刨煤机，可采用液压支架配套。
⑶煤层沿走向及倾斜方向没有大的断层及褶曲现象。
⑷煤层厚度在0.5m－2.0m，倾角小于25°。

§4.2薄煤层采煤机
薄煤层是指最大可采厚度不到1.3m的煤层，通常指0.8－1.3m的煤层。
有两大类型：骑溜式爬底板式
薄煤层工作面采高低, 要求采煤机机身矮, 且要有足够的功率, 通常功率不应低于100 ～200kW; 机身尽可能短, 以适应煤层的起伏变化; 要有足够的过煤和过机空间高度; 尽可能实现工作面不用人工开切口进刀; 有较强破岩过地质构造能力; 结构简单、可靠, 便于维护和安装。根据这些要求, 薄煤层采煤机分为骑输送机式和爬底板式两类。骑输送机式采煤机由输送机机槽支承和导向,只能用于开采厚度大于0.8～0.9 m煤层。爬底板式采煤机机身位于滚筒开出的机道内, 机面高度低, 当采高相同时, 与骑输送机式相比, 过煤空间高, 电机功率可以增大, 具有较大生产能力, 并且工作面过风断面大、工作安全, 可用于开采0.6～0.8 m的煤层。
        存在的主要问题和发展趋势
　　(1) 采用大功率电动机或多电动机以增大总装机容量。实践表明, 采煤机的单机效能, 在很大程度上取决于电动机功率的大小, 只有大功率, 才有高效能。薄煤层采煤机的技术关键是矮机身与大功率之间的矛盾, 如何解决这一矛盾, 是设计的难点和重点。
　　由于薄煤层赋存条件变化较大(断层、夹矸、变薄带较多) , 薄煤层采煤机截割坚硬矸石的概率比中厚煤层要多, 带来的振动、冲击也要比中厚煤层频繁和剧烈, 因此, 整机结构的动态优化设计是今后应重点研究的问题。
　　(2) 改进螺旋滚筒的结构、完善液压系统以及提高电动机的性能; 提高加工制造工艺和装配工艺的技术水平; 更好地解决采煤机自动化及遥控的问题。
　　(3) 从有链牵引向无链牵引及电牵引方向发展 。
主要国产薄煤层滚筒采煤机技术参数

日前，由西安重工装备制造集团公司研发生产的MG2×200／925-AWD(3.3kV)型薄煤层交流电牵引采煤机首次亮相第五届中国榆林国际煤炭暨能源产业博览会。据了解，这是目前世界上第一台大功率重型薄煤层采煤机。该机具有装机功率大、机身高度低、长度短、保护齐全、易于维护等特点，并具有记忆截割功能，集智能化、数字化、自动化为一体，是少人值守薄煤层综采工作面的首选机型。
§4.3大倾角采煤机
大倾角采煤机通常是指在倾角大于煤层中工作的采煤机。
有两类：一类是用于缓倾斜煤层的单、双滚筒无链双牵引或三牵引采煤机。这类采煤机由于牵引力大、爬坡能力强，双有可靠的制动装置，再配上液压安全绞车，可用于倾角的煤层条件。另一类能在倾角54°－90°的煤层条件工作的滚筒式采煤机。
§4.4连续采煤机简介
连续采煤机适用于开采普通煤层、中硬煤层和坚硬煤层。
连续采煤机是一种适用于短壁开采、集截割、装载、转运、移动行走、喷雾降尘于一身的综合机械化开采设备,它具有体积小、调动灵活、使用方便等优点，不仅可开采煤炭，还能用于长壁开采的煤巷快速掘进，在国外已广泛地使用。
§4.5采煤机的选型
§4.5.1对采煤机械的基本要求
⑴功能方面的要求
装煤和落煤能力、采高调节、自开缺口能力
⑵适应性方面的要求
煤层厚度、硬度、倾角、围岩条件
⑶性能方面的要求
足够的牵引力、牵引速度、合适的截割速度满足降尘
⑷安全及劳动保护方面要求
可靠的喷雾降尘装置和安全保护装置
⑸经济性和可靠性方面的要求
良好的可靠性和经济性，以保证安全、高效、经济的运行。
§4.5.2采煤机选型
1、根据煤层厚度选择采煤机械
将煤层分为三类：小于1.3m为薄煤层；1.3－3.5m为中厚煤层；3.5m以上为厚煤层。
2、根据煤的力学性质选择采煤机械
煤的坚硬度系数f和截割阻抗A将煤分为三类：
⑴软煤－f≤1.5，A＜180N/mm；
⑵中硬煤－f＝1.5－3.0，A＝180－240 N/mm；
⑶硬煤f≥3.0，A＝240 －360N/mm。
3、煤层倾角对采煤机的影响
煤层倾角分三类：0°－25°为缓倾斜煤层；
25°－45°为倾斜煤层； 45°－90°为急倾斜煤层。
倾角大于12°的煤层，采煤机必须带防滑装置。
4、顶底板性质对选择采煤机械的影响
对于不稳定的顶板，控顶距应当尽量小，选用窄机身采煤机和能超前支护的支架；若底板松软，选用骑溜式滚筒采煤机。

第五章支护设备
§5.1支护设备
在采煤工作面的煤炭生产过程中，为了防止顶板冒落，维持一定的工作空间，保证工作人员的安全和各项作业的正常进行，必须对顶板进行支护。
回采工作面的支护设备用于支撑工作面顶板，阻挡冒落的矸石进入工作面，从而保证人员和设备的安全。
目前回采工作面的支护设备有单体液压支柱和移式液压支架。与采煤机和输送机分别组成高档普采和综采。
（木支柱 金属摩擦支柱 单体液压支柱 液压支架 ）
§5.1.1单体液压支柱
单体液压支柱的适用范围
其工作特性是恒阻、初撑力力较大，支护效率高，回柱安全、使用寿命较长；适用于倾角小于25度，底板比压大于20Mpa。（地板不宜过软）
单体液压支柱不准在下列条件下使用：
1、淋水过的工作面。
2、使用其它性能支柱的工作面。
3、使用木顶梁的工作面。
4、有严重酸碱性淋水的工作面。
5、炮采工作。
§5.1.2单体液压支柱的分类和特点
1分类
按供液方式不同分为内注式和外注式两种。
内注式单体液压支柱
工作过程分为升柱与初撑、承载、卸载降柱。
外注式单体液压支柱
工作过程分为升柱与初撑、承载、卸载降柱。
2特点：（与金属支柱相比）
⑴初撑力较大。一般可经达到70－100KN
⑵工作阻力大而稳定。
⑶回柱安全灵活。
⑷工作的产量和效率较高。
比液压支架适应好，而且初期投资小。
§5.2切顶支柱
切顶支柱用于煤层倾角小于15度（加防倒防滑装置可扩大到25度），顶板中等稳定以上的回采工作面支护，它是保证回柱安全和有效切顶的一种特殊支护装置。高档普采工作配用切顶支柱实现移溜机械化。

§5.3滑移顶梁支架
由金属铰接顶梁与单体支柱组成的单体支护设备，都是靠人工架设顶梁，单体支柱的支撑和移动也靠人工操作，因此单体支护设备工作劳动强度大，安全性差，工作面效率低。近些年以来，发展了滑移顶梁支架。

第六章液压支架
§6.1概述
自移式液压支架是以高压乳化液为动力，通过液压元件与金属组成一种用来支撑管理顶板的支护设备。隔离采空区，推溜。具有强度高，支护性能好，移架速度快，安全可靠。是综采主要设备之一（三机）
§6.1.1液压支架的组成
液压支架由承载结构件、执行元件、控制和操纵元件、辅助装置组成的。
⑴承载结构件有顶梁、掩护梁和底底座等
⑵执行元件有立柱和各种千斤顶。
⑶安全阀、和操纵阀。即“三阀”
安全阀：支架中限定液体压力的液压元件。
液控单向阀：闭锁泵控制释放立柱或千斤顶的工作腔液体，使立柱和千斤顶获得额定的工作阻力。
操纵阀是用以操纵支架各执行元件动作的阀，它是支架的动作指挥元件。
§6.1.2液压支架的工作原理
液压支架四个基本动作：升架、降架、推移输送机、移架。

§6.1.3液压支架的工作阶段及工作特性曲线
1、液压支架立柱的工作阶段
⑴初撑增阻阶段
⑵承载增阻阶段
⑶承载恒阻阶段
⑷降架卸载阶段

§6.1.4液压支架的种类
按液压支架与围岩的相互作用关系分：
支撑式、掩护式和支撑掩护式三种。
1、支撑式液压支架
最早出现有一种支架，顶梁长，立柱垂直，支撑力大。后部有简单的挡矸装置，80年代后淘汰了。

2、掩护式液压支架
顶梁短，立柱倾斜，支撑力较小，对破碎顶板的适应强。

3、支撑掩护式液压支架
支撑力大，切顶性能好，防护性能好，结构稳定。

§6.1.5液压支架的支护方式
液压支架的支护方式是指采煤工作面是采煤机、刮板输送机、液压支架三种设备在使用的配合形式。
有三种：即时支护、滞后支护、复合支护。
1、即时支护：液压支架按照降架、移架、升架、推溜的顺序动作称为即时支护也称为超前支护。广泛用于各种顶板。它有利于对新裸露的顶板及时支护，但缺点是支架有较长顶梁，以支撑较大面积的顶板，承受顶板压力大。
2、滞后支护：液压支架按照推溜、降架、移架、升架。用于稳定、完整的顶板。它不能及时支护新裸露的顶板，但顶梁长度可减少，承受顶板压力也相应减少。
3、复合支护：落煤－伸出探梁－推溜－移架。适用各种顶板，支架操作次数增加，目前应用较少。

§6.1.6液压支架的型号表示方法
液压支架型号命名分3部分：第一部分为产品类型及特征代号，用大写汉语拼音字母表示；第二部分为液压支架主要参数代号，用阿拉伯数字表示；第三部分为液压支架补充特征代号，用阿拉伯数字表示。
⑴液压支架“产品类型代号”表示产品的类别，统一用汉语拼音字母“Z”表示。
⑵液压支架“第一特征代号”表示产品的支护性能、主要用途，用汉语拼音字母表示：D——垛式、J——节式、Z——支撑掩护式、Y——掩护式、F——主顶煤、C——充填等。
⑶液压支架“第二特征代号”表示产品的结构特征、使用场所等，用汉语拼音字母表示：H——滑移顶梁、P——表示铺网式。
⑷液压支架“主参数代号”依次表示其工作阻力、最小高度、和最大高度3个参数，均用阿拉伯数字表示，参数与参数之间用“/”符号隔开，工作阻力单位为KN，高度单位为dm。高度值出现小数时，最大高度舍去小数，最小高度四舍五入。
⑸液压支架“补充特征代号”是“第二特征代号”的补充，如前述代号仍难表示全面时，可用“补充特征代号”补充表示。“补充特征代号”用汉语拼音字母表示，如L——机械联网、C——插腿式或插板式等。
举例：ZF4400/16/28
Z：支架 F：放顶煤 工作阻力4400KN
支架最小高度1.6m
支架最大高度2.6m

ZFZ4400/16/28ST
Z-支架、F-放顶煤、Z-中位放顶煤、4400-支架工作阻力、16-支架最小高度、
28-支架最大高度、S-四连杆机构、T-抬底座装置

§6.1.7液压支架的液压控制系统
液压支架的液压控制属于泵－缸开式系统。
液压支架的控制方式有手动和自动控制方式。
手动控制有本架控制、单向邻架控制，双向邻架控制；自动控制有分组程序控制、先导式程序控制、遥控等。
手动控制方式支架推进慢，不能保证支架的额定初撑力；自动控制方式推进速度快，提高了支护效果，易实现完全自动的综采工作面。

§6.1.8液压支架的发展趋势
1 国外液压支架现状
80 年代以来, 世界主要采煤国家一直围绕减面提产、减人提效、降低成本、实现矿井集中生产做努力，他们积极开发和应用新技术, 致力于高性能、高可靠性的新一代重型液压支架的研制。新型液压支架普遍具有微型电机或电磁铁驱动的电液控制阀，推移千斤顶装有位移传感器, 采煤机装有红外线传感装置,立柱缸径超过400mm。为减少割煤时间,一般采用0. 8～1m 的截深。支架还采用屈服强度800～1000MPa 的钢板，既有较高的强度、硬度和韧性，又具有良好的冷焊性能。随着长壁工作面长度的不断增加, 为适应快速移架的需要, 国外还广泛采用高压大流量乳化液泵站，其额定压力为40～50MPa , 额定流量400～500L / min , 可实现工作面成组或成排快速移架,达到6～8s/ 架。

美国是世界上最先进的采煤国家, 早在1990年就已采用额定压力50MPa 、额定流量478L / min的乳化液泵站, 以实现支架快速推进, 移架速度达6～8s/ 架。美国的高产高效工作面采用两柱掩护式支架, 使用寿命8～ 10 年, 可用率高达95 %～98 % 。支架平均工作阻力6470kN ( 最大为9800kN) , 支架宽度普遍增大, 中心距达到1. 75m ,并向2m 发展,增大架宽有利于减少工作面架数、缩短移架时间、增加有效工作时间和提高单产。如洛斯公司20 英里矿在250 ×5280m 长壁综采面用工作阻力为2 ×8565kN 电液控制两柱掩护式支架, 1997 年6 月产商品煤90. 43 万t , 成为世界上首次月产商品煤近百万吨的工作面; 1995 年9 月, 糜鹿矿用工作阻力为8900kN 电液控制的两柱掩护式支架,月产煤达到60. 11 万t 。美国综采工作面最高日产超7 万t ,最高工效1336t / 工。

澳大利亚也基本上采用一井一面的高度集中化生产, 使用两柱掩护式支架, 支架的平均工作阻力为7640kN 。如尤兰矿用电流控制的两柱掩护式支架,在1995 年8 月8 日创下澳大利亚有史以来日产3. 41 万t 的最高记录, 班产一直保持在5000～6000t 。
2 国内液压支架技术现状
我国在1964 年由太原分院和郑州煤机厂设计70 型迈步式自移支架, 从此开始了液压支架的国产化道路。1984 年,北京开采所、沈阳所、郑州煤机厂在沈阳蒲河矿进行我国第一套放顶煤液压支架的工业性试验,继而研制了多种低位、中位和高位放顶煤支架, 成功地在缓倾斜厚煤层和急倾斜厚煤层水平分层工作面使用。1990 年后, 国产液压支架得到了全面的发展,到1998 年止，全国已建成88 处高产高效矿井,其中14 处矿单个工作面的单产达15. 72 万t / 月, 原煤生产人员效率达9. 16t / 工, 综采机械化水平达49. 32 % ,达到了世界先进水平。
3我国液压支架与国外液压支架存在的差距及今
后的发展趋势
我国液压支架经过20 多年的发展, 尽管取得了显著成绩, 在双高矿井建设中出现过日产万吨、甚至班产超万吨的记录, 但总体水平与世界先进采煤国家仍存在一定差距。在支架架型功能上我国与国外相差无几, 有些地方特别是特厚煤层用的放顶煤支架、铺网支架、两硬煤层的强力支架、端头支架还有独到之处, 但国产液压支架技术含量偏低, 电液控制阀可靠性差,所用钢材一般为16Mn ,最好的屈服极限才700MPa , 液压系统压力在35MPa 以下,流量在200L / min 以内,供液管Φ25～Φ32mm ,回液管Φ25～Φ50mm , 最快移架速度10～12s/ 架(井下实际应用有时在20s 以上) , 工作阻力更是相
对较低。

今后10 年, 我国的液压支架将朝技术含量大、钢板强度高、移架速度快(6～8s/ 架) 和电液控制阀的方向发展, 对有破碎带和断层的工作面将加大支架的移架力, 尽量采用整体可靠推杆和抬底座机构，并减少千斤顶的数量。另外,将普遍采用额定压力为40MPa 、额定流量为400L / min 的高压大流量乳化液泵站，以适应快速移架的需要; 系统采用环形或双向供液，保证支架有足够的压力达到初撑力，保证支架接顶位置准确。ZY 两柱掩