第一张连续采煤机的发展和现状

第一张连续采煤机的发展和现状1.1连续采煤机的发张概况连续采煤机起源于美国，从1949年美国利诺斯(LEE-NORSE)公司研制成功第一台连续采煤机以来，已经历半个世纪的发展历程。到现在，连续采煤机已日臻完善，其采掘工艺走向成熟，不仅美国，而且世界许多国家，在房柱式采煤、回收边角煤以及长壁开采的煤巷快速掘进中得到了广泛的应用，在单产、单进作业过程中创出了前所未有的水平，效益十分可观，为采煤界所公认。这套技术装备，在60年代之前，主要用于房式或房柱式采煤，到60年代之后，美国推广应用于长壁采煤的准备巷道快速掘进中，现在在世界许多国家中使用，发展很快，取得了显著的经济效益。它的发展演变过程，按落煤机构来划分，大体上经历了以下三个阶段：第一阶段，40年代，以利诺斯公司CM28H型和久益公司的3JCM及6CM型为代表的截链式连续采煤机，主要用于开采煤炭、钾碱、铝土、硼砂、页岩及永冻土等；缺点是结构较复杂、装煤效果差、生产能力不高。第二阶段，50年代，以久益公司的8CM型为代表的摆动式截割头连续采煤机，其优点是生产能力较高，装煤效果较好；缺点是振动大，维护费用高。第三阶段，60年代至今，是滚筒式连续采煤机高速发展，且日趋成熟的阶段。60年代末，久盏公司生产出10CM、11CM系列的连续采煤机，它是现代这种机型的雏形，到70年代末，在11CM型基础上又生产出12CM系列连续采煤机。经过对12CM系列连续采煤机的不断改进、完善和提高，生产出适用于开采中硬煤层的12CM12-10B、12CM18-10D和B型机，以及适用于特别坚硬煤层的12HM31C型和B型机。1.11国外采煤机发展美国是使用台数最多、使用成效最好的国家。英国长期以来，井工开采一直以长壁为主，掘进巷道主要靠悬臂式掘进机，但自80年代后期到现在，使用连续采煤机取得了良好的效果。目前，英国最大的RJBudge公司拥有连续采煤机80多台，使用连续采煤机掘进进尺占总进尺的65%。使用连续采煤机掘进已成为英国煤巷掘进的主要方法之一，是英国煤炭工业近十几年来技术变革的一个重要方面。德国使用连续采煤机在海底煤层开采已有40年的历史，而且效益最好，曾有5个回采工作面，保持年产量200万t。目前，世界上使用的连续采煤机约有2100余台套，其中美国有1600台套，南非有220台套，澳大利亚有190台套，英国有90台套。美国早在1948年就开始使用连续采煤机，当时的机器能力和可靠性方面都不是太理想，经过不断地改进、提高和发展，已经显示了许多的优越性。成为了采煤时不可缺少的主要设备。从连续性上讲它不如滚筒式的采煤机，和美国过去采煤方式有关。连续采煤机是在美国的采煤方式上发展而来的，有好几种采煤方式，但是主要的还是滚筒式的连续采煤机。因为理论上设计的连续采煤机和实际的采煤机是有差别的，不可能达到理想的那样。所以他们从其他方面来尽量提高生产，比如电气方面什么元件继电器坏了就可能导致停止开采，机械方面也可以导致机器停止。这就要从保养方面来避免这些问题发生来提高生产率。对于连续采煤机的改进和发展来说是使机器更可靠，更能发挥效应，所以在改进连续采煤机时应该注意：1设计师要按可靠性的高标准设计2要采用最可靠的材料和元件3要定制严格的质量标准以保证出厂时产品的合格4对于难以切割的煤层要用更大功率的采煤机。这必然趋向重型和耐用，采用宽履带。从机械方面要具体结合合适的机械才能发挥更好的作用，结合具体的实际情况涉及机械结构，优化各方面机械设备。当然了零件应该易于安装拆卸和更换。1.12国内采煤机发展1976年我国开始引进连续采煤机，到现在为止，大体上可分为两个阶段。第一阶段：80年代，引进以单机为主，共引进32台，使用较好的是大同矿务局大斗沟矿。1983年，在巷道断面15m2平巷掘进中使用12CM11和12CM14型连续采煤机，最高月产原煤3.5万t，年产30万t，年进尺近万米，平均日进尺30m。目前，这一批设备由于多数不配套，掘进巷道断面偏小，备件供应困难，维护管理技术跟不上等原因，基本上在生产中已不使用了。第二阶段：90年代，以配套引进为主。黄陵矿区和神东公司先后配套引进27台套，用于房柱式开采和长壁工作面煤巷掘进，取得了优异的技术经济指标。据神东公司的统计，使用它比使用悬臂式掘进机每米成巷成本低160元。大柳塔煤矿采用1台连续采煤机、l台锚杆钻机、2台运煤车；双巷掘进，于2000年6月掘进断面为18.9m2(5.4m×3.5m)的煤巷，月进尺达2843.5m，共产原煤70760t，工效达2.93m3／工；65.1t／工。1起步阶段20世纪50年代我国多数煤矿采煤工艺以炮采为主,少数煤矿用从苏联进口的截煤机和康拜因采煤机为主的采煤机械,生产效率低下[4]。为提高我国采煤机的水平,我国的科技人员深入基层调查研究,及时掌握国外采煤机发展动态,于1963年在消化吸收波兰KWB-2型单滚筒采煤机的基础上,设计出MLQ-64型单滚筒采煤机,这是我国第一台以螺旋滚筒为工作机构,集破煤、装煤为一体的采煤机,电动机功率为60kW;钢丝绳牵引。采用叶片泵、叶片马达驱动的中低压液压调速系统。1965年开始自行研制新型的MLD-100型单滚筒采煤机,其液压调速的元部件采用变量轴向柱塞泵、低速大扭矩油马达,采用矿用圆环链牵引,电动机功率加大到100kW,1970年试验成功。1971年针对MLD-100型采煤机摇臂不能调高、适应煤层较差的欠缺,在总体结构上做了较大改进,研制出摇臂可以调高的DY100(150)型单滚筒采煤机用于普采,经过了多次改进试验,于1977年在山东肥城查庄煤矿,实现了连续7个月月产超过3万t的稳产水平。后又将电机功率增大至150kW并投入批量生产,累计生产出1400多台,用于高档普采。进入20世纪70年代后,综采技术在国外普遍采用,我国也开始研制综采设备。1970年为开发大屯煤田,上海研究院承担了缓倾斜中厚煤层综采成套设备中的MD-150型双滚筒采煤机的设计工作,上海冶金矿山机械厂制造,经过了淮北朱庄矿和大屯姚桥矿两次工业性试验获得成功。这是我国自行研制的第一套综采成套设备中的主机,但是在设备的可靠性和性能方面与国外综采设备相比存在较大的差距。2引进、仿制、研制并举阶段为了满足煤炭生产的需要,1973)1974年间,我国先后从国外引进43套综采成套设备,1975年鸡西煤矿机械厂测绘仿制德国EDW-170采煤机,改型为MLS3-170型采煤机投入大批量生产,大大推进我国煤矿机械化的进程。1978)1979年我国又从国外引进了100套综采成套设备,国外的设备严重冲击我国煤矿机械市场;国外设备的先进技术也展现在国人的面前,如何发展我国的采煤机技术提到了议事日程,开始形成了仿制和自主研发的两种观点,1980年在上海召开的莘庄会议达到了高潮,最后形成了以煤炭部制造局和隶属的西安煤矿机械厂为首的主张测绘仿制德国的EDW-300型采煤机;以煤炭科学研究总院和隶属的上海分院与鸡西煤矿机械厂强强联合,主张在消化吸收国外先进技术的基础上自行开发研制MG300-W型采煤机,并在国家科委的大力支持下列为/六五0期间国家重点科技攻关项目。与此同时太原矿山机器厂引进英国安德森公司的AM-500型采煤机图纸和技术,进行生产。这3种机型的采煤机及其派生机型在相当长的一段时间内成为我国煤矿综采成套设备中的主力机型[1-2]。在这个阶段,我国生产的采煤机产品的性能、技术水平、可靠性等方面比20世纪70年代生产的采煤机有了较大的完善和提高。其主要技术特点:(1)采用液压牵引、无级调速,具有较大的牵引力和牵引速度。(2)采用无链牵引,AM-500型和MG300-W型采煤机采用销轮-齿条式无链牵引机构;MXA-300型采煤机采用齿轮-销轨式无链牵引机构。无链牵引机构与圆环链相比,安全、可靠,牵引力大。(3)元部件的可靠性也有了较大的提高,如油泵、油马达、冷却器、制动器、齿轮的材质和工艺、壳体的加工精度等是20世纪70年代采煤机无法比拟的。(4)整机总体结构上采用主电机平行机身的布置方式,即纵向布置方式,机身各部存在动力传递,有底托架支撑。3自主开发和系列机型发展阶段针对仿制和研制中出现的技术问题,我国进行了大量的科技攻关与研究,积累了宝贵的经验,打下了自主开发创新的技术基础[5]。从20世纪80年代后期至90年代中期的近10a的间,我国采煤机设计、开发进入了大发展阶段[6-10]。仅上海分院就自主开发了中厚煤层采煤机五大系列30余个品种,其中400kW系列4种、375kW系列8种、300kW系列7种、200(250)kW系列8种、150kW系列8种。在此期间,上海分院还开发了难采煤层采煤机:短壁工作面采煤机、大倾角采煤机、薄煤层采煤机以及爬底板采煤机共计8个品种,有效解决了我国难采煤层的机械化采煤的难题[1-2]。值得一提的是,在发展纵向布置采煤机系列化的同时,还自主研发了首台多电机驱动横向布置框架式结构的新型MG200/475-W型液压牵引采煤机,为以后横向布置的电牵引采煤机的发展奠定了基础,4电牵引采煤机发展阶段在我国致力于发展液压牵引采煤机的同时,国外主要采煤机生产公司已经开始研制电牵引采煤机。从1976年美国JOY公司研制出世界第一台多电机横向布置直流电牵引采煤机开始,采煤机技术的发展进入一个崭新的阶段。在20世纪90年代初,我国先后引进电牵引采煤机:晋城矿务局引进德国艾柯夫公司生产的EDW-450/1000L型直流电牵引采煤机,潞安矿务局引进英国Electric1000型直流电牵引采煤机,鹤岗矿务局引进美国3LS直流电牵引采煤机,大同矿务局引进日本三井三池的MCL-600-DR102102型交流电牵引采煤机。由于电牵引采煤机具有抗污染能力强、故障率低、寿命长、效率高等优点,其优越性是液压牵引采煤机所不能比拟的[3]。我国于20世纪80年代中期开始步入电牵引采煤机的发展阶段。在发展我国电牵引采煤机的过程中,存在两种不同的观点:发展直流电牵引采煤机还是交流电牵引采煤机?以煤炭科学研究总院上海分院为代表率先于1986年与波兰KOMAG合作开发MG344-PWD型交流变频电牵引薄煤层爬底板采煤机,1992年在大同矿务局试验成功。1994年鸡西煤机厂在测绘美国3LS采煤机基础上开发了MG463-WD直流电牵引采煤机,同时,太原矿机厂引进英国安德森公司技术,生产Electric1000型直流电牵引采煤机,西安煤机厂也致力于发展直流电牵引采煤机。由于直流电牵引采煤机中的直流电动机存在电刷与整流子磨损,寿命短、电刷易产生火花等问题无法有效解决,直流电牵引采煤机在我国发展受阻。随着电子技术的发展,交流变频调速技术在20世纪90年代取得了突飞猛进的发展,变频技术日趋成熟,使用十分方便,只要用普通三相鼠笼交流电动机就可以实变频调速,其优越性凸现。经过了近10a的摸索,终于统一了认识交流变频调速、多电机驱动横向布置采煤机是电牵引采煤机的发展方向。从此,我国交流电牵引采煤机开始进入蓬勃发展时期。采煤机发展趋势近几年来,在高新技术的推动下,安全高效综采装备的开发研制取得了重大发展美国JOY、德国DBT和Eickhoff公司等世界先进采煤机械制造商推出了新一代综采设备,在整机设计、技术性能等方面有了新的发展。随着国际采煤自动化程度的快速发展,采煤机必须能满足井下无人工作面发展的需要,未来采煤机主要特征表现为:安全、高效、可靠、自动化、适应性强、智能网络化等方面随着装机功率和牵引力和牵引速度的增大,对采煤机牵引系统有了更高的要求。开发高强度、高适应性、高可靠性、大节距、长寿命的强力销轨式牵引系统是高产、高效采煤机的必然趋势。随着电气控制技术的发展,采煤机模块化、网络化分布式的控制系统十分必要。该系统按功能划分模块,其控制系统可以根据用户需要,通过不同的模块组成不同自动化程度的控制系统。这些模块包括:中央处理器模块、传感中心模块、网络通讯模块、记忆截割模块、故障分析模块、安全检测模块、工作面三机联动控制模块。这些模块为采煤机远程控制技术发展奠定了非常好的基础采用现代