第6章机械化采煤基础知识课件

1、第六章 机械化采煤基础知识 第一节 综采工作面主要设备的布置与配套 第二节 机械化采煤工艺 第三节 采煤机械基本知识第四节 采煤机的工作方式复习思考题第一节 综采工作面主要设备的布置与配套 综采设备是综合机械化采煤工作面机电设备的总称。它包括滚筒采煤机（或刨煤机）、可弯曲刮板输送机、液压支架以及各种供电、供液设备和其他辅助设备等。综合机械化采煤是将各种相对独立的机械合理地组合在一起，在工艺过程中协调工作，使采煤工作面的落、装、运、支全部工序实现了机械化的作业方式。第一节 综采工作面主要设备的布置与配套 一、 综采工作面主要设备的布置 1.综采工作面主要设备的布置关系 （1） 工作面可弯曲刮板输

2、送机靠近煤壁、沿工作面全长铺设在底板上。 第一节 综采工作面主要设备的布置与配套 为了满足采煤机自开缺口的需要，将可弯曲刮板输送机的机头、机尾伸入工作面两端的区段平巷内； 在可弯曲刮板输送机煤壁侧的槽帮上设有铲煤板，用于清理底板上的浮煤；第一节 综采工作面主要设备的布置与配套 在可弯曲刮板输送机采空区侧槽帮与挡煤板之间设有齿轨，与无链牵引采煤机牵引机构的齿轨轮相互啮合，完成采煤机的牵引任务。 综采工作面主要设备的布置关系如图6-1和图6-2所示。第一节 综采工作面主要设备的布置与配套 6-1综采工作面设备布置（平面图）1滚筒采煤机；2刮板输送机；3液压支架；4下端头支架；5上端头支架；6转载机

3、；7可伸缩带式输送机；8配电箱；9乳化液泵站；10设备列车；11移动变电站；12喷雾泵站；13液压安全绞车；14集中控制台。6-2 综采工作面设备布置（立体图）1滚筒采煤机；2刮板输送机；3液压支架第一节 综采工作面主要设备的布置与配套 （2）采煤机骑在可弯曲刮板输送机上，通过牵引机构，带动采煤机沿工作面穿梭运行。同时，采煤机的滚筒切入煤壁，完成破煤任务。 第一节 综采工作面主要设备的布置与配套 （3）液压支架位于工作面可弯曲刮板输送机的采空侧，沿工作面全长呈直线布置，支撑于工作面顶、底板之间。一般情况下，一台液压支架对应一节刮板输送机溜槽，在每一台液压支架底座与刮板输送机溜槽之间设有推移装置

4、，用于推移支架和刮板输送机。第一节 综采工作面主要设备的布置与配套 （4） 在工作面下端的运输区段平巷内沿工作面推进方向布置有桥式转载机，桥式转载机的水平装载段搭接于工作面可弯曲刮板输送机机头的下面，卸载段则搭接在可伸缩带式输送机的机尾上；可伸缩带式输送机沿运输区段平巷全长布置，其机头搭接于运输上山的皮带上面（或溜煤眼上面）。第一节 综采工作面主要设备的布置与配套 （5） 在工作面运输区段平巷内铺设有轨道，设有设备列车，列车上装备有控制机电设备和通讯设备的集中控制台、开关、乳化液泵站、移动变电站和喷雾泵站等。有的综采工作面采用下行通风时，将设备列车及其设备放置在轨道区段平巷内。 （6） 在轨道

5、区段平巷内设有运送设备和材料的单轨吊车或搬运绞车。第一节 综采工作面主要设备的布置与配套 2.综采工作面主要设备的作用 （1） 采煤机，是完成落煤、装煤工序的一种机械。当前普遍使用的是可调高的双滚筒采煤机，它可骑在可弯曲刮板输送机上沿工作面穿梭割煤，一般截深630 mm或800 mm，最大截深可达1 000 mm。第一节 综采工作面主要设备的布置与配套 （2） 可弯曲刮板输送机，是完成工作面运煤的机械，同时它还作为采煤机的导轨，以及液压支架移架时的支点。 第一节 综采工作面主要设备的布置与配套 （3） 液压支架，是用于支护和管理顶板的机械设备。支架的升降和前移均采用液压控制或电液自动控制，输送

6、机的推移和支架的前移是由支架底部的推移千斤顶来完成的。 根据位置与作用不同，液压支架可分为基本支架、端头支架和过渡支架3种。第一节 综采工作面主要设备的布置与配套 基本支架是工作面布置最多的支架，承担整个采煤工作面顶板的管理任务； 端头支架主要用于加强工作面端部（上下出口）顶板支护； 过渡支架是用于支护可弯曲刮板输送机机头、机尾处顶板的特殊支架。它比工作面基本液压支架滞后一个步距，顶梁长于基本液压支架一个步距。第一节 综采工作面主要设备的布置与配套 （4） 转载机，是40 m左右长、能抬高货载的重型刮板输送机。它一端与工作面输送机机头相搭接，另一端骑在可伸缩带式输送机的机尾上。其作用是将刮板输

7、送机运出的煤炭转移到带式输送机上，可随工作面的推进整体移动。转载机中常配置有破碎机。 第一节 综采工作面主要设备的布置与配套 （5） 可伸缩带式输送机，是工作面区段运输平巷中的运煤设备。通过其储带装置，可以方便地调节输送机的运输长度，以满足当工作面推进时，及时伸长或缩短运输距离。 （6） 乳化液泵站，是供给液压支架和其他液压装置压力液体的动力设备。第一节 综采工作面主要设备的布置与配套 （7） 喷雾泵站，是供给采煤机内外喷雾降尘及各运煤转载点喷雾降尘压力水的动力设备。 除以上设备外，在回风平巷中还设有承担运送设备和材料辅助运输任务的搬运绞车或单轨吊车；在运输平巷中还设有供电移动变电站和配电点，

8、以及刮板输送机和转载机的监视、控制、通讯照明的集中控制台。第一节 综采工作面主要设备的布置与配套 二、 综采工作面主要设备的配套 综采工作面中采煤机、可弯曲刮板输送机和液压支架（简称“综采三机”）的性能配套，主要解决各设备性能间相互制约的问题，从而充分发挥各个设备性能，以满足生产的需要。第一节 综采工作面主要设备的布置与配套 （1） 刮板输送机与采煤机性能的配套。刮板输送机的结构形式及附件必须与采煤机的结构形式相匹配。例如，刮板输送机溜槽的结构必须与采煤机的牵引机构、底托架以及滑靴结构相匹配，以满足采煤机行走的需要。而刮板输送机的机头、机尾结构必须与采煤机摇臂结构相匹配，以满足采煤机自开切口以

9、及连锁控制的需要。第一节 综采工作面主要设备的布置与配套 （2） 刮板输送机与液压支架性能的配套。例如，刮板输送机的中部槽应与液压支架的推移千斤顶连接装置的间距和连接机构相匹配。 （3） 采煤机与液压支架性能的配套。采煤机的采高范围与支架最大和最小结构尺寸相适应；采煤机截深与支架推移步距相适应。第二节 机械化采煤工艺 机械化采煤包括普通机械化采煤、综合机械化采煤和放顶煤综合机械化采煤3种。 一、 普通机械化采煤工艺 普通机械化采煤（简称普采）工作面的技术装备主要有滚筒式采煤机或刨煤机、可弯曲刮板输送机和与其配套的推移千斤顶、单体金属支柱与铰接顶梁及乳化液泵站等，如图6-3所示。 第二节 机械化

10、采煤工艺图6-3普采工作面设备布置1单滚筒采煤机；2可弯曲刮板输送；3单体液压支柱；4推移千斤顶；5乳化液泵站；6运输平巷输送机；7回柱绞车 普采工作面的生产工艺过程主要由落煤、运煤、挂梁、推移刮板输送机、打柱以及回柱放顶等工序组成。第二节 机械化采煤工艺 1.落煤、装煤及运煤 采用滚筒采煤机落煤时，采煤机一般是骑在输送机上，以输送机两侧作导轨上下往复运行，落下的煤靠螺旋滚筒及弧形挡煤板装入输送机中，使落煤、装煤、运煤3道工序实现连续作业。第二节 机械化采煤工艺 若采用单滚筒采煤机时，工作面需要人工预开缺口，当采高与滚筒直径不同时，采煤机通常需要采用上行割顶煤、下行割底煤和清浮煤的落煤方式，这

11、样采煤机沿工作面往返一次只进一刀。也可采取预放震动炮，或采煤机沿底板割煤在推移输送机后爆破挑落顶煤等方法实现双向割煤。采用双滚筒采煤机落煤时，一般用双向割煤往返两刀的落煤方式，采用斜切进刀。第二节 机械化采煤工艺 2.工作面支护 （1） 支护设备。普采工作面一般使用金属摩擦支柱或单体液压支柱与金属铰接顶梁支护顶板。单体液压支柱分内注式和外注式两种。通过测试，单体液压支柱比金属摩擦支柱的初撑力大46倍，顶板下沉量是金属摩擦支柱的1/21/4。因此，单体液压支柱使用非常广泛。第二节 机械化采煤工艺 （2） 支架布置方式。采煤机割煤过后，跟随采煤机将工作面支架上的铰接顶梁向工作面煤壁方向延接，以对割

12、煤后新暴露的顶板进行临时支护。第二节 机械化采煤工艺 除少数顶板完整的普采工作面可使用带帽点柱外，一般均采用由单体液压支柱或摩擦式金属支柱与铰接顶梁组成的悬臂支架。这样可实现追机挂梁，及时支护新暴露的顶板。第二节 机械化采煤工艺 按悬臂顶梁与支柱的关系，可分为正悬臂与倒悬臂两种。正悬臂支架悬臂的长段在立柱的煤壁侧，有利于支护机道上方顶板；短段在立柱的采空区侧，故顶梁不易被折损。倒悬臂支架则相反，其长段伸向采空区，立柱不易被碎矸石埋住，但易损坏顶梁。第二节 机械化采煤工艺 普采工作面支架布置，按梁的排列特点分为齐梁式和错梁式两种，如图6-4所示。（a） 齐梁直线柱；（b） 错梁直线柱 1临时柱；

13、2正式柱第二节 机械化采煤工艺 齐梁式适用于顶板比较稳定的条件； 错梁式适用于顶板比较破碎的条件。为了行人和工人作业方便，工作面支柱一般排成直线状。 普采工作面采空区处理时选择和使用的特种支架有丛柱、密集支柱、木垛斜撑支架及切顶墩柱等形式。第二节 机械化采煤工艺 （3） 普采工作面端头支护。其端头支护应满足的要求是：有足够支护强度，以保证工作面端部出口的安全；支架跨度要大，不影响输送机机头、机尾的正常运转，并要为维护和操纵设备人员留出足够的活动空间；要能够保证机头、机尾的快速移置，缩短端头作业时间，提高开机率。第二节 机械化采煤工艺 端头支护形式主要有：单体支柱加铰接顶梁支护；用45对长梁加单

14、体支柱组成的迈步走向抬棚支护；用基本支架加走向迈步抬棚支护。 除机头、机尾处外，在工作面端部原平巷内可用顺向托梁加单体支柱或十字铰接顶梁加单体支柱支护。第二节 机械化采煤工艺 3.推移工作面刮板输送机 采煤机割煤后，在距采煤机约15 m处，操作与刮板输送机配套的专用推移千斤顶向煤壁方向推移刮板输送机，推移步距与采煤机截深相一致，并使刮板输送机移平、移直，符合规定要求。第二节 机械化采煤工艺 4.采空区处理 目前，走向长壁普采工作面采空区的处理，主要采用全部垮落法，即：当工作面支架的控顶距离达到作业规程规定的最大控顶距时，将靠近采空区的一排或两排支架撤掉，让顶板垮落，这种方法称为回柱放顶。第二节

15、 机械化采煤工艺 在多数情况下，采空区的垮落矸石能起到支撑上方老顶、缓和老顶来压的作用。此外，采空区还可以采用矸石等物料进行充填处理，这种方法称为充填法，其采空区处理由回柱充填工序完成。第二节 机械化采煤工艺 二、 综合机械化采煤工艺 综合机械化采煤（简称综采）是目前应用最多的采煤方法。它与普通机械化采煤的最大区别在于：综采使用液压支架支护顶板，实现了支护与采空区处理的机械化。第二节 机械化采煤工艺 综采的优点是劳动强度低、产量高、效率高、安全条件好。综采工作面的设备主要包括：滚筒采煤机（或刨煤机）、液压支架、可弯曲刮板输送机、桥式转载机、可伸缩带式输送机、乳化液泵站、供电设备、集中控制设备、

16、单轨吊车以及其他辅助设备等。采煤机综采工作面布置如图6-5所示。 第二节 机械化采煤工艺 图6-5 采煤机综采工作面布置1采煤机；2可弯曲刮板输送机；3工作面支架；4端头支架；5锚固支架；6巷道棚梁；7转载机；8转载机推进装置；9带式输送机；10集中控制台；11配电点；12泵站；13配电点及泵站的移动装置；14移动变电站；15煤仓；16安全绞车；17单轨运输吊车第二节 机械化采煤工艺 1.落煤与装煤 在综采工作面中，当采用双滚筒采煤机落煤时，一般选用双向割煤的工作方式；采煤机装煤靠滚筒上的螺旋叶片把大部分碎落的煤炭装入刮板输送机，同时靠滚筒后面的挡煤板来提高装煤效果。第二节 机械化采煤工艺 2

17、.运煤 综采工作面运煤，采用输送能力大、强度高的重型可弯曲刮板输送机担负，运出工作面的煤炭，经桥式转载机转载到运输平巷中的可伸缩带式输送机上，再转运到采区运输上山（或下山）中的带式输送机上，然后运往采区煤仓。随着工作面的向前推进，可弯曲刮板输送机也随之跟进，转载机和可伸缩带式输送机则不断交替推移前进。第二节 机械化采煤工艺 3.输送机和支架的移动 液压支架的移架和刮板输送机的推移共用一个液压千斤顶，该千斤顶连接于支架底座和输送机槽帮之间，互为支点，进行推移输送机和前拉支架。采煤机骑在输送机上割煤和装煤后及时推移支架，当采煤机采过10架支架（或15 m）后，推移输送机。第二节 机械化采煤工艺 4

18、.支护 综采工作面采用液压支架来支撑顶板，维护工作空间，并完成采空区处理。根据液压支架与围岩的相互作用方式，液压支架可分为支撑式、掩护式和支撑掩护式3种基本类型。第二节 机械化采煤工艺 此外，由于工作面的上下出口处悬顶面积大，机械设备多，又是材料和人员出入的交通口，所以必须加强维护。 一般采用端头支架或单体支柱加长梁组成的迈步抬棚支护来担负此项支护任务。 第二节 机械化采煤工艺 5.采空区处理 综采工作面一般主要采用垮落法处理采空区。因液压支架具有切顶性能强（支撑式）、掩护作用好（掩护式、支撑掩护式）、种类多等特点，一般不采用局部充填和煤柱支撑法。对极坚硬顶板可采取高压注水软化顶板、爆破强制放

19、顶等处理方法进行处理。第二节 机械化采煤工艺 三、 综采放顶煤采煤工艺 放顶煤采煤法可对特厚煤层（厚度一般为612 m）进行整层开采。放顶煤采煤法是在煤层底部或煤层某一厚度范围内的底部布置一个采高23 m的长壁工作面，用常规采煤方法进行回采，并利用矿山压力作用或辅以松动爆破等方法，将上部顶煤在工作面推进后破碎冒落，并将冒落顶煤利用放顶煤支架予以回收，由工作面后部刮板输送机运出。 第二节 机械化采煤工艺 1.采煤工艺 （1） 工作面采煤。采煤机一般采用工作面端部斜切进刀、采用双向割煤往返一次进两刀的割煤方式，骑在可弯曲刮板输送机上沿工作面全长往复穿梭割煤，并在距采煤机15 m处推移输送机，完成一

20、个综采循环。第二节 机械化采煤工艺 （2） 放煤方式。工作面进行放煤操作的方式称为放煤方式。放煤方式分为顺序单轮放煤、顺序多轮放煤、间隔折返放煤等。 顺序单轮放煤的顺序是：依次将各个支架上方的顶煤一次全部放净，见矸时关闭放煤口。第二节 机械化采煤工艺 顺序多轮放煤的顺序是：依次放各个支架上方的顶煤，但不一次放净，而是每次只放顶煤全厚的1/4、1/3或1/2，可在工作面全部放完一轮后再放下一轮，也可下一轮滞后第一轮一定距离同步进行。第二节 机械化采煤工艺 间隔折返放顶煤是指从工作面的一端开始，先从第一架开始（一般过渡支架及端头支架先不放煤），每间隔一架依次放煤，放完奇数架后，再依次放偶数架的顶煤

21、。也可根据放煤情况及工作面的长度，实行单轮或多轮的间隔折返放煤，也可分段折返或多段同时折返放煤。 第二节 机械化采煤工艺 ( 3） 放煤步距。放煤步距分为初次放煤步距和循环放煤步距。初次放煤步距是指从工作面切眼开始至第一次放煤的工作面推进距离。循环放煤步距是指从上一次放煤结束后到下一次放煤开始工作面推进距离。确定循环放煤步距的原则是：使放出范围内的顶煤能够充分破碎和松散，提高回收率，降低含矸率。第二节 机械化采煤工艺 放煤步距的大小与顶煤的厚度有关，顶煤厚度较小时，通常采用“一采一放”较为合理；顶煤厚度较大时，放煤步距可适当增大，采用“两采一放”或“三采一放”。另外，合理的放煤步距还应与顶板冒

22、落和运动的特点及顶煤的破碎程度有关。第二节 机械化采煤工艺 2.综采放顶煤的工艺特点 （1） 适用于厚度5 m以上、煤质较软、顶板易垮落的煤层。 （2） 简化巷道布置，减少巷道掘进工作量。 （3） 提高采煤工效、降低吨煤生产费用等。 （4） 采出率较低，煤炭自燃发火控制比较困难。第三节 采煤机械基本知识 一、 刨煤机 在采煤工作面，把煤从煤层中采落下来并完成装煤工作的机械称为采煤机。采煤机分为刨煤机和滚筒采煤机。 第三节 采煤机械基本知识 刨煤机是一种外牵引式的浅截式采煤机，采用刨削的方式落煤，并通过煤刨的犁面将煤装入工作面输送机。刨煤机与刮板输送机组成刨煤机组。第三节 采煤机械基本知识 （一

23、） 刨煤机的工作原理 刨煤机采用刨削法完成落煤任务。它主要由刨头、传动装置、支承导向装置、牵引圆环链及辅助装置等基本部分组成。刨煤机的截深浅（50100 mm），牵引速度大（一般为2040 m/min，快速刨煤机现在可达150 m/min），与工作面输送机组成一体，成为一套具备落煤、装煤和运煤的机组。第三节 采煤机械基本知识 在工作面输送机的机头架与机尾架上，各装有一个煤刨无极圆环牵引链的传动装置。该传动装置由电动机、液力耦合器和减速器组成，牵引链由减速器出轴上的链轮带动，牵引链交替拖动煤刨往返移动。第三节 采煤机械基本知识 煤刨是刨煤机的工作机构，由无极圆环牵引链拖动，沿着安装在采煤工作面可

24、弯曲刮板输送机的中部槽上的导轨在整个工作面内往返穿梭运行，刨刀刨削煤壁将煤刨落，被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。通常，煤刨刨不到煤壁上部的顶煤，所以顶煤只能靠自重作用自行垮落。煤刨采过煤后，利用千斤顶将输送机和煤刨向前推移一个刨深距离，推向煤壁，完成一个刨煤工作循环。第三节 采煤机械基本知识 工作面两端有人工开出的超前缺口，以安置刨煤机的机头和机尾装置，刨煤机与可弯曲刮板输送机、液压支架配套，组成一个完整的综合机械化采煤工作面。 此外，在刨煤机组的端头装有防滑锚固装置，以避免机组沿煤层倾斜下滑，煤刨在机头和机尾的行程终点装有终点开关，起自动断电的作用，以保证煤刨在行

25、程终点位置停车。第三节 采煤机械基本知识 煤刨的换向通过控制台由作业人员进行操纵。刨煤机的控制台大多布置在运输平巷内，与传动部相隔一定距离，装在吊轨上移动。控制台内装有刨煤机及液压支架等设备的开关装置、监视与控制刨煤机运行状况的装置以及通讯联络用的电话设备等。第三节 采煤机械基本知识 通过对刨煤机电动机的电耗测量仪表及刨煤机行程计数器的观测，有经验的作业人员就可确定工作面哪些位置超负荷，从而采取相关措施。另外，刨煤机（能变速的）在行程中段应尽量高速运行，而在接近两端剩余行程时低速运行，以避免高速运行的刨头因惯性运动而闯入传动部分。第三节 采煤机械基本知识 为了降低工作面粉尘，在刮板输送机上装设

26、有机道喷雾装置。此装置可在煤刨通过时喷雾，或者连续不断地喷雾。另外，也有在煤刨上装喷嘴喷雾的，由拖拽软管供水。 第三节 采煤机械基本知识 （二） 刨煤机的类型及结构特点 根据煤刨作用于煤上的力的性质不同，可分为静力式刨煤机和动力式刨煤机2类。 静力式刨煤机的煤刨结构简单，是在一铸钢结构件上面装有齿座和刨刀的装置，其刨头不带动力，依靠由传动装置带动的牵引锚链牵引，使煤刨沿工作面输送机导轨运行，将煤刨落下来。第三节 采煤机械基本知识 动力式刨煤机本身带有动力装置，使刨刀产生冲击力将煤破落，或用细水射流与机械落煤相结合的方法落煤，主要是针对较硬煤质。由于其煤刨的结构复杂，未能得到广泛应用。第三节 采

27、煤机械基本知识 静力式刨煤机根据煤刨结构、刨头在刮板输送机上的支承导向方式不同，分为拖钩刨煤机、滑行刨煤机及具有这两种结构特点的滑行拖钩刨煤机3种。第三节 采煤机械基本知识 1.拖钩刨煤机 拖钩刨煤机如图6-6所示。刨头1安装在拖板3上，通过传动装置7及牵引链2带动拖板牵引刨头沿输送机中部槽在工作面往复运行，实现刨煤。1刨头；2牵引链；3拖板；4推移千斤顶；5输送机传动装置；6中部槽；7刨煤机传动装置第三节 采煤机械基本知识 这种刨煤机的主要优点是：刨头采用后牵引方式，牵引链位于采空区侧，安装和检修牵引链及导链架比较方便；牵引链不妨碍煤刨装煤，有利于顶板管理。第三节 采煤机械基本知识 其缺点是

28、：拖板在输送机与煤层底板之间滑行，牵引链和刨刀之间距离较大，牵引链拉力和刨煤阻力构成很大的力矩，使煤刨在煤层平面内有偏转趋势，煤刨和输送机溜槽及导向机构之间产生剧烈摩擦和磨损，运行阻力和摩擦功耗较大。拖钩刨煤机多采用后牵引方式，一般用于地质构造简单、底板较硬的煤层中。第三节 采煤机械基本知识 2.滑行刨煤机 滑行刨煤机如图6-7所示。刨头的牵引装置安装在输送机前方，介于煤壁和输送机之间，刨头以封闭式的滑架5为导轨在刮板输送机上滑行。1刨头；2牵引链；3链轮；4推移千斤顶；5滑架；6平衡架；7输送机传动装置；8刨煤机传动装置第三节 采煤机械基本知识 这种刨煤机的特点是：工作平稳，摩擦功耗小，牵引

29、机构简单，刨头可高速运行；但牵引链位于煤壁侧，空间小，不便于维修，适用于顶板条件较好的中厚煤层工作面。第三节 采煤机械基本知识 3.滑行拖钩刨煤机 滑行拖钩刨煤机如图6-8所示。这种刨煤机综合了拖钩刨煤机和滑行刨煤机的优点。牵引方式为后牵引，刨头牵引链2在刮板输送机采空区侧的导护链装置内运行；而刨头1在输送机前方封闭的滑架导轨内运行；刨头与牵引链用拖板3连接；拖板下面加设了一个斜橇5，刨头运行时拖板在斜橇上滑行，用以减少拖板的运行阻力。第三节 采煤机械基本知识 图6-8 滑行拖钩刨煤机1刨头；2牵引链；3拖板；4推移千斤顶；5斜橇；6调斜千斤顶 这种刨煤机的特点是：刨头运行阻力小、平衡，而且导

30、护链装置维护方便、安全，有利于开采薄煤层。第三节 采煤机械基本知识 （三） 刨煤机的优缺点及适用条件 1.刨煤机的优点 （1） 截深浅，可充分利用煤的压张效应完成落煤，刨削力及单位能耗都小。 （2） 刨落下的煤的块度大（平均切屑断面积为7080 cm2），块煤率高，煤尘少，劳动条件好。第三节 采煤机械基本知识 ( 3） 结构简单、可靠，维修方便。 （4） 刨头的位置可以设计得很低（约300 mm），可实现薄煤层、极薄煤层机械化采煤。 （5） 刨头高度可以调节，不仅适合薄煤层开采，而且也可用于中厚下限煤层的开采。第三节 采煤机械基本知识 （6） 人员不必跟机操作，可在平巷控制台进行操作，易于实现

31、工作面自动化管理。 （7） 工作面煤壁压力释放和瓦斯渗出量比较均匀，适用于煤与瓦斯突出的煤层开采。第三节 采煤机械基本知识 2.刨煤机的缺点 （1） 对地质条件适应性较差，不如滚筒式采煤机的适应性好。 （2） 调高比较困难，开采硬煤层比较困难。 （3） 刨头与输送机和底板的摩擦阻力大，电动机功率的利用率低。第三节 采煤机械基本知识 3.刨煤机的适用条件 （1） 从煤质方面考虑，对于中硬及中硬以下的煤质应选用拖钩刨煤机，对于中硬以上的煤质应选用滑行刨煤机。刨煤机最适合刨削节理发达的脆性煤，硬煤一般不宜用刨煤机。此外，刨煤机要求煤层不黏顶，如煤层轻度黏顶，须通过人工处理。第三节 采煤机械基本知识

32、（2） 从顶、底板条件方面考虑，对于中等稳定的顶板用刨煤机落煤，可选用液压支架支撑顶板，但要求底板要平整，没有底鼓或超过710的起伏不平，尤其是拖钩刨煤机要求底板中等硬度，否则煤刨容易“啃底”。第三节 采煤机械基本知识 对于泥岩、稀土砂质岩等软底板，宜选用滑行刨煤机。选用刨煤机组成的普采工作面，要求顶板中等稳定，用点柱或带帽点柱支护顶板。顶板允许裸露宽度0.81.1 m，时间23 h，要求伪顶厚不大于200 mm。第三节 采煤机械基本知识 （3） 从煤层条件方面考虑，煤层沿走向及倾斜方向没有大的断层及褶曲现象、小断层落差为0.30.5 m时，可以采用刨煤机，大于0.5 m时须超前处理。此外，刨

33、煤机适用于煤层厚度在0.52.0 m之间、倾角小于25（最好在15以下）的工作面。第三节 采煤机械基本知识 （四） 刨煤机采煤时的有关规定及要求 1.煤矿安全规程第70条规定 （1） 工作面至少每隔30 m应装设能随时停止刨头和刮板输送机的装置，或装设向刨煤机司机发送信号的装置。第三节 采煤机械基本知识 （2） 刨煤机应有刨头位置指示器，必须在刮板输送机两端设置明显标志，防止刨头与刮板输送机机头撞击。 （3） 工作面倾角在12以上时，配套的刮板输送机必须装设防滑、锚固装置。第三节 采煤机械基本知识 2.煤矿工人技术操作规程规定 （1） 试车时应遵守下列规定： 用电话或声光信号发出开机信号，让工

34、作面所有人员退到安全地点； 乳化液泵、运输巷输送机及工作面刮板输送机按顺序启动；第三节 采煤机械基本知识 打开供水喷雾装置，喷雾应良好； 点动刨煤机2次，经检查各部声音正常，仪表指示准确，牵引链松紧合适，方可正式刨煤。第三节 采煤机械基本知识 （2） 刨煤机要根据煤层硬度调整刨煤深度。为避免上漂或下扎，要随时调整刨刀角度，采高上限要小于支架高度0.1 m，不准割碰顶梁。 （3） 刨头被卡住时，必须停机，查找原因，不准来回开动刨头进行冲击。第三节 采煤机械基本知识 （4） 不准用刨煤机刨坚硬夹石或硫化铁夹层，必须经过放炮处理后，才准开机刨煤。 （5） 紧链时，任何人不准靠近紧链叉或紧链钩。紧链工

35、具取下后方可开刨煤机。 （6） 不准用刨煤机牵拉、推移、拖吊其他设备、物件。第三节 采煤机械基本知识 （7） 非紧急情况下，不准用紧急开关停刨煤机。 （8） 不刨煤时，不得让刨煤机空运转，只许点动开关，防止过位损坏设备。 （9） 发现刨刀不锋利，应立即更换。更换时，要将开关打在停电位置并闭锁刮板输送机，通知其他司机后，方可工作。第三节 采煤机械基本知识 （10） 发现刨煤机有下列情况之一时，应立即停止刨煤，妥善处理后，方可继续刨煤： 运转部件发出异常声音、强烈震动或温度超限时； 各种指示灯、仪表指示异常时；第三节 采煤机械基本知识 无直接操作刨煤机和刮板输送机随时启动或停止的安全装置或该装置失

36、灵时； 刨头被卡住闷车时； 有危及人员安全情况时； 工作面、运输巷输送机停机时。第三节 采煤机械基本知识 二、 滚筒采煤机 （一） 滚筒采煤机的工作原理 滚筒采煤机是以螺旋滚筒作为工作机构、以滚削原理实现落煤的采煤机械。当滚筒以一定的转速转动，采煤机以一定的牵引速度运行时，螺旋滚筒旋转并切入煤壁，其上的截齿从煤壁上截割下断面为月牙形的煤体，破落下来的煤在螺旋叶片的作用下被推入工作面刮板输送机中。第三节 采煤机械基本知识 由此可见，其工作机构兼有落煤和装煤两种功能，同时滚筒可依靠摇臂摆动而升降，对采高具有较强的适应性，使滚筒采煤机成为应用最广泛的采煤机械。第三节 采煤机械基本知识 （二） 滚筒采

37、煤机的类型 （1） 按滚筒数量，可分为单滚筒采煤机和双滚筒采煤机。 （2） 按调高方式，可分为固定滚筒式采煤机、摇臂调高式采煤机和机身调高式采煤机。 （3） 按适用煤层厚度，可分为厚煤层采煤机、中厚煤层采煤机和薄煤层采煤机。第三节 采煤机械基本知识 （4） 按电动机布置方式，可分为电动机轴向平行煤壁布置采煤机和电动机轴向垂直煤壁布置采煤机。 （5） 按机身设置方式，可分为骑输送机式采煤机和爬底板式采煤机。 （6） 按牵引控制方式，可分为机械牵引采煤机、液压牵引采煤机和电牵引采煤机。第三节 采煤机械基本知识 （7） 按牵引方式，可分为钢丝绳牵引采煤机、锚链牵引采煤机和无链牵引采煤机。 （8） 按

38、适应煤层倾角条件，可分为缓倾斜煤层采煤机、倾斜煤层采煤机和急倾斜煤层采煤机。第三节 采煤机械基本知识 （9） 按工作面布置方式，可分为长壁采煤机和短壁采煤机。 （10） 按牵引机构设置方式（采煤机牵引部装配位置），可分为内牵引采煤机和外牵引采煤机。第三节 采煤机械基本知识 （三） 滚筒采煤机的组成 滚筒采煤机的类型很多，但基本组成部分却大体相同。各类型的滚筒式采煤机一般由截割部、牵引部、电气设备以及附属（辅助）装置等组成，如图6-9。图6-9 双滚筒采煤机1截割部；2液压传动箱；3牵引传动箱；4电动机；5底托架；6电气控制箱；7破碎装置小摇臂；8破碎滚筒；9截割滚筒；10弧形挡煤板；11滑靴；

39、12拖缆装置第三节 采煤机械基本知识 （1） 截割部。截割部是采煤机的工作机构，它主要由截割机构和传动装置两部分组成。截割机构是直接实现落煤、装煤的部件，而传动装置则用于调节截割速度。第三节 采煤机械基本知识 （2） 牵引部。牵引部是采煤机的行走机构，它包括牵引机构和牵引传动装置两部分。牵引机构是移动采煤机的执行机构，牵引传动装置则用于传递动力与运动，并实现牵引部的调速和换向。第三节 采煤机械基本知识 （3） 电气设备。电气设备是采煤机的动力机构，它包括电动机与电气控制装置。电动机的作用是为采煤机提供动力，而电气控制装置则是对采煤机工作参数进行合理设定，控制采煤机正常运行作业，并对电动机及液压

40、系统的超温、过载、欠压、断相、过流等故障进行监测、保护。第三节 采煤机械基本知识 ( 4） 附属装置。附属装置是采煤机的辅助机构，它包括挡煤板、底托架、电缆拖移装置、供水喷雾冷却装置以及调高、调斜等装置；此外，为了实现滚筒升降，机身调斜以及翻转挡煤板，采煤机上还装有辅助液压系统。辅助装置的主要作用是同各主要部件一起构成完整的采煤机功能体系，以满足高效、安全采煤的要求。第三节 采煤机械基本知识 （四） 滚筒采煤机的主要特点 （1） 滚筒调高范围大，在中厚煤层中可以一次采全高，并能适应煤层厚度变化和底板起伏不平的条件。目前中厚煤层双滚筒采煤机最大采高可达5 m以上；薄煤层双滚筒采煤机的采高可低至0

41、.8 m。第三节 采煤机械基本知识 ( 2） 采煤机运行到工作面两端时，滚筒可以截到工作面端头，甚至伸到平巷中，因而可以自开工作面两端的缺口。 （3） 采煤机功率大，机械强度高，能截割各种硬度的煤，并可截割夹矸层和部分顶底板岩石，薄煤层双滚筒采煤机的电动机功率为150200 kW，中厚煤层大功率电牵引采煤机的总装机功率目前已达2 000 kW。第三节 采煤机械基本知识 （4） 采煤机具有较大的牵引速度，因而生产能力高。双滚筒截煤时的牵引速度一般为68 m/min，采煤机的小时生产能力为6001 000 t。 （5） 采煤机具有比较完善的保护装置。多数采煤机的牵引部装有自动调速装置，既可充分发挥

42、机器的效能，又可有效地防止机器过载，提高了机器工作的可靠性。第三节 采煤机械基本知识 ( 6） 采煤机操作方便，除手把操纵和按钮操纵外，采煤机还装有无线电操纵装置，采煤机操作作业人员可在离机10 m左右的地方遥控操纵机器。 （7） 附属装置日趋完善，如装有拖移电缆、降尘冷却、制动和大块煤破碎等装置。第三节 采煤机械基本知识 （8） 设备、系统控制和诊断大量采用了微电子技术、计算机技术和机电一体化技术，进一步提高了设备的自动控制功能和可靠性。第三节 采煤机械基本知识 （五） 滚筒采煤机的适用范围 滚筒采煤机调高方便、可自开缺口，能适应较复杂的顶、底板条件，适用于硬度f4，采高为0.654.5 m

43、的缓斜煤层，可在3554的大倾角条件下进行工作。因此，得到了广泛的推广使用，并且在结构和性能方面不断改进和完善。第三节 采煤机械基本知识 （六） 滚筒采煤机的主要工作参数 （1） 采高。采煤机的实际开采高度称为采高。它既决定了采煤机的截割煤层厚度，又影响着与它配套的液压支架的支护高度。采煤机的采高取决于滚筒的直径、机身高度、摇臂长度及其摆动角度范围。第三节 采煤机械基本知识 （2） 截深。采煤机截割机构每次切入煤体内的深度称为截深，通常有0.63 m、0.8 m、1.0 m 3种。它决定工作面每次推进的步距，是决定采煤机装机功率和生产效率的主要因素，也是与液压支架配套的一个重要参数。截深与煤层

44、厚度、煤质软硬、顶板岩性以及支架移架步距有关。第三节 采煤机械基本知识 （3） 截割速度。滚筒上截齿齿尖的圆周速度称为截割速度。截割速度取决于截割部传动比、滚筒直径和滚筒转速，对采煤机的功率消耗、装煤效果、煤的块度和煤尘大小等有直接影响。为了减少滚筒截割时产生的粉尘量，增大块煤率，应降低滚筒转速。第三节 采煤机械基本知识 （4） 牵引速度。采煤机的行走速度称为牵引速度。采煤机截煤时牵引速度越高，单位时间内的产煤量就越大，电动机负荷和牵引力也就相应增大。因此，采煤机的牵引速度是随截割阻力的变化而变化的。第三节 采煤机械基本知识 （5） 牵引力。驱动采煤机行走的力称为牵引力，其大小由负载决定。采煤

45、机的最大牵引力由牵引部控制装置中液压恒功率或电机恒功率调速系统限定。牵引力是牵引部的另一个重要参数。 （6） 装机功率。采煤机电动机的总功率称为装机功率。采煤机电动机功率主要消耗于截煤，牵引功率只占10%20%。第四节 采煤机的工作方式 采煤工作面的产量、采煤机操作作业人员的劳动条件不仅取决于采煤机的工作参数、工作面的自然条件，而且也与采煤机的工作方式密切相关。 一、 综采工作面双滚筒采煤机的工作方式 综采工作面的工作方式主要包括采煤机的割煤方式、作业方式与进刀方式等内容。第四节 采煤机的工作方式 （一） 采煤机的割煤方式 采煤机割煤以及与其他工序的合理配合，称为采煤机的割煤方式。采煤机的割煤

46、方式可分为单向割煤和双向割煤两种。第四节 采煤机的工作方式 1.采煤机单向割煤 采煤机单向割煤的主要特点是：采煤机单程割煤，回程装煤或空运行，沿工作面往返一次进一刀。根据工作面条件不同，单向割煤方式又有下行式和上行式之分。第四节 采煤机的工作方式 （1） 下行式单向割煤的工艺过程如图6-10所示。下行式单向割煤，即采煤机由工作面上切口下行割煤，上行时装煤或空运行，多适用于坚硬煤层割煤。图6-10 滚筒采煤机下行式单向割煤（a） 采煤机下行割煤，推刮板输送机机尾；（b） 采煤机上行装煤，移机头，推刮板输送机；（c） 采煤机在机尾斜切进刀；（d） 采煤机从机尾开始下行割煤第四节 采煤机的工作方式

47、其优点是：采煤机装煤率高，切割阻力小，有利于减少采煤机牵引部事故，工作面各工种和各工序之间相互干扰少。上行时装煤或空行，随即推移输送机和支架，有利于防止液压支架及刮板输送机的下滑。第四节 采煤机的工作方式 其缺点是：采煤机利用率低；采煤机操作作业人员在回风流中，吸尘量大，割煤后顶板悬露面积大、时间长，空顶范围内的顶板较难维护。第四节 采煤机的工作方式 （2） 上行式单向割煤，即采煤机由工作面下端进刀上行割煤，下行时装煤或空运行。 其优点是：采煤机操作作业人员吸尘量小。 缺点是：采煤机利用率低，割煤后顶板悬露面积大、时间长，空顶范围内顶板较难维护。当煤层倾角小、煤质松软、采煤机切割阻力小时，可采

48、用上行单向割煤方式。 第四节 采煤机的工作方式 2.采煤机双向割煤 双向割煤的主要特点是：采煤机沿工作面不论上行、下行都割煤，并同时完成推移刮板输送机、支架等一个采煤循环的全过程。采煤机沿工作面往返一次进两刀完成两个采煤工作循环。第四节 采煤机的工作方式 双向割煤的主要优点是：能充分发挥采煤机的效能，提高工作面生产效率。 存在的问题是：工人劳动强度大，要求各工种操作技术水平高，工作面管理水平高。第四节 采煤机的工作方式 （二） 双滚筒采煤机的作业方式 双滚筒采煤机在中厚煤层中割煤时，一般均采用“前顶后底”的割煤方式，即：前滚筒沿顶板割顶煤，后滚筒沿底板割底煤。特殊条件时，也采用“前底后顶”的作

49、业方式。滚筒在割煤的同时，利用滚筒的螺旋叶片和滚筒旋转的抛掷作用，把煤直接装入刮板输送机内。第四节 采煤机的工作方式 为提高装煤效果，在滚筒后装有弧形挡煤板。加装挡煤板后，滚筒的装煤率可提高到90%以上，但是随着滚筒的截割方向变化，挡煤板必须经常更换位置。目前配有弯摇臂和较大升角的三头螺旋叶片的滚筒，在相应滚筒转速条件下，不配挡煤板也能较好地满足装煤要求，大大简化了翻转挡煤板的操作程序。第四节 采煤机的工作方式 1.“前顶后底”作业方式 该作业方式如图6-11所示。采煤机向右牵引时，前滚筒（按推进方向）为右螺旋，割煤时顺时针旋转，沿顶板割顶煤；后滚筒为左螺旋，割煤时逆时针旋转，沿底板割底煤。图

50、6-11 双滚筒采煤机“前顶后底”割煤方式第四节 采煤机的工作方式 向左牵引（采煤机反向作业）时，调整滚筒摇臂，原割顶煤滚筒落下割底煤，割底煤滚筒升起割顶煤，即仍为“前顶后底”的工作方式。其前后滚筒的旋转方向也相反。采用这种方式，采煤机作业人员操作安全，装煤效果好，煤尘少，所以一般多用这种方式。第四节 采煤机的工作方式 2.“前底后顶”作业方式 该作业方式如图6-12（a）所示。采煤机向右牵引，右滚筒为左螺旋，逆时针旋转，沿底板割底煤；左滚筒为右螺旋，顺时针旋转，沿顶板割顶煤。在下部煤层采空的情况下，中部硬夹矸易被后滚筒破落下来。向左牵引时则相反。这种作业方式应用很少，只有在煤层中有硬夹矸层的

51、特殊条件下才采用。第四节 采煤机的工作方式 某些型号的薄煤层采煤机，滚筒与机体在一条轴线上，前滚筒割出底煤以便机体通过，也采用“前底后顶”式，如图6-12（b）所示。第四节 采煤机的工作方式 有时过地质构造，也需要采用“前底后顶”式，后滚筒割顶煤后，立即移支架，以防顶煤或碎矸垮落，如图6-12（c）所示。图6-12 双滚筒采煤机“前底后顶”割煤方式（a） 煤层中有硬夹矸层；（b） 薄煤层开采；（c） 过地质构造第四节 采煤机的工作方式 （三） 滚筒采煤机的进刀方式 采煤机沿工作面全长割完一刀煤后，再次将滚筒切入煤体，即沿走向推进一个截深，以便切割下一刀煤，这一过程称为进刀。滚筒采煤机的进刀方式

52、主要有推入式、钻入式和斜切式等。第四节 采煤机的工作方式 1.推入式进刀法 推入式进刀法又称为预开切口进刀法。 其进刀过程为：先利用人工或其他方法预先在工作面两端开好切口，即先把刮板输送机机头或机尾部位的煤开采出来形成切口；第四节 采煤机的工作方式 当采煤机割煤至工作面端部时，利用推移装置将刮板输送机溜槽推向煤壁，也就是把采煤机的滚筒推入煤壁切口； 然后采煤机正常割煤。普采工作面单滚筒采煤机作业时，常采用这种进刀方式。第四节 采煤机的工作方式 2.钻入式进刀法 钻入式进刀法又称为正切进刀法，如图6-13所示。该方法是在工作面两端用强力千斤顶将刮板输送机及其上面的采煤机一起推向煤壁，利用滚筒端盘

53、上的截齿钻入煤壁，以实现进刀。图6-13 采煤机钻入式进刀 （a） 停止牵引，滚筒继续旋转；（b） 推移刮板输送机槽；（c） 钻进煤壁，移直刮板输送机（d） 向端部牵引；（e） 正常割煤第四节 采煤机的工作方式 其进刀过程为： 当采煤机割煤至工作面端部距终点位置35 m时停止牵引，但滚筒继续旋转。 落下前滚筒，采煤机返回割一个机身长的底部煤；开动千斤顶推移支撑采煤机的刮板输送机溜槽。第四节 采煤机的工作方式 滚筒边钻进煤壁边上下或左右摇动，直至钻入一个截深，然后移直刮板输送机。 变换前后滚筒的上下位置，采煤机割去端面剩余的残煤，再转入正常割煤状态。第四节 采煤机的工作方式 钻入式进刀法要求采煤

54、机滚筒端盘上必须布置截齿和排煤口，滚筒不用挡煤板，若用门式挡煤板，钻入前需将其打开，并对刮板输送机机槽、推移千斤顶、采煤机强度和稳定性都有特殊要求，采高较大时不宜采用。第四节 采煤机的工作方式 3.斜切式进刀法 斜切式进刀法可分为端部斜切式进刀和中部斜切式进刀两种。 （1） 端部斜切式进刀法。该方式又有割三角煤斜切进刀（见图6-14）和留三角煤斜切进刀（见图6-15）之分。第四节 采煤机的工作方式 割三角煤斜切进刀过程为： 当采煤机割煤至工作面端头时，其后的刮板输送机槽已移近煤壁，采煤机机身处尚留有一段下部煤，如图6-14（a）所示。第四节 采煤机的工作方式 调换滚筒位置，前滚筒降下，后滚筒升

55、起，然后沿刮板输送机弯曲段反向割入煤壁，直至采煤机机身进入刮板输送机直线段为止，这时采煤机已向煤壁推进了一个截深，然后将刮板输送机移直，如图6-14（b）所示。第四节 采煤机的工作方式 再调换上、下滚筒位置，采煤机重新返回割煤至刮板输送机机头处，如图6-14（c）所示。 第四节 采煤机的工作方式 将三角煤割掉，煤壁割直后，再次调换上、下滚筒位置，反向正常割煤，如图6-14（d）所示。图6-14 工作面割三角煤斜切进刀（a） 起始；（b） 斜切并移直刮板输送机；（c） 割三角煤；（d） 开始正常割煤1双滚筒采煤机；2刮板输送机第四节 采煤机的工作方式 采用这种进刀方式的突出优点是：可实现双向割煤

56、，能充分发挥采煤机的作用，提高采煤机工时利用率，采煤机切入煤壁阻力小，操作简单，因此被广泛采用。第四节 采煤机的工作方式 存在的问题是：采煤机往返割三角煤，增加了两次停机时间和换向工序。工作面两端空顶距离较长，不利于顶板管理。所以，多应用于顶板较稳定，回风及运输平巷有足够的宽度，以保证工作面刮板输送机的机头和机尾伸向平巷内，使采煤机往返斜切时，其前滚筒能割透平巷内侧煤壁的条件。第四节 采煤机的工作方式 留三角煤斜切进刀过程为： 在工作面上端采煤机下行割煤，按照割三角煤的方式斜切进刀后，采煤机一直下行割煤，直至工作面下端，如图 6-15 （a）和图6-15（b）所示。 第四节 采煤机的工作方式

57、采煤机割通工作面后换向上行，沿工作面空行或装煤，至工作面上端割去三角煤，如图 6-15 （c）所示。 若工作面倾角不大，煤层松软时也可从工作面下端进刀，其步骤和上端进刀一样。第四节 采煤机的工作方式 工作面上端割去三角煤这种方式与割三角煤相比，省去端头处采煤机停机换向工序，工艺过程简单，但属单向割煤方式，多用于煤质坚硬、倾角较大、采煤机上行割煤阻力大时。图6-15 工作面留三角煤斜切进刀（a） 采煤机斜切进刀后；（b） 下行割煤，直至工作面下端；（c） 工作面上端割去三角煤第四节 采煤机的工作方式 （2） 中部斜切式进刀法，如图6-16所示。 图6-16 工作面中部斜切进刀（a） 采煤机割煤至

58、工作面左端；（b） 返回中部斜切；（c） 移直刮板输送机，采煤机割右半段；（d） 刮板输送机右半段移近煤壁，采煤机重新割左半段第四节 采煤机的工作方式 其进刀过程为： 采煤机割煤至工作面左端时工作面成一条直线，刮板输送机在工作面中部弯曲，如图6-16（a）所示。 采煤机快速空牵引至工作面中部，然后沿输送机弯曲段以正常速度斜切进刀，如图6-16（b）所示，继续割煤至工作面右端。第四节 采煤机的工作方式 移直刮板输送机，如图6-16（c）所示，采煤机返回割完残留煤后快速牵引至工作面中部，然后开始割煤至工作面左端，工作面右半段刮板输送机移近煤壁，如图6-16（d）所示，恢复初始状态。第四节 采煤机的工作方式 采用中部斜切式进刀方式，不需要在工作面两端往返牵引，简化了进刀过程，但采煤机在运行中有一半路程为空行程，因而实际上是单向采煤。由于空行程时牵引速度快，空行程所消耗的时间并不很长，这种工作面中部斜切进刀方式对于较短的工作面更为有利。第四节 采煤