采煤朵滚筒提高块率的探讨.pdf

第3 0 卷 增 刊 煤 炭 科 学 技 术 2 0 0 2 年8 月 采煤机滚筒提高块率的探讨 宋玉峰，刘治宇 山西晋城无烟煤 矿业集团有限 责任公 司 ，山西 晋城0 4 8 0 0 6 摘 要 分析 了影响采煤机 出煤块度的因素 ，探讨 了采煤机滚筒提高块率的途径 ，针对晋煤集 团西 区的煤质状况提 出了滚筒改造 的主攻方向、改造方法，并就此改造设计进行 了工业试验。 关键词 采煤机 ；滚筒；块率 中图分类号 T D 4 2 1 ． 6 1 文献标识码 B 文章编号 0 2 5 3 2 3 3 6 2 0 0 2 S O一 0 0 8 30 3 Di s c u s s i o n o n l u mp c o a l r a t e i n c r e a s i n g b y d r u m o f c o a l s h e a r e r SONG Yu- f e n g，LI U Z hi - y u S h a n x i J i n c h e n g A n t h r a c i t e C o a l Mi n i n g G r o u p C o r p ．L t d ． ，J i n c h e n g 0 4 8 0 0 6 ，C h i n a 无烟煤是重要 的化工原料和民用燃料 。晋城矿 区的主采煤层 3号煤具有低灰 、低硫 、低挥 发分 、 高发热量的特点 ，是优质 的无烟煤品种之一 。从历 年的统计数据看，无烟煤块煤市场需求大，利润 高，仅占煤炭销售总量 4 5 ％左右的块煤，却占销 售总 收入 的 6 5 ％ 以上 ，是 公 司的 主要创 收 品种。 提高商品煤块率，具有十分重要的意义。 提高商品煤块率可从以下两方面着手一是提 高工作面原煤开采块率；二是降低煤炭在破碎、运 输 、洗选加工 、储装外运等过程 中的块 率损失。对 采煤机滚筒进行提高块率的改造 ，减少原煤开采过 程中滚筒对块煤的重复破碎是提高工作面的原煤开 采块率 的首要一环。 晋煤集 团对采煤 机滚筒 的提块改造工作 在 9 0 年代初期有过初步的探索 ，早期是把扁形刀截齿替 换为镐形截齿 ，与扁形刀截齿滚筒相 比，镐形齿滚 筒在实际使用中显示 出能耗和齿耗低 、原煤开采块 率提高的特点。 目前镐 形齿滚 筒 已得 到广 泛 的应 用 。 1 影响采煤机 出煤块度的因素 理论研究 和实验表明 ，影响出煤块度的因素有 很多 ，从设计方面考虑 的因素主要有 1 采煤机设计。滚筒旋转速度 、采煤机牵 引速度 、挡煤板 、破碎滚筒 ； 2 滚筒设 计。滚筒 直径 、滚筒 宽度 、截齿 数量 、截齿长短 ； 3 采煤机 的工作 方式 。双 向截割或 单 向截 割 。 总之 ，在设计采煤机及其配套设施时 ，欲达到 提高块率的 目的 ，主要遵循 以下几条原则 1 采煤机滚简 直径要 与 采高相 协调 ，以尽 量减少前滚筒截割后的余煤被后滚筒重复破碎的概 率 。 2 截割滚筒 的转速要尽可能低 ，与此相应 ， 截齿及滚筒的设计强度要求应越高。 在各构件强度允许的条件下 ，截齿要尽可能长 一 些 ，数量要尽可能少一些 。截齿的齿形宜采用镐 形截齿 。 2 采煤机滚筒提高块率的途径 1 合理减少采煤机滚筒截齿数。依据理论 公式 ￡ 1 O0 0 mn 式 中￡ 切削厚度 ； 采煤机的牵引速度； m 采煤机滚筒 同一截线上 的截齿数 ； n 采煤机滚筒 的旋转速度 。 在截齿割煤过程中 ，增加 切削厚度无疑会增加 原煤开采 时 的块 率。从 上式 可看 出 ，增加 切削厚 度，理论上应增大采煤机的牵引速度，减少采煤机 滚筒的旋转速度 和滚筒 同一截线上的截齿数。由于 实际工作中采煤机为定型设备 ，从经济角度而言， 前二者都不可行，只有针对煤质条件的不同，适当 减少采煤机滚筒同一截线上的截齿数是一条切实可 行 的途径 。 8 3 维普资讯 第3 0 卷 增 刊 煤 炭 科 学 技 术 2 0 0 2 年8 月 2 改变截 齿 的排列 布置方 式。针对不 同 的 煤质状况 ，合理改变截齿的排列布置方式 ，适当增 大采煤机螺旋滚筒 的截线距 ，增 加单齿切削面积 ， 可有效地提高滚筒的原煤截割块率 ；另外 ，根据煤 质状况 以及不 同位置的截齿不 同的截割状态 ，改变 截齿安装角度 ，可改善滚筒受力状况 ，延长滚筒使 用寿命。 3 改进滚筒结构 ，提高滚筒装载效果 ，减少 装煤过程 中的重复破碎。采煤机滚筒割煤时 ，原煤 在剥落后进入输送机的过程 中还要受到滚筒和截齿 的重复破碎 ，所 以改进滚筒结构从而提高滚筒 的装 载效果 、减少在装煤过程中滚筒和截齿对块煤 的重 复破碎也是一条可行 的途径 。 综上所述 ，针对不同的煤质状况 ，采用不同的 滚筒结构参数是采煤机滚筒提高块率的主要方向。 3采煤机滚筒提块改造的实例 晋煤集团西 区的煤质 与老 区相 比有煤层节理 、 裂隙发育 ，整体性差 的特点 。在 2 0 0 0年以前 ，工 作面使用的滚筒结 构参数与老区相似 ，导致工作面 出煤块率 比老区平均低 6 ％ 以上 ，效益受到严重影 响。不同的煤质条件决定 了滚筒结构参数 的不同。 因此 ，有必要针对西区的煤质条件进行 采煤机滚筒 提 高块率的改造 。 3 ． 1 提块改造的主攻方 向 根据上述理论及经验分析 ，采煤机滚筒提块改 造的主攻方 向为 针对晋煤集团西 区煤质特点 ，从 减少采煤机滚筒的截齿数 目，改变截齿的排列布置 方式 以及改进滚筒 的结构从 而提高滚筒装煤效果 、 减少滚筒和截齿对块煤的重复破碎等方面出发 ，进 行采煤机滚筒 的提块改造。 3 ． 2 提块 改造的方案 为降低风险 ，决定采用如下方案 在修复一对 MX A一 6 0 0型采煤机旧滚筒的基础 上进行提块技术改造 修复旧滚筒使之符合滚筒完 好标准 ；进行互换性改造 ，使之能与 MG 2 5 0一WD I 型交流变频调速 电牵 引采煤机配套使用 ；进行滚筒 的提块改造。改造后的滚筒经井下工业试验后根据 使用情况进行进一步改进 。改造方法如下 1 进行互换 性改 造时 ，为 防止在 割煤过 程 中有异物挤入滚筒与行星头连接部 ，在滚筒靠行星 减速器端 的 内沿 焊一 圈环形 挡板 ，使滚 筒 内径 由 9 3 5 mm变为 7 5 0 mm后与 电牵 引采煤机行星轴配 8 4 套 ，如 图 1 所示 。 l／ I 。 ， 『 - _-- f 图 1 互换 性 改造 示意 1 一环形挡 板 ；2 一 连接块 ；3 一滚 筒 2 采煤机滚筒 截齿布 置采用一 线一齿 的方 式 ，极大地减少 了滚筒 同一截线上 的截齿数和滚筒 的总截齿数 ，从 而提高滚筒的截割厚度。 3 针对煤质较 软较脆 的特 点 ，改变截齿 的 排列布置方式 ，适 当加大滚筒的截线距 ，增加单齿 的切削面积 以提高原煤截割的块率 。 4根据不 同部 位截 齿 的截割状 态 ，采用不 同的截齿安装角度 ，螺旋 叶片上的截齿采用负角度 斜交安装方式 ，端盘截齿采用 04 5 。 的安装方式 ， 从而改善滚筒截割时的受力状况 ，尽可能地减少滚 筒割煤时的轴 向力 ，另外可使滚筒 在进给时 ，截齿 两侧的截 割阻力 不平衡 ，产生 转动 ，截齿 自转 自 锐 ，减少齿尖被磨偏而早期失效 。 5 在滚筒 圆周 上均匀 布置截齿从 而使截 割 负荷变化较均匀 ，减少工作机构的动负荷 ，以减少 采煤机在割煤过程 中的振动。 6 为提高滚筒 的装煤效果 ，把滚筒 的截割 、 装载两个功能分开 ，滚筒 的截割功能只由焊有齿座 的主叶片承担。滚筒的装载功能 由专设 的装载叶片 承担 。在主叶片与装载叶片的外缘之间加封板 ，封 板与装载叶片间成 5 06 0 。 锐 角。当落煤与装载叶 片外缘接触时 ，顺利滑移到滚筒排煤通道 内，叶片 外缘 的破煤带减小 ，使落煤的二次破碎大大降低 。 改造后 的滚筒部 分技 术参数 如下 滚筒 直径 1 8 0 0 m m；截深 6 3 0 m m；螺旋 叶片头数 3头 ；滚 筒截齿数 2 4个 ，端盘镐形截齿 1 2个 ，螺旋 叶片镐 形截齿 1 2个 。 3 ． 3工业试验与使用效 果 改造后的 2 4 齿高块率滚筒于 2 0 0 0年 1 2月 2 0 维普资讯 第 3 O 卷 增 刊 煤 炭 科 学 技 术 2 0 0 2 年8 月 日在晋煤集团成庄矿 2 3 0 5工作面开始使用，使用 约 8个月 ，此期间工作面条件正常 ，未遇特殊地质 构造 ，共 出煤约 7 0万 t 。 在工业试验中，对工作面块率统计采用的具体 测试方法是 在转载机和带式输送机搭接处每次取 样 1 0 0 0 k g ，用 0 1 3 mm的筛子将 1 3 mm以上的块 煤筛 出 按产品分级 ，0 1 3 m m 以上 的均为块煤 ， 计算其在煤样 中所 占比重 。 1 工业试验初期 的块 率。为掌握 2 4齿滚筒 生产中的提块效果 ，对高块率滚筒使用前后 同一工 作面块率情况进行了测量。块率统计期为 2 0 0 0年 1 0月 一 2 0 0 1 年 2月。2 0 0 0年 1 0月至 1 2月 1 9日为 使用原采煤 机滚 筒 的块率 数据 。从 2 0 0 0年 1 2月 2 0日开始到截止调查时 ，为 2 4齿高块率滚筒使用 期，在此期间，该滚筒已使用 2个月，出煤 2 0余 万吨。此次测试 ，分别取得高块率滚筒使用前后的 有效对 比数据各 1 2组 。 对数据进行分析 比较后知 ，高块率使用前的块 率平均值为6 3 ． 4 ％ ， 高块率滚筒使用后的平均值为 6 4 ． 5 ％。由此可知 ，使 用 2 4齿滚筒 的块率 平均值 提高 了 1 ． 1 ％。 2 工业试验期末的块率统计分析。由于在 生产中滚筒 曾在较长 时间 内割矸 割底 ，造 成 2 4齿 滚筒 的完好状态欠佳 ，出现 了掉齿 、截齿缺失合金 头、装载叶片翘起等问题。为了更准确地掌握滚筒 的使用效果 ，在全部更换为完好截齿并把截齿补齐 后 ，于 2 0 0 1年 5月 2 1日 ～ 2 6日对工作面出煤块率 进行了一周的连续测量 。 测量表明 ，高块率滚筒在完好状态欠佳时的原 煤生产块率为 6 4 ． 2 5 ％ ，与使用原 MG 2 5 0一WD I型 采煤机 3 1齿滚筒时工作面出煤块率 6 3 ． 4 ％相 比， 仍高出 0 ． 8 5 ％ 。 由于测试功率消耗会影响生产 ，受现场条件 的 制约 ，只对截割部 电流进行了测试 ，结果为 在正 常割煤条件下，采煤机牵引速度约为 3～ 4 m ／ s ， 前滚筒截割 电流 约为 5 0～ 5 4 A，后滚 筒截 割电流 约为 5 3～ 5 5 A。与原 3 1齿滚筒持平。 在该滚筒连续使用 5个月后 ，对滚筒的完好状 态进行 了分析 ，具体情况如下 1 两滚筒共掉齿 3个 ，其中位于装载叶片 靠机身侧外缘末端 的 2个齿座已磨坏 ，导致该处装 载叶片磨损非常严重 。 2 两滚筒螺旋叶片上的大部分截齿没有合 金头。 3 前滚简装载 叶片有一处 已翘起 ，高约 1 0 0 m m 0 完好状 态欠佳的原 因分析 1 由于在生产 中滚 筒 曾在 较长 时间 内割矸 割底 。 2 该滚筒是 一对 旧滚筒 改造 而成 ，局部焊 缝有磨损 ，机械强度本身已较低 ，导致装载叶片局 部翘起 。 3 新改造设 备在 初次使 用过程 中，设备保 护措施不到位 ，掉齿后未能及时补全截齿 ，导致截 割时煤脊与齿座接触从而磨坏齿座。 2 4齿高块率滚筒 在工业性试 验 中，工作 面出 煤块率得到有效提高，采煤机的振动无明显变化 ， 但装煤效果不理想 ，由于影响滚筒装煤效果 的因素 很多 ，但是考虑到 2 4齿滚筒与原滚筒 相 比主要是 齿数 、简体直径差异较大 ， 原滚筒 3 5 m m。2 4 齿滚筒 0 9 3 5 mm ，如 图 1所示 ，相对来说 ，简体 直径对滚简装煤效果影 响要 大 ，而 2 4齿滚筒 的简 体外径 比3 1齿滚简 要大 2 0 0 mm左右 ，也就 是说 装载叶片要窄 ，约 1 0 0 m m，滚 筒过 煤空 间减 少 ， 因而导致滚筒装煤效果不理想。 4 结 论 针对不同的煤质条件 ，采用不同的滚筒结构参 数是采煤机滚筒提高块率的指导思想 ，改变结构参 数的途径主要从两方面考虑 ，一是增加滚筒截割时 原煤的截割块率 ，可从改 变截齿的排列布置方式 、 增加截线距和单齿切削面积 ，减少滚筒同一截线上 的截齿数 、增加切削厚度等方面人手 ；另一方面就 是减少原煤剥落 后装 入输 送机过程 中的块煤损 失 ， 可从增加滚筒过煤空间 ，提高滚筒装煤效果 ，减少 滚筒对块煤的重复破碎等方面人手 。对采煤机滚筒 进行提块改造的实例表明 ，上述结论是可行的 ，根 据工业性试验的经验看 ，下一步可着重在改变滚筒 的某些结构参数 ，从而提高滚筒 的装煤效果 ，进一 步减少滚筒和截齿在装煤过程中对块煤的破碎概率 等方面进行研究 ，提高滚筒的原煤开采块率。 作者简介 宋玉峰 1 9 7 3一 ，男 ，山西晋城人 ，工程 师 ，现 在山西晋城无烟煤矿业集团有限责任公司技术中心工作。 收稿 日期2 0 0 2 0 6 0 8 ；责任编辑 王 宗禹 8 5 维普资讯