隆博矿螺旋钻进式采煤机技术方案书.doc

隆博矿螺旋钻进式采煤机 技术方案书 济南隆恒矿山机械有限公司 2012-1-11 经实地考察已揭露的同煤宏大隆博矿1号煤层，其厚度为0.81.2m，倾角35度，煤层赋存较好，属于三软煤层，但顶板完整性较好，硬度适中，瓦斯含量低，非常适合应用钻煤机进行无人工作面安全开采。根据该矿的以上地质条件，初拟所需钻煤机主要参数及技术方案如下 一、钻煤机型式采用目前最为先进的MZ型四轴联动双向自动对接螺旋钻进式采煤机，该机型具有以下特点 1、钻具布置方式为四轴联动双向钻进的结构； 本方案机组为四钻头并列双向钻进结构，两组钻杆各带两个钻头，两个方向各四个钻头共八个钻头的布置方式，这使得一次接钻采煤量较同规格三轴单向钻煤机提高近一倍。且钻头中心距采用与钻头等直径布置法，钻孔宽度增加相应减少了煤柱，也提高了回采率。整个机组不需要调整即可以双向钻进，即在断开一侧钻具的同时接好另一侧钻具，不存在空行程现象，仅此一项可较三轴单向钻煤机提高效率两倍。由于机组能实现双向钻进，不必再如三轴单向钻煤机必须先钻采完一侧煤层，再将机组掉头往回钻采，省去了一半的移机定位等辅助时间，也不必担心巷道的变形及维护，安全性有了很大提高。本钻具布置形式已获得专利，专利号为ZL200920240352.9. 2、钻杆对接方式为自动定位运送式结构； 鉴于螺旋钻进式采煤机的工作原理所限，钻杆的对接一直是制约螺旋钻进式采煤机生产效率的关键因素。本方案对接系统采用液压机械手，接脱动作均自动完成，并实现双向快速、准确、方便对接钻杆。 3、采用变形履带结构实现机组自移； 本方案机组移动采用了变形履带结构（即中间凹进的履带结构），在不增加主机高度（即不增加准备巷道高度）的同时，满足自移功能，使移机操作灵活、简便。解决了三轴单向钻煤机用滑橇机构通过绞车拖拽移动，移动距离不好掌握，还得布置绞车并打支柱固定，安全性差的问题。 4、采用偏心凸轮销式钻杆连接结构解决脱节问题； 本方案钻杆轴向连接采用采用偏心凸轮槽驱动卡销固定式结构，由于开锁的旋向与钻杆旋向相反，钻杆脱开的可能性几乎为零，可靠性大大提高。可彻底解决三轴单向钻煤机弹簧压紧卡销式结构易脱节的问题。此技术已申请专利，专利号为ZL200920240351.4。连接轴采用最新式的斜槽式轴向连接方式，可实现快速对接脱离。 5、采用可调式钻头支撑； 虽然贵矿煤层赋存条件较好，但为适应局部的变化造成的钻顶、钻底问题，本方案在前传动箱处加装液压调整装置，可随时调整钻进方向，保证钻采的顺利进行。 6、采用了新型钻头； 新机组钻头采用短花键轴套结构，使得前传动箱悬臂梁减短，抗弯强度增加，改善了前传动箱的受力。采用大导程叶片结构及叶片筋板一次成型工艺，钻头排煤顺畅，耐磨性好。优化了截齿的空间布置，可形成大直径中间导向煤柱截割面，以有效稳定钻头，改善钻头受力条件，大大减轻钻头的振动，这对于大直径钻头有着非常重要的意义。采用了复合翼高强度截齿，耐磨性有了较大提高。 7、整机采用模块式组合结构，方便井下的安装运输。 二、针对贵矿的的具体地质条件，还做了以下针对性设计 1、单侧驱动电机功率选用132kw，可满足大直径钻头的切割扭矩要求，并支持快速钻进，保证较高的生产效率。 2、加装刨煤装置； 为提高煤炭采出率，以进一步适应1m以上稍厚煤层的开采需求，在钻头割煤的同时，在前传递箱处加装刨煤装置，以破碎切割区域以外的煤层，最大限度减少粘顶贴底煤量，可有效提高回采率。 3、采用了爬坡能力强的全液压齿轮齿条式单轨吊，解决了原摩擦轮式单轨吊钻具吊运时打滑问题，新式单轨吊爬坡能力达20以上。而常用的摩擦轮式单轨吊爬坡能力仅为8。为满足巷道端部钻具的存放及取用空间要求，单轨吊配两套行走、起吊部。 4、由于大直径钻煤机钻具较重，为降低钻具吊运人员劳动强度，提高运送效率，本方案每套钻具都配有吊挂定位杆，可极大方便钻具的吊运。 三、初拟螺旋钻进式采煤机基本参数如下 项目 参数 钻孔深度m（向上） 80 钻孔深度m（向下） 40 钻杆直径（mm） Φ580 单节钻杆有效长度（mm） 1600 钻杆转速（r/min） 60 最大扭矩（N*m） 21000 推进机构控制方式 液压 钻杆推进速度（m/min） 01.0可调节 钻进推力kN 上山530,下山360 适应煤层厚度 （m） 0.8-1.2 适应煤层倾角 （） 15 可安装钻头直径 （mm） ф850 钻头数量 （个） 8 采煤宽度 （mm） 3400 钻头之间的中心距mm 840 适应煤性 ｆ≤3 钻机总功率（kw） 294 主机外形尺寸（长*宽*高）m 15*3.4*1.5 四、产量预测； φ850规格的四轴联动双向螺旋钻进式采煤机的生产能力 由于采用四轴联动式结构，其采宽为3400mm，钻杆有效长1600mm，按97回收率及1.35吨/m3的比重计算，则钻进一节可出煤3400*1600*860*1.35*10-9*0.976吨。以上是按钻头直径计算的产量，由于该煤层硬度低，超过直径部分的煤在钻头的冲击下剥离 ，随钻杆采出，因此实际采出量可能要大于6吨。 由于采用了双向钻进及钻杆自动对接机构，即在断开一侧钻具的同时接好另一侧钻具，不存在空行程现象，钻进一节需时12分钟，对接34分钟，退一节需时1分钟，脱离23分钟，按平均时间计算，则钻进及退出一节需时12分钟。正常每天三班生产，除去移机、检修等时间，正常工作7小时，工作时间为21小时，可钻及退 21*60/12105节，可采煤105*6630吨， 一年按360天正常生产计算年产量为630*36022.68万吨。以上计算按操作中等熟练为依据，每班仅需6人操作。若操作熟练后日产最高可达1000吨。 五、应用螺旋钻采与综采开采1号煤的对比 1、在投资上，采用综采方式仅三机配套就需3千多万，而采用钻煤机的投入不足其一半的投入即可投产。 2、虽然综采年产可达30万吨，钻采仅20万吨多，但由于煤层厚度的限制，综采原煤矸石含量近1/4，而钻采由于钻杆连接有一定的柔性，可始终沿着煤层钻进，做到只采煤，不采矸石（矸石也钻不动），采出煤质好。 3、该煤层底板较软，综采液压支架的移架将是一个较为突出的问题，而钻采只对顶板的完整性有较高要求，正好适合该煤层的开采。 4、钻采工艺可实现无人工作面采煤，是一种本质安全型的开采方式，是其它采煤方式望尘莫及的，这在薄煤层的开采中尤为重要。 综上所述，本方案采用四轴联动双向钻煤机的方案， 并根据贵矿的具体条件，做了相应的配套设计，可较大限度满足该薄煤层采煤要求。该方案钻煤机彻底解决了原有三轴单向钻煤机的产量低、效率低、可靠性差、故障率高、使用成本高等问题，解决了普通的炮采安全性差，工人劳动强度大，采出煤含矸率高及综采投资大，适应性差等问题。应用该型钻煤机，可有效提高煤炭资源的回收率，并实现工作面无人化高效开采，安全性有了本质性提高，具有良好的经济效益和社会效益，可为使用单位获得更大的经济效益。而且，回采率高，安全性好，社会效益显著。 济南隆恒矿山机械有限公司作为一家专业从事螺旋钻进式采煤机生产开发的企业，研制生产的四轴联动双向自动对接螺旋钻进式采煤机，处于国内同类产品的领先水平，填补了国内空白。目前该产品已被列入山东省国内首台（套）项目（见关于公布2011年度山东省重点领域首台（套）技术装备及企业名单的通知（鲁经信装字（2011）333号），我单位成为山东省重点扶持企业，产品MZ型螺旋钻进式采煤机成为薄煤层开采的推广产品。 隆博矿薄煤层地质条件较为适合钻煤机开采，相信在双方的密切合作下，将成为临汾地区螺旋钻进式采煤机应用的一个典范。 济南隆恒矿山机械有限公司 2012-1-11