任 哲

（晉能控股煤業(yè)集團(tuán)云崗礦，山西 大同 037017）

引言

采煤機(jī)是煤礦井下綜采工作面機(jī)械化開采的核心設(shè)備之一，其運(yùn)行和工作效率直接影響煤礦開采的效率[1-2]。采煤機(jī)在煤礦井下復(fù)雜惡劣的環(huán)境中工作，如果發(fā)生故障將會(huì)導(dǎo)致其停機(jī)，造成整個(gè)開采系統(tǒng)的中斷，經(jīng)濟(jì)損失非常大。機(jī)械化采煤可以減輕體力勞動(dòng)、提高安全性，達(dá)到高產(chǎn)量、高效率、低消耗的目的[3]。在長(zhǎng)壁采煤工作面，以工作機(jī)構(gòu)把煤從煤體上破落下來(lái)（破煤）并裝入工作面輸送機(jī)（裝煤）的采煤機(jī)械。采煤機(jī)按設(shè)定的牽引速度行走（牽引），使破煤和裝煤工序能夠連續(xù)不斷地進(jìn)行?，F(xiàn)有采煤機(jī)的體型都較為龐大，因此其重量也較大，當(dāng)采煤機(jī)在開采過(guò)程中需要調(diào)整其高度時(shí)，一般是采用調(diào)節(jié)滾筒高度的方法來(lái)實(shí)現(xiàn)[4-5]。當(dāng)前調(diào)節(jié)滾筒高度主要采用人工調(diào)節(jié)的方法，但是在采煤機(jī)人工調(diào)高過(guò)程中易出現(xiàn)滾筒高度調(diào)節(jié)不及時(shí)、不準(zhǔn)確，滾筒極易被損毀等問(wèn)題。另外，也有采用設(shè)計(jì)多個(gè)液壓缸進(jìn)行液壓調(diào)節(jié)的方法，但是其提升機(jī)構(gòu)所需的驅(qū)動(dòng)力較大，成本高，容易導(dǎo)致設(shè)備被損壞[6]。針對(duì)以上問(wèn)題，提供一種新型采煤機(jī)調(diào)高裝置是非常有必要的。

1 采煤機(jī)調(diào)高裝置的設(shè)計(jì)分析

1.1 結(jié)構(gòu)分析

針對(duì)采煤機(jī)以往在調(diào)高過(guò)程中存在的各種問(wèn)題，提出了一種新型采煤機(jī)調(diào)高裝置。其結(jié)構(gòu)如圖1所示，該采煤機(jī)調(diào)高裝置主要包括底座、安裝板、液壓缸、固定三角座、支撐架、彈簧伸縮筒、滑動(dòng)三角座、鋼珠、懸吊架、滑輪、水箱、鋼索、注水管、出水管等部件。

從圖1可知，采煤機(jī)調(diào)高裝置底座頂部的前后兩側(cè)均固定連接懸吊架，懸吊架的頂部轉(zhuǎn)動(dòng)連接滑輪，懸吊架遠(yuǎn)離安裝板的一側(cè)滑動(dòng)連接水箱，水箱頂端通過(guò)吊環(huán)固定連接鋼索，鋼索表面與滑輪表面滑動(dòng)連接，鋼索遠(yuǎn)離水箱的一端與采煤機(jī)表面固定連接，通過(guò)設(shè)置鋼索配合滑輪來(lái)吊住水箱和采煤機(jī)，在向水箱內(nèi)充水后，即可抵消采煤機(jī)的部分重量，為其他提升機(jī)構(gòu)減輕負(fù)擔(dān)，便于抬高采煤機(jī)。正常工作時(shí)，水箱內(nèi)不灌水或直接取下，不會(huì)影響采煤機(jī)的穩(wěn)定性，使用方便，水箱的頂部連通注水管，水箱的底部連通出水管，出水管上固定連接閥門。

圖1 采煤機(jī)調(diào)高裝置立體結(jié)構(gòu)示意圖

底座頂部的前后兩側(cè)與安裝板的底部之間均固定連接液壓缸，安裝板底部左右兩側(cè)均固定連接固定三角座，底座的頂部且位于兩個(gè)固定三角座之間通過(guò)支撐架固定連接彈簧伸縮筒，彈簧伸縮筒的兩端均固定連接滑動(dòng)三角座。

如下頁(yè)圖2所示，彈簧伸縮筒包括套筒、推桿和彈簧。套筒的兩端均滑動(dòng)連接推桿，套筒的內(nèi)部且位于兩根推桿之間滑動(dòng)連接彈簧，滑動(dòng)三角座的斜面與固定三角座的斜面平行，且滑動(dòng)三角座的斜面通過(guò)鋼珠與固定三角座的斜面滑動(dòng)連接，通過(guò)設(shè)置液壓缸推動(dòng)安裝板，可提供主要的動(dòng)力來(lái)提升采煤機(jī)，而在安裝板下方設(shè)置的固定三角座、彈簧伸縮筒和滑動(dòng)三角座等結(jié)構(gòu)，可在上升過(guò)程中，利用彈簧伸縮筒的回彈力輔助安裝板頂起，減輕液壓缸的負(fù)擔(dān)，使液壓泵等驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)負(fù)載更小，降低設(shè)備的損壞率。

圖2 調(diào)高裝置彈簧伸縮筒局部結(jié)構(gòu)剖視圖

1.2 工作原理

采煤機(jī)需要調(diào)高時(shí)，水箱貼在懸吊架外側(cè)，將其抬起后，用鋼索將其頂部與采煤機(jī)頂部連接，并使鋼索搭在滑輪表面，然后向水箱中注水。隨著水箱內(nèi)水量的增加，采煤機(jī)被抵消的質(zhì)量也越多，然后啟動(dòng)液壓泵為液壓缸充入液壓油，使液壓缸將采煤機(jī)向上頂起，同時(shí)推桿在彈簧的回彈力下，向兩端推動(dòng)滑動(dòng)三角座，使其間接地將固定三角座向上推動(dòng)，兩者搭配，將安裝板上的采煤機(jī)抬高，最后將安裝板底部用固定架支撐住，如此即可將水箱內(nèi)的水放出，并取下水箱。

1.3 特點(diǎn)分析

與以往的采煤機(jī)調(diào)高設(shè)備對(duì)比分析可知，該新型采煤機(jī)調(diào)高裝置具有以下技術(shù)特點(diǎn)：通過(guò)在底座頂部的前后兩側(cè)與安裝板的底部之間均固定連接液壓缸，安裝板底部的左右兩側(cè)均固定連接固定三角座，底座的頂部且位于兩個(gè)固定三角座之間通過(guò)支撐架固定連接彈簧伸縮筒，且彈簧伸縮筒的兩端均固定連接滑動(dòng)三角座，滑動(dòng)三角座的斜面與固定三角座的斜面平行，且滑動(dòng)三角座的斜面通過(guò)鋼珠與固定三角座的斜面滑動(dòng)連接；通過(guò)設(shè)置液壓缸推動(dòng)安裝板，可提供主要的動(dòng)力來(lái)提升采煤機(jī)，而在安裝板下方設(shè)置的固定三角座、彈簧伸縮筒和滑動(dòng)三角座等結(jié)構(gòu)，可在上升過(guò)程中，利用彈簧伸縮筒的回彈力輔助安裝板頂起，減輕液壓缸的負(fù)擔(dān)，使液壓泵等驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)負(fù)載更小，降低設(shè)備的損壞率；通過(guò)設(shè)置鋼索配合滑輪來(lái)吊住水箱和采煤機(jī)，在向水箱內(nèi)充水后，即可抵消采煤機(jī)的部分質(zhì)量，為其他提升機(jī)構(gòu)減輕負(fù)擔(dān)，便于抬高采煤機(jī)。正常工作時(shí)水箱內(nèi)不灌水或直接取下，不會(huì)影響采煤機(jī)的穩(wěn)定性，使用方便。

2 實(shí)踐應(yīng)用及效果分析

晉能控股煤業(yè)集團(tuán)云崗礦位于大同煤田的東北部，井田面積59 km2。礦井始建于20世紀(jì)60年代中期，設(shè)計(jì)能力為270萬(wàn)t/年，服務(wù)年限為183年，經(jīng)改擴(kuò)建后的核定生產(chǎn)能力為480萬(wàn)t/年。礦井開拓系統(tǒng)采用立井、斜井混合式分區(qū)開拓，主生產(chǎn)水平為980主皮帶運(yùn)輸系統(tǒng)，1030水平為輔助運(yùn)輸水平。

云崗礦為保護(hù)礦井資源、延續(xù)礦井壽命，通過(guò)對(duì)地質(zhì)資料進(jìn)行認(rèn)真分析和對(duì)小窯資料的調(diào)研，加強(qiáng)邊角煤回收利用，設(shè)計(jì)布置了12號(hào)煤層8202工作面、12號(hào)8623-1工作面；殘采盤區(qū)及村莊下壓煤（12號(hào)煤層8602工作面）已采煤量12萬(wàn)t；通過(guò)科學(xué)分析礦壓顯現(xiàn)規(guī)律，對(duì)11-2號(hào)薄煤層區(qū)域精采細(xì)采，增加礦井采出煤量。以上工作面在生產(chǎn)過(guò)程中采用MGTY300-700電牽引采煤機(jī)進(jìn)行采煤作業(yè)，從實(shí)踐過(guò)程中可知，在對(duì)MGTY300-700型采煤機(jī)進(jìn)行人工調(diào)高過(guò)程中多次出現(xiàn)滾筒高度調(diào)節(jié)不及時(shí)、不準(zhǔn)確，滾筒極易被損毀等問(wèn)題，嚴(yán)重影響到云崗礦開采效率。

針對(duì)以上描述情況，將新型采煤機(jī)調(diào)高裝置在MGTY300-700型采煤機(jī)上進(jìn)行了安裝調(diào)試，并設(shè)計(jì)PLC控制技術(shù)及組態(tài)技術(shù)對(duì)采煤機(jī)調(diào)高裝置進(jìn)行控制，后期該采煤機(jī)在云崗礦進(jìn)行了實(shí)踐應(yīng)用。從實(shí)踐效果來(lái)看，調(diào)高裝置工作正常，能較好地完成調(diào)高任務(wù)。該裝置設(shè)置液壓缸推動(dòng)安裝板，可提供主要的動(dòng)力來(lái)提升采煤機(jī)，而在安裝板下方設(shè)置的固定三角座、彈簧伸縮筒和滑動(dòng)三角座等結(jié)構(gòu)，可在上升過(guò)程中利用彈簧伸縮筒的回彈力輔助安裝板頂起，減輕液壓缸的負(fù)擔(dān)，使液壓泵等驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)負(fù)載更小，降低了采煤機(jī)設(shè)備損壞率。