池 楠

（晉能控股煤業(yè)集團(tuán)地煤青磁窯煤礦，山西 大同 037000）

引言

采煤機(jī)作為井下煤礦開采的關(guān)鍵設(shè)備，主要負(fù)責(zé)割煤、裝煤等過(guò)程，采煤機(jī)的主要組成部件包括牽引部、截割部、液壓部、電氣控制裝置及輔助裝置等，其中牽引部為采煤機(jī)的重要組成構(gòu)件，是實(shí)現(xiàn)采煤機(jī)沿工作方向循環(huán)往復(fù)動(dòng)作的執(zhí)行部件，并利用采煤機(jī)動(dòng)作完成滾筒持續(xù)采煤落煤工作；液壓部的主要工作是調(diào)高采煤機(jī)搖臂滾筒及升降調(diào)節(jié)護(hù)頂板、破碎機(jī)等；電氣控制裝置主要負(fù)責(zé)采煤機(jī)設(shè)備的開機(jī)、停機(jī)、牽引速度調(diào)節(jié)等；而截割部是采煤機(jī)的最關(guān)鍵核心構(gòu)件，主要負(fù)責(zé)截煤、落煤等，利用采煤機(jī)搖臂齒輪減速箱的減速作用后，傳送給滾筒，進(jìn)而完成采煤、落煤工作，此外，截割部還是降低采煤機(jī)截割能耗、提高截割生產(chǎn)效率的重要部件，因此，為提高礦用采煤機(jī)滾筒截割煤巖的工作效率[1-3]，本文就針對(duì)影響采煤機(jī)截割性能的3 個(gè)參數(shù)，即煤層傾角、采煤機(jī)牽引速度、截割深度進(jìn)行分析研究[4-7]，進(jìn)而提高采煤機(jī)的截割效率。

1 不同煤層傾角對(duì)采煤機(jī)截割比能耗的影響

通過(guò)分析在截割深度是800 mm 和1 000 mm 下，不同煤層傾斜角30°、35°和40°對(duì)應(yīng)不同牽引速度11 m/min、12 m/min 和13 m/min，得到如表1 所示的采煤機(jī)性能關(guān)系表。

從表1 可以看出，在截割深度是800 mm 時(shí)，不同牽引速度為11 m/min、12 m/min、13 m/min 條件下，在煤層傾角是30°時(shí)，對(duì)應(yīng)的采煤機(jī)截割比能耗分別是0.98、0.80、0.72；在煤層傾角是35°時(shí)，對(duì)應(yīng)的截割比能耗分別是1.01、0.84、0.79；在煤層傾角是40°時(shí)，對(duì)應(yīng)的截割比能耗分別是1.06、0.90、0.84。對(duì)比可知，當(dāng)采煤機(jī)牽引速度、截割深度不變時(shí)，煤層傾角35°比煤層傾角30°的截割性能分別提升4.95%、7.14%、6.33%；煤層傾角40°比35°的截割性能分別提升4.95%、7.14%、6.33%。采用同樣的方法，分析截割深度是1 000 mm 時(shí)，煤層傾角是35°比30°的截割性能分別提升3.70%、6.89%、5.06%；煤層傾角40°比35°的截割性能分別提升4.46%、6.45%、8.43%。因此，綜合可得出，隨著煤層傾角的增大，采煤機(jī)截割比能耗也同步升高。

表1 不同截割參數(shù)對(duì)采煤機(jī)截割性能的關(guān)系

由表1 還可以看出，在煤層傾角是30°、采煤機(jī)牽引速度是13 m/min 時(shí)，采煤機(jī)截割比能耗最?。唤馗钌疃? 000 mm 相比于800 mm，由于增大了滾筒的截割阻力，因此采煤機(jī)截割比能耗也相應(yīng)地增加。綜合上述可得出，在截割深度是800 mm、煤層傾角是30°、牽引速度是13 m/min 的條件下，采煤機(jī)截割比能耗最優(yōu)[8-12]。

2 不同牽引速度對(duì)采煤機(jī)截割比能耗的影響

采煤機(jī)截割進(jìn)程中一個(gè)重要參數(shù)就有牽引轉(zhuǎn)速，采煤機(jī)牽引速度是指采煤機(jī)沿煤壁截割前進(jìn)方向上的行走速度。采煤機(jī)牽引速度的大小影響著采煤機(jī)的截割性能，若速度設(shè)置太大，造成滾筒葉片不能及時(shí)拋出煤巖，在滾筒上積累的煤塊經(jīng)過(guò)多次不斷碾壓形成實(shí)煤，使?jié)L筒的載荷增大，不僅降低了采煤機(jī)的截割效率，也浪費(fèi)資源；若速度設(shè)置較小時(shí)，可提升落煤量，也可提高采煤效率。因此，必須確定合理的牽引速度，才能發(fā)揮好采煤機(jī)的工作性能。

在上頁(yè)表1 的數(shù)據(jù)分析基礎(chǔ)上，研究在截割深度是800 mm，對(duì)應(yīng)不同牽引速度11 m/min、12 m/min、13 m/min 下，得到采煤機(jī)截割比能耗的曲線圖，如圖1所示。

圖1 截割深度800 mm 時(shí)不同牽引速度對(duì)采煤機(jī)截割比能耗的影響

由圖1 可知，當(dāng)煤層傾角和截割深度不變時(shí)，隨著采煤機(jī)牽引速度的增大，采煤機(jī)截割比能耗是逐漸減小的。

為更加深入分析牽引速度與采煤機(jī)截割比能耗的關(guān)系，以截割深度是800 mm、煤層傾角是30°研究參數(shù)為例，對(duì)應(yīng)不同牽引速度和采煤機(jī)截割比能耗進(jìn)行擬合，得到圖2 所示的關(guān)系圖。

圖2 不同牽引速度與采煤機(jī)截割比能耗的關(guān)系曲線

從圖2 可得出，牽引速度與采煤機(jī)截割比能耗的關(guān)系是y=0.058x2-1.511x+10.58，由此可知，牽引速度與采煤機(jī)截割比能耗的變化關(guān)系成冪函數(shù)。較小的牽引速度對(duì)應(yīng)較大的截割比能耗，但是如果牽引速度太小，反而會(huì)降低采煤機(jī)截割效率。較大的牽引速度會(huì)增大滾筒的扭矩，造成在截割進(jìn)程中采煤機(jī)的波動(dòng)。

3 不同截割深度對(duì)采煤機(jī)截割比能耗的影響

在煤層傾角30°、35°和40°，牽引速度11 m/min、12 m/min 和13 m/min 時(shí)，即研究在相同煤層傾角、牽引速度，對(duì)應(yīng)的截割深度從800 mm 增大至1 000 mm 的截割比能耗，如圖3 所示。

由圖3 可以看出，隨著截割深度的增加，采煤機(jī)截割比能耗也隨之增加，由于截割深度增大，相應(yīng)地增大了采煤機(jī)滾筒的承載載荷，造成單位體積截割煤巖所做的功也增大。

圖3 不同截割深度對(duì)采煤機(jī)截割比能耗的變化關(guān)系

4 結(jié)論

為提高礦用采煤機(jī)螺旋滾筒截割煤巖的工作效率，本文就針對(duì)影響采煤機(jī)截割性能的3 個(gè)參數(shù)，即煤層傾角、采煤機(jī)牽引速度、截割深度進(jìn)行分析研究，結(jié)論是：

1）當(dāng)牽引速度和截割深度不變時(shí)，隨著煤層傾角的增大，采煤機(jī)截割比能耗也同步升高。

2）當(dāng)煤層傾角和截割深度不變時(shí)，隨著采煤機(jī)牽引速度的增大，采煤機(jī)截割比能耗是逐漸減小的，且牽引速度與采煤機(jī)截割比能耗的變化關(guān)系成冪函數(shù)。

3）當(dāng)煤層傾角和牽引速度不變時(shí)，隨著截割深度的增加，采煤機(jī)截割比能耗也隨之增加。

4）牽引速度對(duì)采煤機(jī)截割比能耗影響最大，截割深度影響相比較小，而煤層傾角影響最小。