连续采煤系统原理及故障分析

李晓南

（晋城煤业集团，山西 晋城 048006）

引言

连续采煤系统采掘合一，在美国成功研制后，经过60余年的发展，在世界各地房柱式采煤、回收边角煤以及长壁开采快速掘进煤巷等方面得到了广泛的应用。连续采煤系统主要由连续采煤机、运煤车、给料破碎机、锚杆机、负荷中心及辅助运输设备组成。

连续采煤机将煤从煤体上截割下来，通过装载机构把割下来的煤装到紧邻连采机的运煤车的料箱内，运煤车将煤运输到给料破碎机料斗处，停车并开动运煤车输送机，将煤卸入破碎机的料斗，从而完成连续采煤过程。给料破碎机将大块煤破碎，然后均匀地送入带式输送机。锚杆机作为连续采煤机的后配套设备，在连采机完成掘进、装运工序后立即进入工作面，打锚杆眼和安装锚杆，对裸露的顶板及时支护，保证工作面安全。负荷中心为连续采煤系统供电。

1 连续采煤机及其保护装置

连续采煤机主要由截割机构、装载运输机构、行走机构等部分组成。截割滚筒为钢板焊接的筒型构件，分左、右和中间三部分组成。左、右滚筒外形相同方向相反。齿座直接焊在滚筒筒体和端盘上，焊接面积大，连接强度高，齿座上镶有过盈配合的齿套，可以更换，起保护齿座，减少磨损的作用。

装载运输机构由弧形星轮式装载机构和单链刮板输送机构组成。电机通过扭矩轴将动力传递给减速器，带动弧形星轮旋转，实现装煤。小伞齿轮通过花键和刮板输送机的驱动链轮连接，驱动刮板输送机的链条，实现运煤。行走机构由直流电动机、减速器、链轮、履带、履带架、履带张紧装置等组成。连采机的截割电机和行走电机之间设置了反馈控制系统，根据截割电机的电流来控制行走电机的输入电压，来平衡控制机器的行走速度。当截割电机的电流增加到一定值时，行走电机的输入电压就会减少，从而使截割电机在恒定的载荷下工作，保护了电机。机械保护装置由摩擦离合器和扭矩轴两部分组成。电动机为空心轴，空心轴输出端外花键与摩擦离合器输入装置相连接。摩擦离合器输出装置内花键与扭矩轴连接，扭矩轴通过空心轴与减速器连接。摩擦离合器在传递动力的同时起机械保护作用，在割煤过程中，当外力矩小于摩擦离合器设定值时，摩擦离合器把电动机的动力全部传到减速器及滚筒上，当外力矩大于摩擦离合器设定值时，摩擦离合器的摩擦片之间发生打滑，电动机传到减速器及滚筒上的动力减小或停止，当外力矩小于摩擦离合器设定值时，摩擦离合器又恢复正常工作。扭矩轴在传送动力的同时也起机械保护作用，正常情况下，当外力矩小于扭矩轴传递的设定扭矩时，扭矩轴把电动机的动力传递给减速器，一般的过载情况，摩擦离合器动作。只有当外力矩瞬间增大超过扭矩轴的设定扭矩，摩擦离合器尚来不及动作时，扭矩轴可能在扭矩点发生断裂。摩擦离合器和扭矩轴的双重保护方式保护了电机和减速器。在使用中要注意，当一侧电动机的扭矩轴发生断裂后，另一侧的扭矩轴肯定也承受了高应力，应同时更换另一侧的扭矩轴，否则可能出现两侧扭矩轴交替扭断的情况。

当机器不行走时，就暂时让油泵停几秒钟，这会使可控硅触发器复位。然后重新启动油泵，再试一试机器能否行走。如果这时机器行走正常，则故障可能出现在可控硅触发器上，并且经过复位把这一故障排除了。假如故障仍存在，就要检查插接头是否接反了或插接头有故障。当发生频繁复位可控硅触发器才能使机器行走时，就考虑更换可控硅触发器。操纵一个行走开关操作杆时机器不行走，而在操纵两个操作杆时机器却行走，那就是可控硅触发器上的两个可控硅整流器接插头互相颠倒了。

2 井下运煤车

井下运煤车主要由动力传动系统、转向系统、制动系统、输送机、电缆滚筒装置和液压系统等组成。动力传动系统将两台牵引电机输出的扭矩分别通过减速器传递给左右两侧的两个车轮；转向系统控制运煤车的运行方向；制动系统用于运煤车的工作制动和紧急制动；输送机起装载和卸载作用；电缆滚筒装置用来收放电缆；液压系统控制运煤车的转向、松开制动闸，控制电缆卷筒的运转和输送机的升降。为了确保输送机正常工作，防止输送机工作时牵引链与驱动链轮脱离啮合，在输送机的尾部装设了紧链装置。该设备故障较少，共性问题不多。在使用中出现过运输机断链和机尾轴断的故障，故障表现在运输机的双边链的一条链断。同时机尾的尾轴一端断。当运煤车行至破碎机卸煤端卸煤时，一次是由于在运输机链道内有异物，卡拌住链条不能运行，另一次是未抬起运煤车的卸载端，运输机链条和破碎机受煤端挡板发生干涉，链条受阻不能运行。出现该情况后，当班司机应该下车检查，观察运输机是否有异常或卡拌现象。而当时司机采取的是将运输机来回正反转，试想着用链条的力量将卡拌物排除。运输机链条在反复受冲击后其中一条链断裂，同时尾轴在受单边链的作用下尾轴的一端在紧固螺栓处发生断裂。

3 给料破碎机

给料破碎机在高产高效连续采煤作业中起重要作用，它与连续采煤机、运煤车和带式输送机配套，实现落煤、装煤、运煤机械化。在房柱式开采系统中，当工作面向前推进两到三个煤柱时，给料破碎机需要向前移动一次。给料破碎机越靠近工作面，运煤车的运输距离越短，采煤效率就越高。破碎机大体可分为受料端、破碎系统和卸料端。破碎系统将大块煤破碎，不使其进入带式输送机，以防止砸伤输送带，提高带式输送机的输送能力和工作寿命。破碎系统的工作原理是，电动机将动力传递二级圆锥圆柱齿轮减速器。经减速器改向后通过冲击飞轮、驱动链轮、套筒滚子链传递到剪切轮箍和破碎轴上，装在破碎轴轮盘上的截齿将大块煤连续破碎，从而完成连续式破碎循环过程。给料破碎机运行时，要确认无人或障碍物处于被横梁挤伤的位置。给料破碎机工作时，为了确保输送系统正常工作，要经常检查和调整刮板链的张力。若主动链轮分离点处链条松弛，则需对刮板链的张力进行调整。调整刮板链张力时，先起动输送系统，将料斗处的煤炭卸干净；清理刮板链紧链系统的注油嘴，给注油嘴装上干净的注油枪，打开手动注油阀用油枪注油。当压力达到一定值时，关闭注油阀并扭紧，同时加入固定垫块。

4 锚杆机

锚杆支护是巷道掘进中被广泛应用的一种支护技术，它与传统的支护技术相比，具有节约材料，可加速施工速度，提高操作安全，安装搬运轻便等优点。锚杆支护要先打锚杆眼，然后安装锚杆。锚杆机除能完成锚杆钻眼、安装锚杆两项基本工序外，另外在钻进时，还可控制钻眼速度快慢、推进力大小、调整钻眼方向及位置，能够自行行走及搜集钻眼粉尘，并具有完善的安全防护设施。锚杆机主要由底盘、顶板支架、集尘装置、钻臂装置、牵引行走装置、电气系统和液压系统等组成。液压油箱与底盘连为一体，且约占底盘总面积的2／3，由于锚杆机没有专门的散热系统，设计这样大的油箱便于散热。

5 负荷中心

煤炭工业向高产高效、集约化生产的方向发展，促进了煤矿电气设备的更新和高新技术的应用。提高煤矿生产的产量和效益，主要采用大功率机组，这些给工作面供电和电气设备提出新的要求。负荷中心供电的特点是变压器容量大、电压等级高，变压器一次侧和二次侧均采用真空断路器，并带有可靠、灵敏的保护。该设备由干式防爆变压器、高压开关箱和低压开关箱三部分组成。控制负荷的各种开关可同时控制多台电机，最多可配8个出线模块，每个出线模块包括真空接触器和控制、保护装置。低压侧模块实际是以微型机为核心的控制系统。每个快插式接触器模块都有自己的检测和控制电路。负荷中心全面使用了微机控制技术，增强了设备的功能。

矿井无轨辅助运输车辆在高产高效矿井中主要完成材料、设备和人员的运输任务。在使用中要注意巷道底板不宜过于松软。在连续采煤系统在国内陆续使用以来，只有通过不断摸索、分析，总结其易发生故障部位，并将其不断完善，才能为相关人员消化吸收此类设备并创造条件。