一种采煤机调高装置的分析与应用

任 哲

（晋能控股煤业集团云岗矿，山西 大同 037017）

引言

采煤机是煤矿井下综采工作面机械化开采的核心设备之一，其运行和工作效率直接影响煤矿开采的效率[1-2]。采煤机在煤矿井下复杂恶劣的环境中工作，如果发生故障将会导致其停机，造成整个开采系统的中断，经济损失非常大。机械化采煤可以减轻体力劳动、提高安全性，达到高产量、高效率、低消耗的目的[3]。在长壁采煤工作面，以工作机构把煤从煤体上破落下来（破煤）并装入工作面输送机（装煤）的采煤机械。采煤机按设定的牵引速度行走（牵引），使破煤和装煤工序能够连续不断地进行。现有采煤机的体型都较为庞大，因此其重量也较大，当采煤机在开采过程中需要调整其高度时，一般是采用调节滚筒高度的方法来实现[4-5]。当前调节滚筒高度主要采用人工调节的方法，但是在采煤机人工调高过程中易出现滚筒高度调节不及时、不准确，滚筒极易被损毁等问题。另外，也有采用设计多个液压缸进行液压调节的方法，但是其提升机构所需的驱动力较大，成本高，容易导致设备被损坏[6]。针对以上问题，提供一种新型采煤机调高装置是非常有必要的。

1 采煤机调高装置的设计分析

1.1 结构分析

针对采煤机以往在调高过程中存在的各种问题，提出了一种新型采煤机调高装置。其结构如图1所示，该采煤机调高装置主要包括底座、安装板、液压缸、固定三角座、支撑架、弹簧伸缩筒、滑动三角座、钢珠、悬吊架、滑轮、水箱、钢索、注水管、出水管等部件。

从图1可知，采煤机调高装置底座顶部的前后两侧均固定连接悬吊架，悬吊架的顶部转动连接滑轮，悬吊架远离安装板的一侧滑动连接水箱，水箱顶端通过吊环固定连接钢索，钢索表面与滑轮表面滑动连接，钢索远离水箱的一端与采煤机表面固定连接，通过设置钢索配合滑轮来吊住水箱和采煤机，在向水箱内充水后，即可抵消采煤机的部分重量，为其他提升机构减轻负担，便于抬高采煤机。正常工作时，水箱内不灌水或直接取下，不会影响采煤机的稳定性，使用方便，水箱的顶部连通注水管，水箱的底部连通出水管，出水管上固定连接阀门。

图1 采煤机调高装置立体结构示意图

底座顶部的前后两侧与安装板的底部之间均固定连接液压缸，安装板底部左右两侧均固定连接固定三角座，底座的顶部且位于两个固定三角座之间通过支撑架固定连接弹簧伸缩筒，弹簧伸缩筒的两端均固定连接滑动三角座。

如下页图2所示，弹簧伸缩筒包括套筒、推杆和弹簧。套筒的两端均滑动连接推杆，套筒的内部且位于两根推杆之间滑动连接弹簧，滑动三角座的斜面与固定三角座的斜面平行，且滑动三角座的斜面通过钢珠与固定三角座的斜面滑动连接，通过设置液压缸推动安装板，可提供主要的动力来提升采煤机，而在安装板下方设置的固定三角座、弹簧伸缩筒和滑动三角座等结构，可在上升过程中，利用弹簧伸缩筒的回弹力辅助安装板顶起，减轻液压缸的负担，使液压泵等驱动机构负载更小，降低设备的损坏率。

图2 调高装置弹簧伸缩筒局部结构剖视图

1.2 工作原理

采煤机需要调高时，水箱贴在悬吊架外侧，将其抬起后，用钢索将其顶部与采煤机顶部连接，并使钢索搭在滑轮表面，然后向水箱中注水。随着水箱内水量的增加，采煤机被抵消的质量也越多，然后启动液压泵为液压缸充入液压油，使液压缸将采煤机向上顶起，同时推杆在弹簧的回弹力下，向两端推动滑动三角座，使其间接地将固定三角座向上推动，两者搭配，将安装板上的采煤机抬高，最后将安装板底部用固定架支撑住，如此即可将水箱内的水放出，并取下水箱。

1.3 特点分析

与以往的采煤机调高设备对比分析可知，该新型采煤机调高装置具有以下技术特点：通过在底座顶部的前后两侧与安装板的底部之间均固定连接液压缸，安装板底部的左右两侧均固定连接固定三角座，底座的顶部且位于两个固定三角座之间通过支撑架固定连接弹簧伸缩筒，且弹簧伸缩筒的两端均固定连接滑动三角座，滑动三角座的斜面与固定三角座的斜面平行，且滑动三角座的斜面通过钢珠与固定三角座的斜面滑动连接；通过设置液压缸推动安装板，可提供主要的动力来提升采煤机，而在安装板下方设置的固定三角座、弹簧伸缩筒和滑动三角座等结构，可在上升过程中，利用弹簧伸缩筒的回弹力辅助安装板顶起，减轻液压缸的负担，使液压泵等驱动机构负载更小，降低设备的损坏率；通过设置钢索配合滑轮来吊住水箱和采煤机，在向水箱内充水后，即可抵消采煤机的部分质量，为其他提升机构减轻负担，便于抬高采煤机。正常工作时水箱内不灌水或直接取下，不会影响采煤机的稳定性，使用方便。

2 实践应用及效果分析

晋能控股煤业集团云岗矿位于大同煤田的东北部，井田面积59 km2。矿井始建于20世纪60年代中期，设计能力为270万t/年，服务年限为183年，经改扩建后的核定生产能力为480万t/年。矿井开拓系统采用立井、斜井混合式分区开拓，主生产水平为980主皮带运输系统，1030水平为辅助运输水平。

云岗矿为保护矿井资源、延续矿井寿命，通过对地质资料进行认真分析和对小窑资料的调研，加强边角煤回收利用，设计布置了12号煤层8202工作面、12号8623-1工作面；残采盘区及村庄下压煤（12号煤层8602工作面）已采煤量12万t；通过科学分析矿压显现规律，对11-2号薄煤层区域精采细采，增加矿井采出煤量。以上工作面在生产过程中采用MGTY300-700电牵引采煤机进行采煤作业，从实践过程中可知，在对MGTY300-700型采煤机进行人工调高过程中多次出现滚筒高度调节不及时、不准确，滚筒极易被损毁等问题，严重影响到云岗矿开采效率。

针对以上描述情况，将新型采煤机调高装置在MGTY300-700型采煤机上进行了安装调试，并设计PLC控制技术及组态技术对采煤机调高装置进行控制，后期该采煤机在云岗矿进行了实践应用。从实践效果来看，调高装置工作正常，能较好地完成调高任务。该装置设置液压缸推动安装板，可提供主要的动力来提升采煤机，而在安装板下方设置的固定三角座、弹簧伸缩筒和滑动三角座等结构，可在上升过程中利用弹簧伸缩筒的回弹力辅助安装板顶起，减轻液压缸的负担，使液压泵等驱动机构负载更小，降低了采煤机设备损坏率。