煤炭切割技术存在的问题及改进方法

2001年第7期煤炭工程设计技术煤炭切割技术存在的问题及改进方法北京工业职业技术学院唐汝明摘要本文分析滚简采煤机截煤过程中存在的技术问题,并提出了改进方法。关键词煤炭切割技术问题改进方法中图分类号TD421.6* 1文献标识码B螺旋滚简是采煤机的工作机构,是极其重要的组成部分。它的好坏直接影响采煤机的生产能力、功耗、经济效益、安全和工作环境等。同时，也对采煤机受力状况、工作稳定性和可靠性有着重要的影响。本文将对有关截煤理论及采煤机在截煤中存在的技术问题及改进方法进行论述。1截煤中存在的主要问题1.1 虽然利用了煤的压张效应,但能耗大的问题仍然存在(1)为了利用煤的压张效应,螺旋滚筒普遍采用圈1半封闭式截槽浅截深,以减少功耗。但是,由于傫旋滚筒必须具有积来包容大量的裂縫,截煤时易从裂缝处破碎,于是破煤和装煤的双重作用,螺旋叶片的旋向和滚筒的单位能耗减少。截割厚度h小,被截煤的体积过小，转向也就受到了严格的限制。即不论牵引方向如何所包容的裂缝少,截割次数反而增多,因此需要较大改变,也不论截齿排列形式如何,站在采空区一-侧看的截割力,能耗必然大。采煤机的截割厚度一般较滚简时,右向螺旋滚筒必须顺时针方向旋转,左向螺小,能耗就较大。.旋滚筒必须逆时针方向旋转。这样就决定了截齿破H|煤顺序是从煤体里部向煤壁表面进行。而煤体里部的压张效应轻,功耗必然大。现在采煤机功耗大的主要原因之一即是如此。(2)运煤阻力大,能耗增加一1由于截煤从煤体里部向煤壁表面进行,里部的煤首先破碎落人螺旋槽中向外输送,外部的煤随后才能破碎落人螺旋槽中。这样,越靠滚简外部输送量越大,产生拥挤现象。输送煤不均匀,使输送阻力2单位能耗与截割厚度的关 系曲线加大,能耗增加。1-硬煤的;2- -软煤的(3)截齿截割阻力大,单位能耗大由于截割顺序从内向外进行,滚筒端盘上最里(5)创造的自由面小，导致能耗增加边的截齿所形成的截槽属于半封闭式截槽(见图截煤顺序从里向外进行,滚筒里部的截齿截煤1),截齿在半封闭状态下工作,截槽形状系数K较时,煤的自由面少,截割力大。同时,前面截齿截割后的帮地为听而胡邻蛰步创造的自由面不大。由于大,截割阻力大,比能耗大。自由中国煤化工佳耗增加。(4)截割厚度h小能耗大.1.2HCNMH G谋的输送、安全和工单位能耗H与截割厚度h的关系是近似双曲线,如图2所示。随着h的增大,h在一定范围内H作环境是下降的,这是因为利用了裂縫剥弱煤的强度的作采煤时截槽所形成的自由面不大,崩落区所形成用。h增大时，被截割煤的体积增大,有足够大的体的块度小,煤粉多。此外,装煤过程的重复破碎,也使●15●设计技术煤炭工程2001年第7期煤炭的块度大大减小，粉尘增加,这就严重地影响了省去端盘。在框架靠近煤壁里部处,按端盘工作情煤的输送和工作环境,也容易引起煤尘爆炸事故。况布置截齿即可。框架式螺旋滚筒较传统螺旋滚筒1.3 生产率低有如下优点:由于滚筒的切削在顶部和底部是呈月牙形的2.1 可以降低比能耗,提高采煤机的生产率。截齿(见图3),切屑厚度最小,因此,煤的块度小,采煤机安装在框架上，而不是安装在螺旋滚筒的螺旋叶片的生产率也相应降低。上。这样,截齿截煤的顺序就可不受螺旋叶片的旋向和滚筒旋向的限制。无论牵引方向、螺旋滚筒的旋向、滚筒的转向如何,也不论截齿排列型式怎样，都可以实现截煤顺序由外向里进行。截煤顺序这- -改变,可以充分地利用煤的压张效应,从而降低比能耗,提高采煤机的生产率。2.2 可以改善截齿的工作条件,降低能耗。采取由外向里的截割顺序,使端盘的截齿在两个自由面的条件下截割。而且,先截割的截齿能够为后截割的截齿创造较大的自由面。这样,可以改善截割条件,降低能耗。图3月牙形截櫝2.3 有利于产生大块煤,降低粉尘,改善工作环境，1.4 经济效益差提高经济效益截煤顺序的不合理,造成截齿受力状况不好。截割顺序的改变,使得被截割的煤体自由面增切割阻力大,截齿易磨损，吨煤成本高。切割煤时自大。根据密实核学说和截割理论,可知刀具前的煤由面少,不仅截割力增大,能耗多。而且,煤的块度体容易产生裂缝。因而,截割时可以崩落大块。从小,粉尘大,增加了运输和维护费用,也恶化了工作而,也减少了煤粉的产生,降低了粉尘,改善了工作环境,消尘费用增加。因此,经济效益差。环境。大块煤售价高，容易运输,减少了消尘灭尘的基于.上述分析,采煤机在截煤过程中仍存在着费用，提高了经济效益。许多问题,如何进- -步提高采煤机生产能力,改善工2.4 有利于螺旋叶片的装煤和运煤作机构的性能,提高经济效益,仍须进-步探索。从外向里截割，外部的煤先被截割下来落人螺旋槽中运走,里面的煤后被输送出来。整个运煤过2改进方法程是均匀而连续的,在螺旋叶片外端不会发生拥挤随着煤炭切割技术的发展,计算机辅助设计的现象,从而可以减少运煤阻力，降低能耗,也避免了应用,使得螺旋滚筒的结构参数和工作参数设计渐运煤过程中的重复破碎。趋合理,大大提高了滚筒的工作性能。设计、加工制2.5 有利于增大截割厚度和减少截齿数目造截割理论的实验研究,高压水射流辅助切割等新截齿截割条件的改善,自由面的增加、能耗的降技术的应用，使采煤机在能耗、生产率、块度、煤尘上低,都有利于增大截割厚度和减少截齿数目,从而可等问题都有不同程度的改观。但就其本质来说,仍以提高煤的块度。这正好与国外计算机辅助设计的是在传统螺旋滚筒基础上进行优化设计、局部改进、滚筒减少截齿数目的趋势吻合。提高加工制造质量等等。而结构形式的改变,从截3结语煤理论上讲进度不大。螺旋滚筒的结构型式的改本文只就煤炭切割技术存在的问题进行分析,变,足可以引起煤炭切割技术理论的新突破。框架式螺旋滚筒由两大部分组成。一是框架，提出了一种改进方法。尽管在理论设计、结构参数、二是螺旋滚筒。螺旋滚筒上有螺旋叶片,不再安装加工中国煤化空善、改进和经过实践截齿,只用来实现装煤和运煤,框架上布置与螺旋叶的检YHCNMHG题,欢迎批评指正。片转向相反的齿座,并且在框架上留有通煤槽,能够(责任编辑章新敏)使截齿截割下来的煤顺利通过通煤槽落人螺旋槽中。因为框架端头容易布置截齿,故此种滚简可以乃方数据