CN108952721A - 一种适应性强的薄煤层采煤机及采煤方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种适应性强的薄煤层采煤机及采煤方法。采煤机的截割部包括纵轴摇臂，纵轴摇臂与采煤机机体连接，且纵轴摇臂由驱动部件驱动作水平摆动；纵轴摇臂与横轴摇臂连接，且横轴摇臂与纵轴摇臂之间设有连接伸缩杆，横轴摇臂的前端上表面安装有截割滚筒，截割滚筒的轴心线、竖直销轴Ⅰ、竖直销轴Ⅱ皆垂直于水平面，采煤机机体上表面在靠近纵轴摇臂的部位设有落煤挡板，落煤挡板的顶端与截割滚筒截割端面平齐。本发明可以适应待截割工作面的多种变化情况，针对工作面表面凸起或凹陷、一次截割未清理完全和待截割工作面表面发生空间起伏变化或在煤岩中夹杂岩石的情况，从而降低了开采难度，提升了开采效率；工作时不需要炮采，消除了安全隐患。
Description
技术领域
本发明涉及一种采煤机，具体是一种适应性强的薄煤层采煤机及采煤方法，属于煤矿开采技术领域。
背景技术
随着科技的发展，新能源技术已经越来越成熟，然而在我国未来很长一段时间内煤炭资源依然会作为主体能源具有不可替代的地位。从目前探测的全国煤炭总量来看，薄以及极薄煤层在全国范围内分布十分广泛，比重能够达到我国煤炭总储量的20％。由于煤炭资源的逐渐匮乏，近年来采煤行业逐渐增大了对薄煤层开采力度，薄煤层资源渐渐成为我国煤炭资源的主采煤层，在这种情况下薄煤层开采已成为煤炭行业不可抗拒的发展潮流。
目前，由于薄煤层的相对价值不高，对于薄煤层的开采机械化程度相对较低、劳动强度大，掘进作业大多采用炮采为主，回采巷道掘进速度十分缓慢，作业人员的安全隐患极大；即使有一些针对薄煤层设计的采煤机，开采时也容易受复杂地质条件变化的影响、开采难度大，开采效率和回采收益相对偏低。
发明内容
针对上述现有技术存在的问题，本发明的目的是提供一种可以适应薄煤层复杂地质条件的变化、降低开采难度，提升一次开采的采煤效率；可以降低劳动强度和工作安全隐患的适应性强的薄煤层采煤机及采煤方法。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：一种适应性强的薄煤层采煤机，包括采煤机机体，采煤机机体两侧对称设有截割部，所述截割部包括一纵轴摇臂，所述纵轴摇臂的后端通过竖直销轴Ⅰ与采煤机机体连接，且纵轴摇臂由一驱动部件驱动以竖直销轴Ⅰ为中心作水平摆动；所述纵轴摇臂的前端通过竖直销轴Ⅱ与一横轴摇臂的后端连接，且横轴摇臂与纵轴摇臂之间设有一连接伸缩杆，所述连接伸缩杆一端固定在纵轴摇臂中部，另一端固定在横轴摇臂中部，所述横轴摇臂的前端上表面安装有一截割滚筒，所述截割滚筒的轴心线与竖直销轴Ⅰ、竖直销轴Ⅱ的延伸方向相互平行且截割滚筒的轴心线、竖直销轴Ⅰ、竖直销轴Ⅱ的延伸方向皆垂直于水平面，所述采煤机机体上表面在靠近纵轴摇臂的部位设有落煤挡板，所述落煤挡板的挡煤面朝向截割滚筒，且落煤挡板的顶端与截割滚筒的截割端面平齐；所述截割滚筒由回转驱动部件驱动旋转。
优选的，所述回转驱动部件为驱动电机，所述驱动电机固定在横轴摇臂的前端下表面，驱动电机的驱动轴通过横轴摇臂中的齿轮组与截割滚筒的中心回转轴连接。启动驱动电机，其驱动轴通过齿轮组带动截割滚筒以设定的速度旋转进行煤岩的截割。
优选的，所述采煤机机体两侧的两个截割滚筒旋转方向相反。
优选的，所述驱动部件为摆动油缸，所述摆动油缸的油缸筒铰接在采煤机机体上，摆动油缸的油缸杆端头铰接在纵轴摇臂的后端面上，通过油缸杆的伸缩带动纵轴摇臂以竖直销轴Ⅰ为中心来回摆动。
本发明还提供了一种适应性强的薄煤层采煤方法，包括如下步骤：
A、截割煤层时将采煤机通过行走部移动到待截割工作面前，驱动摆动油缸动作，由于摆动油缸的油缸筒铰接在采煤机机体上，摆动油缸的油缸杆端头铰接在纵轴摇臂的后端面上，通过油缸杆的伸缩可以带动纵轴摇臂以竖直销轴Ⅰ为中心作摆动，从而改变截割滚筒的截割侧与待截割工作面之间的距离；调节连接伸缩杆的长度，由于连接伸缩杆一端固定在纵轴摇臂中部，另一端固定在横轴摇臂中部，当其长度改变时可以改变横轴摇臂与纵轴摇臂之间的夹角，进而使截割滚筒沿工作面移动，改变采煤机一次截割的宽度d；
B、调节好后操作站驱动回转驱动部件运转，使其带动两侧的截割滚筒转动对煤层进行截割，截割下落的煤块通过落煤挡板的作用落到刮板输送机上被输送出去；
C、在截割过程中当待截割工作面表面凸起或凹陷时，调节摆动油缸的长度，使纵轴摇臂摆动，改变截割滚筒的截割侧与待截割工作面之间的距离，从而适应工作面表面凸起或凹陷的情况；
D、在采煤机行走过程中当一次截割未清理完全时，可以调节连接伸缩杆的长度，使截割滚筒在沿采煤机行走的方向上来回摆动，将未清理的煤块截割下来，采煤机一次行走即可将煤层完全截割，提升了采煤机一次行走的截割率；
E、当待截割工作面表面发生空间起伏变化或在煤岩中夹杂岩石时，可以通过同时调节摆动油缸和连接伸缩杆的长度改变横轴摇臂、纵轴摇臂相对于采煤机机体的位姿，进而改变截割滚筒相对于采煤工作面的空间位置，在垂直于工作面和平行于工作面两个方向上同时对截割滚筒进行调节，使截割滚筒具有多个调节自由度，在截割进行的同时将其调节至需要的位置、适应空间起伏变化和避开岩石。
相对于现有技术，本发明具有如下优势：
(1)本发明由于纵轴摇臂的后端通过竖直销轴Ⅰ与采煤机机体连接，且纵轴摇臂由一驱动部件驱动以竖直销轴Ⅰ为中心作水平摆动，从而可以改变截割滚筒与待截割工作面之间的距离；由于连接伸缩杆一端固定在纵轴摇臂中部，另一端固定在横轴摇臂中部，当其长度改变时可以改变横轴摇臂与纵轴摇臂之间的夹角，进而使截割滚筒沿工作面移动，调整改变采煤机整体一次截割的宽度d；
(2)本发明可以适应待截割工作面的多种变化情况：在截割过程中可以通过调节驱动部件改变截割滚筒前侧与待截割工作面之间的距离以适应工作面表面凸起或凹陷的情况；通过不断改变连接伸缩杆的长度将一次截割未清理完全的煤块完全截割、提升了采煤机一次行走的截割效率；当待截割工作面表面发生空间起伏变化或在煤岩中夹杂岩石时，可以同时调节摆动油缸和连接伸缩杆的长度改变横轴摇臂、纵轴摇臂相对于采煤机机体的位姿，在垂直于工作面和平行于工作面两个空间方向上改变截割滚筒相对于采煤工作面的空间位置，从而在截割进行的同时将其调节至任何需要的位置、适应空间起伏变化和避开岩石。
(3)本发明采用的薄煤层采煤机能够适应薄煤层复杂地质条件的变化，从而降低了开采难度，提升了一次开采的采煤效率；截割滚筒安装在横轴摇臂的前端上表面，可以有效避免作业过程中横轴摇臂对截落下的煤块飞落路径的干涉，再配合采煤机机体上表面在靠近纵轴摇臂的部位设有落煤挡板，挡煤面朝向截割滚筒且顶端与截割滚筒的截割端面平齐，从而可以有效挡住截割的煤块并使其被收集落入刮板输送机中被输送出矿井，从而提升了整体装煤率。本发明大大提升了开采的机械化程度、降低了劳动强度，工作时不需要炮采，消除了工作安全隐患。
附图说明
图1是本发明一侧截割部的结构示意图；
图2是图1的俯视图；
图3是本发明采煤机调节一次截割宽度d后的结构示意图；
图中，1、采煤机机体，2、截割部，20、截割滚筒，21、纵轴摇臂，22、摆动油缸，23、竖直销轴Ⅰ，24、竖直销轴Ⅱ，25、横轴摇臂，26、连接伸缩杆，3、落煤挡板，4、回转驱动部件，5、操作站，6、牵引部，7、行走部，8、冷却喷雾系统，9、拖缆装置，10、待截割工作面。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步详细说明。
如图1至图2所示，一种适应性强的薄煤层采煤机，包括采煤机机体1，采煤机机体1两侧对称设有截割部2，所述截割部2包括一纵轴摇臂21，所述纵轴摇臂21的后端通过竖直销轴Ⅰ23与采煤机机体1连接，且纵轴摇臂21由一驱动部件驱动以竖直销轴Ⅰ23为中心作水平摆动；所述纵轴摇臂21的前端通过竖直销轴Ⅱ24与一横轴摇臂25的后端连接，且横轴摇臂25与纵轴摇臂21之间设有一连接伸缩杆26，所述连接伸缩杆26一端固定在纵轴摇臂21中部，另一端固定在横轴摇臂25中部，所述横轴摇臂25的前端上表面安装有一截割滚筒20，所述截割滚筒20的轴心线与竖直销轴Ⅰ23、竖直销轴Ⅱ24的延伸方向相互平行且截割滚筒20的轴心线、竖直销轴Ⅰ23、竖直销轴Ⅱ24的延伸方向皆垂直于水平面，所述采煤机机体1上表面在靠近纵轴摇臂21的部位设有落煤挡板3，所述落煤挡板3的挡煤面朝向截割滚筒20，且落煤挡板3的顶端与截割滚筒20的截割端面平齐；所述截割滚筒20由回转驱动部件4驱动旋转。
优选的，所述回转驱动部件4为驱动电机，所述驱动电机固定在横轴摇臂25的前端下表面，驱动电机的驱动轴通过横轴摇臂25中的齿轮组与截割滚筒20的中心回转轴连接。启动驱动电机，其驱动轴通过齿轮组带动截割滚筒20以设定的速度旋转进行煤岩的截割。
优选的，所述采煤机机体1两侧的两个截割滚筒20旋转方向相反。
优选的，所述驱动部件为摆动油缸22，所述摆动油缸22的油缸筒铰接在采煤机机体1上，摆动油缸22的油缸杆端头铰接在纵轴摇臂21的后端面上，通过油缸杆的伸缩带动纵轴摇臂21以竖直销轴Ⅰ23为中心来回摆动。
使用时，采煤机机体1上常规安装有操作站5，操作站5通过操纵安装在采煤机机体1上的牵引部6使采煤机利用装配于采煤机机体1下表面的行走部7行走，从而使采煤机沿工作面行走、完成拖动整个采煤机的过程，牵引部6提供采煤机往复运动的动力源，行走部7能够实现采煤机往复运动；冷却喷雾系统8安装在采煤机机体1上，具有降尘和冷却作用；拖缆装置9安装在采煤机机体1上，拖动夹持的电缆和水管运动。
截割煤层时将采煤机通过行走部7移动到待截割工作面10前，驱动摆动油缸22动作，由于摆动油缸22的油缸筒铰接在采煤机机体1上，摆动油缸22的油缸杆端头铰接在纵轴摇臂21的后端面上，通过油缸杆的伸缩可以带动纵轴摇臂21以竖直销轴Ⅰ23为中心作摆动，从而改变截割滚筒20的截割侧与待截割工作面10之间的距离；调节连接伸缩杆26的长度，由于连接伸缩杆26一端固定在纵轴摇臂21中部，另一端固定在横轴摇臂25中部，当其长度改变时可以改变横轴摇臂25与纵轴摇臂21之间的夹角，进而使截割滚筒20沿工作面移动，改变采煤机一次截割的宽度d，如图3所示。上述截割滚筒20的截割侧是指：截割煤岩时采煤机的截割滚筒20与煤岩壁接触的一侧。
按需调节好后操作站5驱动回转驱动部件4运转，使其带动两侧的截割滚筒20转动对煤层进行截割，截割下落的煤块通过落煤挡板3的作用落到刮板输送机上被输送出去。
在截割过程中当待截割的工作面表面凸起或凹陷时，调节摆动油缸22的长度，使纵轴摇臂21摆动，改变截割滚筒20的截割侧与待截割工作面10之间的距离，从而适应工作面表面凸起或凹陷的情况；在采煤机行走过程中当一次截割未清理完全时，可以调节连接伸缩杆26的长度，使截割滚筒20在沿采煤机行走的方向上来回摆动，将未清理的煤块截割下来，采煤机一次行走即可将煤层完全截割，提升了采煤机一次行走的截割效率。
当待截割工作面10表面发生空间起伏变化或在煤岩中夹杂岩石时，可以通过同时调节摆动油缸22和连接伸缩杆26的长度改变横轴摇臂25、纵轴摇臂21相对于采煤机机体1的位姿，进而改变截割滚筒20相对于采煤工作面的空间位置，在垂直于工作面和平行于工作面两个方向上同时对截割滚筒20进行调节，使截割滚筒20具有了多个调节自由度，在截割进行的同时将其调节至需要的位置、适应空间起伏变化和避开岩石。
Claims (5)
1.一种适应性强的薄煤层采煤机，包括采煤机机体(1)，其特征在于，采煤机机体(1)两侧对称设有截割部(2)，所述截割部(2)包括一纵轴摇臂(21)，所述纵轴摇臂(21)的后端通过竖直销轴Ⅰ(23)与采煤机机体(1)连接，且纵轴摇臂(21)由一驱动部件驱动以竖直销轴Ⅰ(23)为中心作水平摆动；所述纵轴摇臂(21)的前端通过竖直销轴Ⅱ(24)与一横轴摇臂(25)的后端连接，且横轴摇臂(25)与纵轴摇臂(21)之间设有一连接伸缩杆(26)，所述连接伸缩杆(26)一端固定在纵轴摇臂(21)中部，另一端固定在横轴摇臂(25)中部，所述横轴摇臂(25)的前端上表面安装有一截割滚筒(20)，所述截割滚筒(20)的轴心线与竖直销轴Ⅰ(23)、竖直销轴Ⅱ(24)的延伸方向相互平行且截割滚筒(20)的轴心线、竖直销轴Ⅰ(23)、竖直销轴Ⅱ(24)的延伸方向皆垂直于水平面，所述采煤机机体(1)上表面在靠近纵轴摇臂(21)的部位设有落煤挡板(3)，所述落煤挡板(3)的挡煤面朝向截割滚筒(20)，且落煤挡板(3)的顶端与截割滚筒(20)的截割端面平齐；所述截割滚筒(20)由回转驱动部件(4)驱动旋转。
2.根据权利要求1所述的适应性强的薄煤层采煤机，其特征在于，所述回转驱动部件(4)为驱动电机，所述驱动电机固定在横轴摇臂(25)的前端下表面，驱动电机的驱动轴通过横轴摇臂(25)中的齿轮组与截割滚筒(20)的中心回转轴连接。
3.根据权利要求1所述的适应性强的薄煤层采煤机，其特征在于，所述采煤机机体(1)两侧的两个截割滚筒(20)旋转方向相反。
4.根据权利要求1所述的适应性强的薄煤层采煤机，其特征在于，所述驱动部件为摆动油缸(22)，所述摆动油缸(22)的油缸筒铰接在采煤机机体(1)上，摆动油缸(22)的油缸杆端头铰接在纵轴摇臂(21)的后端面上，通过油缸杆的伸缩带动纵轴摇臂(21)以竖直销轴Ⅰ(23)为中心来回摆动。
5.一种适应性强的薄煤层采煤方法，其特征在于，包括如下步骤：
A、截割煤层时将采煤机通过行走部(7)移动到待截割工作面(10)前，驱动摆动油缸(22)动作，由于摆动油缸(22)的油缸筒铰接在采煤机机体(1)上，摆动油缸(22)的油缸杆端头铰接在纵轴摇臂(21)的后端面上，通过油缸杆的伸缩可以带动纵轴摇臂(21)以竖直销轴Ⅰ(23)为中心作摆动，从而改变截割滚筒(20)的截割侧与待截割工作面(10)之间的距离；调节连接伸缩杆(26)的长度，由于连接伸缩杆(26)一端固定在纵轴摇臂(21)中部，另一端固定在横轴摇臂(25)中部，当其长度改变时可以改变横轴摇臂(25)与纵轴摇臂(21)之间的夹角，进而使截割滚筒(20)沿工作面移动，改变采煤机一次截割的宽度d；
B、调节好后操作站(5)驱动回转驱动部件(4)运转，使其带动两侧的截割滚筒(20)转动对煤层进行截割，截割下落的煤块通过落煤挡板(3)的作用落到刮板输送机上被输送出去；
C、在截割过程中当待截割工作面(10)表面凸起或凹陷时，调节摆动油缸(22)的长度，使纵轴摇臂(21)摆动，改变截割滚筒(20)的截割侧与待截割工作面(10)之间的距离，从而适应工作面表面凸起或凹陷的情况；
D、在采煤机行走过程中当一次截割未清理完全时，可以调节连接伸缩杆(26)的长度，使截割滚筒(20)在沿采煤机行走的方向上来回摆动，将未清理的煤块截割下来，采煤机一次行走即可将煤层完全截割，提升了采煤机一次行走的截割率；
E、当待截割工作面(10)表面发生空间起伏变化或在煤岩中夹杂岩石时，可以通过同时调节摆动油缸(22)和连接伸缩杆(26)的长度改变横轴摇臂(25)、纵轴摇臂(21)相对于采煤机机体(1)的位姿，进而改变截割滚筒(20)相对于采煤工作面的空间位置，在垂直于工作面和平行于工作面两个方向上同时对截割滚筒(20)进行调节，使截割滚筒(20)具有多个调节自由度，在截割进行的同时将其调节至需要的位置、适应空间起伏变化和避开岩石。
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