CN1888389B - 掏槽式截割提高块煤率的采煤方法及专用大截距采煤滚筒 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种掏槽式截割提高块煤率的采煤方法及专用大截距采煤滚筒，专用大截距采煤滚筒含有端盘、筒体、螺旋叶片、齿座和截齿，螺旋叶片上的截齿的截线距为100～250mm，螺旋叶片上设置有一定数量的截线，每一条截线设置有2～4个截齿，截齿形成顺序截割，截齿的长度≥100mm，且在滚筒轴线方向均为90°布置。相邻截齿的截线距相同或不同。本发明主要适用于煤的硬度小于1.5的软质煤层中，通过增加螺旋滚筒截齿的截距，改变截齿的配置数量和排列顺序，形成掏槽式切割，由于截齿截距大，相邻截齿截割影响小，截齿在煤壁上截成多条沟槽，并且每条截线上的截齿重复截割，使沟槽加深，在截齿的涨裂作用下，截齿间煤体沿裂隙方向破碎，在两截齿间能够产生大块煤，从而增加了块煤粒径，提高了块煤率。

Description

掏槽式截割提高块煤率的采煤方法及专用大截距采煤滚筒

一、技术领域：本发明涉及一种综采工作面提高块煤率的采煤方法及采煤设备，特别是涉及一种掏槽式截割提高块煤率的采煤方法及专用大截距采煤滚筒。

二、背景技术：目前国内普遍采用滚筒式采煤机割煤。采煤机滚筒是一个带有螺旋叶片的圆柱体，由端盘、筒体、螺旋叶片、齿座和截齿组成。截齿装在焊于端盘和螺旋叶片的齿座中，参照图1。工作时滚筒转动并作径向移动，截割破碎煤炭，再由螺旋叶片把煤沿滚筒的轴线方向推运出来，装进工作面运输机。

滚筒上截齿的配置非常重要，直接影响滚筒截割过程中截齿的切屑厚度与切屑面积、截齿的受力状况、滚筒的工作性能、采出的块煤率及单位能耗等。但是截齿的排列无法用一、二种或三、四种形式予以模式化，因为它不仅取决于煤质条件，而且还取决于采煤机的牵引速度及滚筒的转速等因素。

截齿配置图说明滚筒上截齿的配置情况，它是滚筒截齿齿尖所在圆柱面的展开图，如图2所示。倾斜直线表示螺旋叶片，竖直直线表示齿尖的运动轨迹(截线)；相邻直线的间距就是截距(也称截线距)。黑点表示截齿的齿尖，箭头表示滚筒转向。图3是对应的截齿截割断面图。图2中，每个叶片上安装7个截齿，截线距为23mm，一线一齿；图3中，A1～A7；B1～B7；C1～C7，分别为三条叶片上1～7号截齿的截割断面形状。目前，在采煤机滚筒设计上，截齿的配置及排列方式普遍遵守以下原则：

(1)单齿的切屑厚度应达到30～80mm；

(2)单齿的切屑断面积应达到15～50cm²；

(3)由煤壁向采空区单齿的切屑断面积应逐步增加；同一截线的各截齿的切屑断面积应近似相等；

(4)端盘与叶片过渡区的单齿切屑断面积同左右相邻截线单齿的切屑断面积相比，不应相差太大，即应平缓过渡；

(5)各截齿的切屑断面形状应尽可能呈四边形。

上述截齿配置方式有一个共同特点：就是截线多、截距小，单齿切屑断面的大小决定块煤的大小。在提高块煤率方面存在以下问题：

(1)这种排列方式属于完全切割，截线多、截齿多、截线距小，截线距一般在20～80mm之间。截齿的切屑断面呈鱼鳞状，断面大小决定块煤大小，对于煤质较硬的地质条件，截割块煤多，块度均匀，比较适用。但对于煤质较软的地质条件，截割的块度小，不适用。

(2)块煤率受采煤机牵引速度和滚筒转速影响较大。图3所示的切屑断面图是理想的断面，截割断面随着牵引速度的改变而改变。滚筒转速越高，牵引速度越低，切屑厚度越小，块煤率越低。

(3)截齿数量多，没有充分利用煤层的节理和构造，煤尘大，能耗高。

块煤率是煤矿企业的一个重要经济技术指标。由于煤质的性质不同，块煤产出率也不同。煤质硬易产出块煤，且不宜破碎。而煤质软，不易产出块煤，在运输过程中又极易破碎，因此，必须千方百计出块煤，出大块煤。

在煤质较软的煤体中，由于煤质软，截割阻力小，滚筒截割平稳，能耗低，所以，提高块煤率应是滚筒设计的主要目标。

三、发明内容：

本发明的目的：克服现有技术的缺陷，提供一种适用于软质煤层的、能够增加块煤粒径和提高块煤率的掏槽式截割提高块煤率的采煤方法，并且同时提供一种结构简单、使用上述方法的采煤机的专用大截距采煤滚筒。

本发明的技术方案：一种掏槽式截割提高块煤率的采煤方法，它采用滚筒式采煤机切割煤层，滚筒转动并作径向移动截入煤层，截齿将煤截割破碎，再由螺旋叶片把煤块沿滚筒的轴线方向推运出来，装入刮板运输机送出工作面，其中，在煤的硬度小于1.5的软质煤层中，截齿在煤层壁上掏挖出间距为100～250mm的沟槽，这样使相邻截齿截割的相互影响小，随着滚筒做径向移动，每条截线上的截齿重复截割，使煤层沟槽加深，达到一定深度后，在截齿的涨裂作用下，煤层沟槽间的煤体沿裂隙方向破碎，从而增加块煤粒径，提高块煤率。

所述煤层沟槽之间的距离相同或不同，所述煤层沟槽的有效深度为70～200mm，其宽度与截齿的直径相匹配，从而增加块煤粒径，提高块煤率。

一种所述掏槽式截割提高块煤率的采煤方法的专用大截距采煤滚筒，它含有端盘、筒体、螺旋叶片、齿座和截齿，端盘和螺旋叶片上分别设置有齿座，所述齿座中安装有截齿，所述螺旋叶片上的截齿的截线距为100～250mm。

所述筒体宽度为600mm时，所述螺旋叶片上设置有2～4条截线，并且每一条截线设置有2～4个截齿，所述截齿形成顺序截割，所述截齿为镐形长截齿，其长度≥100mm，并且截齿在滚筒轴线方向全部为90°布置；所述筒体宽度变化时，所述螺旋叶片上的截线数相应增加或减少。

所述相邻截齿的截线距相同或不同。

所述螺旋叶片为二头螺旋，或为三头螺旋，或为四头螺旋，或为四头以上螺旋。

本发明的有益效果：

1.本发明的方法主要是在煤的硬度小于1.5的软质煤层中，通过增加螺旋滚筒截齿的截距，改变截齿的配置数量和排列顺序，形成掏槽式切割，滚筒在旋转过程中，截齿切入煤体，由于截齿截距大，相邻截齿截割影响小，截齿在煤壁上截成多条沟槽，随着滚筒做径向移动，每条截线上的截齿重复截割，沟槽加深，在截齿的涨裂作用下，截齿间煤体沿裂隙方向破碎，在两截齿间能够产生大块煤，从而增加了块煤粒径，提高了块煤率。

2.本发明的滚筒转速和采煤机的牵引速度对块煤率影响小，另外，截齿不受侧向力，滚筒工作平稳，震动小，降低噪音，改善工作条件，并且减少煤块的震动，相应提高块煤率；其截齿数量少，产生的煤尘小，改善工作条件，减少煤尘病的发生；其能耗低，有效地提高企业的经济效益。

3.本发明的滚筒结构简单，只需在现有螺旋滚筒的基础上，改变叶片截齿(包括齿座)的排列布置方式，滚筒形状、联接方式、端盘截齿布置方式和滚筒转速等参数条件保持不变，滚筒保持了现有螺旋滚筒的外形结构和基本功能，因此加工制造比较方便。

4.本发明采用大合金头高强度镐形圆柱长截齿或特制专用长截齿，更能增加截槽深度，同时防止突出煤体刮碰叶片，使用效果更佳。

5.本发明的截线距可以根据所需块度、滚筒宽度和煤质软硬程度进行选择设计，煤质软，截距大，煤质硬，截距小。

6.本发明使用范围广，能够形成多种规格，有效地提高了块煤率，并降低能耗，具有较好的社会和经济效益。

四、附图说明：

图1是专用大截距采煤滚筒的结构示意图

图2是现有技术的采煤滚筒叶片截齿配置图

图3是现有技术的采煤滚筒叶片截齿截割断面图

图4是图1所示专用大截距采煤滚筒叶片截齿配置图

图5是图1所示专用大截距采煤滚筒叶片截齿截割断面图。

图中：1-螺旋滚筒、2-端盘、3-筒体、4-螺旋叶片、5-齿座、6-镐形圆柱截齿、7-煤体、8-截线、9-截槽、10-裂隙。

五、具体实施方式：

实施例一：参见图1、图4和图5，图中，专用大截距采煤滚筒的螺旋滚筒1的筒体3的外表面分别设置有端盘2和螺旋叶片4，并且端盘2和螺旋叶片4上分别设置有齿座5(可采用焊接的方式)，所述齿座5中安装有截齿6(截齿6与齿座5为活动连接，能够拆装、更换)。

滚筒落煤主要依靠螺旋叶片4上的截齿6，这部分截齿6承担的落煤量占整个滚筒落煤量的80％以上，因此，本发明的改进主要针对螺旋叶片4上的截齿6而言，对于端盘2上的截齿6的配置，可延用传统方式，在此不做讨论说明。

螺旋叶片4的头数为三头螺旋，沿圆周均布，筒体3的宽度为600mm，此时螺旋叶片4上设置有四条截线8，每一条截线8上设置有三个截齿6，并且截齿6形成顺序截割，截齿6为镐形圆柱截齿或特制专用长截齿，其长度≥100mm(其具体值可以为120mm或140mm或160mm，根据情况确定，不详述)，并且截齿6在滚筒轴线方向全部为90°布置。螺旋叶片4上相邻截齿6的截线距不相同，图中显示，截线距分别为100mm、122mm、142mm和162mm不等截距排列。图5中，A1～A4；B1～B4；C1～C4，分别为三条螺旋叶片4上1～4号截齿6的截槽断面形状。随着滚筒做径向移动，每条截线上的截齿6重复截割，使煤体1上的沟槽(即截槽9)加深，在截齿6的涨裂作用下，截齿6间煤体沿裂隙10的方向破碎，从而增加块煤粒径，提高块煤率。煤层沟槽的有效深度为70～200mm。

如果筒体3的宽度采用700mm、800mm、1000mm时，螺旋叶片4上的截线数相应增加，不一一详述。

本实施例主要是在煤的硬度小于1.5的软质煤层中，螺旋滚筒安装在采煤机上，通过增加螺旋滚筒截齿的截距，改变截齿的配置数量和排列顺序，形成掏槽式切割，滚筒在旋转过程中，截齿切入煤体，由于截齿截距大，相邻截齿截割影响小，截齿在煤壁上截成多条沟槽，随着滚筒做径向移动，每条截线上的截齿重复截割，沟槽加深，在截齿的涨裂作用下，截齿间煤体沿裂隙方向破碎，在两截齿间能够产生大块煤，从而增加了块煤粒径，提高了块煤率。

它只需在现有螺旋滚筒的基础上，改变叶片截齿(包括齿座)的排列布置方式，滚筒形状、联接方式、端盘截齿布置方式和滚筒转速等参数条件保持不变，滚筒保持了现有螺旋滚筒的外形结构和基本功能，并且整个采煤机的落煤、运煤、动力传动等都基本相同，不详述。

实施例二：本实施例与实施例一基本相同，相同之处不重述，不同之处在于：相邻截齿采用等截线距分布，截线距可以根据所需块度、滚筒宽度和煤质软硬程度进行选择设计，煤质软，截距大，煤质硬，截距小，其截线距均为200mm，或为120mm，或为170mm，或为200mm，或为240mm，根据情况确定，不一一详述。

实施例三：本实施例与实施例一或实施例二基本相同，相同之处不重述，不同之处在于：螺旋叶片4的头数为双头螺旋，沿圆周均布，螺旋叶片4上设置有三条截线8，每一条截线8上设置有两个截齿6，并且截齿6形成顺序截割，截齿6为镐形圆柱截齿或特制专用长截齿，其长度≥100mm，并且截齿6在滚筒轴线方向全部为90°布置。相邻截齿的截线距相同或不同。

实施例四：本实施例与实施例一或实施例二基本相同，相同之处不重述，不同之处在于：螺旋叶片4的头数为四头螺旋，螺旋叶片4上设置有三条截线8，每一条截线8上设置有四个截齿6，并且截齿6形成顺序截割，截齿6为镐形圆柱截齿或特制专用长截齿，其长度≥100mm，并且截齿6在滚筒轴线方向全部为90°布置。相邻截齿的截线距相同或不同。

改变螺旋叶片的数量、改变螺旋叶片上截线和截齿的数量和截线距、以及改变截齿的长度、改变筒体的宽度能够组成多个实施例，均为本发明的常见变化范围，在此不一一详述。

Claims (7)

1.一种掏槽式截割提高块煤率的采煤方法，它采用滚筒式采煤机切割煤层，滚筒转动并作径向移动截入煤层，截齿将煤截割破碎，再由螺旋叶片把煤块沿滚筒的轴线方向推运出来，装入刮板运输机送出工作面，其特征是：在煤的硬度小于1.5的软质煤层中，截齿在煤层壁上掏挖出间距为142～250mm的沟槽，这样使相邻截齿截割的相互影响小，随着滚筒做径向移动，每条截线上的截齿重复截割，使煤层沟槽加深，达到一定深度后，在截齿的涨裂作用下，煤层沟槽间的煤体沿裂隙方向破碎，从而增加块煤粒径，提高块煤率；所述煤层沟槽的有效深度为70～200mm，其宽度与截齿的直径相匹配。

2.根据权利要求1所述的掏槽式截割提高块煤率的采煤方法，其特征是：所述煤层沟槽之间的距离相同或不同。

3.一种权利要求1所述掏槽式截割提高块煤率的采煤方法的专用大截距采煤滚筒，含有端盘、筒体、螺旋叶片、齿座和截齿，端盘和螺旋叶片上分别设置有齿座，所述齿座中安装有截齿，其特征是：所述螺旋叶片上的截齿的截线距为142～250mm；所述筒体宽度为600mm时，所述螺旋叶片上设置有2～4条截线，并且每一条截线设置有2～4个截齿，所述截齿形成顺序截割。

4.根据权利要求3所述的专用大截距采煤滚筒，其特征是：所述截齿为镐形长截齿，其长度≥100mm，并且截齿在滚筒轴线方向全部为90°布置；所述筒体宽度变化时，所述螺旋叶片上的截线数相应增加或减少。

5.根据权利要求3或4所述的专用大截距采煤滚筒，其特征是：所述相邻截齿的截线距相同或不同。

6.根据权利要求5所述的专用大截距采煤滚筒，其特征是：所述螺旋叶片为二头螺旋，或为三头螺旋，或为四头螺旋，或为四头以上螺旋。

7.根据权利要求3或4所述的专用大截距采煤滚筒，其特征是：所述螺旋叶片为二头螺旋，或为三头螺旋，或为四头螺旋，或为四头以上螺旋。

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