CN202560216U - 一种切割头式短壁大采高采煤机 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种切割头式短壁大采高采煤机，主要包括机身、滑动机构、回转座、切割头式切割装置、永磁电机装煤装置、行走机构、辅助装置、辅助液压系统与电气控制系统；特点是滑动机构安装于机身的采煤工作面一侧，回转座安装在滑动机构的花键轴伸出部分，切割头式切割装置铰接在回转座上；永磁电机装煤装置安装于切割头式短壁大采高采煤机的机头一侧，与机身呈平行方向布置；装煤滚筒靠近采煤工作面一侧布置。它外形体积和重量小，增强了采煤机的适应性，给采煤机的安装与运输创造了便利，特别适用于中、小型煤矿。

Description

一种切割头式短壁大采高采煤机

技术领域

本实用新型属于煤矿井下开采设备，是一种特别适用于中、小型煤矿的切割头式短壁大采高采煤机。

背景技术

目前，对于大、中型煤矿井下开采设备与开采技术，主要有大型电力或液压牵引综合采煤机、运输、液压支架、辅助运输设备等，大型电力或液压牵引综合采煤机。综合采煤机是集截割、装运、行走、操作等功能于一体，主要用于截割任意形状断面的井下煤或半煤岩巷道的综合掘进设备。大、中型煤矿主要以长壁开采工艺为主进行煤炭开采。对于中、小型煤矿，这种大型设备投资很大，该大型设备对于中、小型煤矿煤炭开采工艺也不适合推广使用。

以上所述现有的大型开采设备存在以下问题：

l、投入高，产出比低：采用现有的大型综合机械化采煤方法，设备重、功率大、投入高、产出比低；

2、能耗高：采用目前的综合机械化采煤方法，由于采、装、运煤工艺全部为大功率设备，所以单位采煤能耗高；

3、适应性差：综合机械化采煤对煤层地质条件适应性差，现有综合机械化采煤要求煤层赋存稳定，工作面倾斜长度在80米以上，走向长度一般在500米以上；仓房采燥只适用于小型煤矿和大、中型煤矿的残采；

4、停产搬家时间长和准备工期长：由于普通综合机械化采煤设备多，体积和重量大，搬家时间长，构建一个工作面所需的辅助工程多，所用工期长。

而对于中、小型煤矿的开采普遍采用仓房炮采、短壁悬移顶梁开采、分层综采、放顶煤综采、旺格维利仓采等采煤技术。其开采设备和采煤工艺存在以下问题：

l、回采率低，资源浪费惊人：小型煤矿普遍采用仓房炮采，资源回收率仅在25%左右；大中型矿井采用分层综采和放顶煤综采，工作面资源回收率也仅在70%左右，矿井资源回收率更低，仅仅只有50%左右；

2、效率低：仓房、炮采机械化程度低，用人多，工效低；分层综采、放顶煤工艺复杂，设备多，功率大，效益低；

3、顶板问题：仓房采煤、炮采顶板管理采用点柱支护，支护强度低，顶板管理困难，容易发生顶板事故；

4、采掘比大：分层综采、仓房采煤掘进工程量大，放顶煤综采回收率低，所以采掘比大，容易造成采掘衔接紧张。

发明内容

本实用新型的目的针对中、小型煤矿现有开采设备所存在的问题，提供一种适合于中、小型煤矿，设备结构紧凑，体积和重量小，适应性强，便于安装与运输的切割头式短壁大采高采煤机，同时提供一种可解决现有中、小型煤矿采煤技术存在的四低（资源回收率低、产出比低、块率低、工效低）、三高（高投入、高能耗、高风险）、两长（准备工期长、搬家时间长）、一差（适应性差）等突出问题的一种切割头式短壁大采高采煤机。

为了实现上述目的本实用新型的技术方案是：

一种切割头式短壁大采高采煤机，包括机身l、滑动机构2、回转座3、切割头式切割装置4、永磁电机装煤装置5、行走机构6、辅助装置7、辅助液压系统8与电气控制系统9；所述机身1为长方形箱体结构，所述行走机构6设置在机身的体内与下面，行走机构在工作面刮板输送机上移动行走；所述辅助装置7、辅助液压系统8和电气控制系统9都设置在机身的体内；其特征是：所述滑动机构2安装于机身的采煤工作面一侧，所述回转座3安装在滑动机构2的花键轴232伸出部分，切割头式切割装置4铰接在回转座3上；所述永磁电机装煤装置5安装于切割头式短壁大采高采煤机的机头一侧，与机身呈平行方向布置；装煤滚筒53靠近采煤工作面一侧布置。

所述滑动机构2包括上滑道21、下滑道22、小摇臂23、伸缩油缸24、与油缸底座25；所述上滑道21固定安装在机身1顶部，下滑道22固定安装于机身1下部，上、下滑道都靠近机尾，位于采煤工作面一侧；

所述小摇臂23的上、下两端分别嵌在上、下滑道中，油缸底座25固定安装在机身1顶部，靠近机头与采煤工作面一侧；伸缩油缸24一端通过小摇臂壳体销子243铰接在小摇臂壳体231上，另一端通过油缸底座销子244铰接在油缸底座25上；通过控制伸缩油缸24的行程，来推动小摇臂23在滑道内滑动。

所述小摇臂23由小摇臂壳体231、花键轴232、转臂233、轴承234、回转油缸235组成，小摇臂壳体231为整体箱型结构，上、下两端分别嵌在上、下滑道中，轴承234安装在小摇臂壳体231内部的轴承座中，花键轴232由轴承234支撑，有花键的部分伸出小摇臂壳体231与回转座3联接；两轴承234中间装有转臂233，通过平键与花键轴232联接，转臂233和花键轴232能够同时旋转。转臂233呈菱形，两端设有油缸铰接耳236，小摇臂壳体231内部左侧设有油缸铰接耳237；回转油缸235一端通过转臂销子238铰接在转臂233上，另一端通过小摇臂销子239铰接小摇臂壳体231上。两根回转油缸235上下布置，一推一拉，共同推动转臂233在竖直平面内转动，同时带动花键轴232旋转；

所述回转座3固定安装在小摇臂壳体231中伸出的花键轴232上，其内圈也设置有花键，能够与花键轴232一起旋转。

所述切割头式切割装置4由架体41、截割电机42、离合装置43、减速机构44、悬臂段45与截割滚筒46组成；所述截割电机42固定安装在架体41上，离合装置43设在截割电机42与减速机构44之间，悬臂段45安装在减速机构44上，悬臂段45末端转动联接有截割滚筒46；

所述截割滚筒46的割刀呈螺旋布置并装在截割滚筒上，在截割滚筒内装有喷水管纽，并在截割滚筒设有喷水口，喷水口与喷水管组连接；截割电机42提供动力，通过减速机构44和悬臂段45带动截割滚筒46进行截割煤体；

所述摆动油缸33一端通过回转座销子32铰接于回转座上，另一端通过架体销子34铰接于切割头式切割装置的架体41上。

所述永磁电机装煤装置包括连接臂51、永磁电机52、装煤滚筒53、升降油缸54等；所述连接臂51通过销子511铰接在采煤机机身靠近机头一侧，所述升降油缸54一端通过销子541铰接在连接臂51上，另一端通过销子542铰接在采煤机机身上，通过调整升降油缸54的行程来控制装煤装置5的卧底量；

所述永磁电机52由转子521与定子522两部分组成，内部结构为定子522并与连接臂51固定安装在一起，外部为转子521并与装煤滚筒53固定联接在一起；通过永磁电机52外部旋转带动装煤滚筒53旋转。

本实用新型提供的切割头式短壁大采高采煤机与现有的采煤机相比较，具有突出的实质性特点和显著效果是：

l、采用掘进机截割装置进行割煤装煤，采用采煤机牵引装置进行行走。它集和掘进机与采煤机的优点，外形体积和重量小，增强了采煤机的适应性，给采煤机的安装与运输创造了便利。

2、采用低速永磁电机装煤装置，省去了传统摇臂中的减速机构，避免了目前摇臂经常出现的故障，体积小、发热小，损失功率小，方便控制。

3、采用切割头式切割装置进行割煤装煤，螺旋切割头可实现上下左右摆动，使采煤机的循环步距增加至1.5米，大大提高了出煤量。

4、设备能耗低，配备一套综采工作面设备装机总功率仅为600kw左右。

5、适应性强：适用多种倾斜长度的工作面，适用长度为10-200米。现有大部分煤田的大、中、小型煤矿皆可采用该技术。

总之，本实用新型可解决现有中、小型煤矿采煤技术存在的四低（资源回收率低、产出比低、块率低、工效低）、三高（高投入、高能耗、高风险）、两长（准备工期长、搬家时间长）、一差（适应性差）等突出问题，为中小型煤矿实现综合机械化采煤提供了成套采煤装备。

附图说明

图1是一种切割头式短壁大采高采煤机主视图。

图2是一种切割头式短壁大采高采煤机俯视图。

图3是一种切割头式短壁大采高采煤机左视图。

图4是一种切割头式短壁大采高采煤机滑动机构主视图。

图5是一种切割头式短壁大采高采煤机滑动机构俯视图。

图6是一种切割头式短壁大采高采煤机切割头式切割装置主视图。

图7是一种切割头式短壁大采高采煤机永磁电机装煤装置俯视图。

具体实施方式

以下结合附图进行本实用新型的具体实施方式详细说明：

一、本实用新型的一种切割头式短壁大采高采煤机的结构

如图l至图7所示，本实用新型的一种切割头式短壁大采高采煤机，切割头式切割装置采用的是掘进机式的切割装置，为电牵引、电拖动切割头、液压传动改变切割头式切割装置俯仰角和向工作面内外摆动角；装煤装置为永磁电机驱动装煤滚筒的机电液一体化采煤机。

一种切割头式短壁大采高采煤机，包括机身l、滑动机构2、回转座3、切割头式切割装置4、永磁电机装煤装置5、行走机构6、辅助装置7、辅助液压系统8和电气控制系统9；所述的机身1为长方形箱体结构，滑动机构2安装于机身的采煤工作面一侧，回转座3安装在滑动机构2的花键轴232伸出部分，切割头式切割装置4铰接在回转座3上；行走机构6设置在机身的体内与下面；永磁电机装煤装置5安装于切割头式短壁大采高采煤机的机头一侧，与机身呈平行方向布置，装煤滚筒53靠近采煤工作面一侧布置；所述的辅助装置7、辅助液压系统8和电气控制系统9都设置在机身的体内；切割头式矩壁采煤机的行走机构在工作面刮板输送机上移动行走。其中：

1、滑动系统

如图1至图5所示，所述滑动机构2包括上滑道21、下滑道22、小摇臂23、伸缩油缸24、与油缸底座25；所述上滑道21固定安装在机身1顶部，下滑道22固定安装于机身1下部，上、下滑道都靠近机尾，位于采煤工作面一侧；所述小摇臂23的上、下两端分别嵌在上、下滑道中，小摇臂23靠近机头侧设有伸缩油缸的铰接耳241。油缸底座25固定安装在机身1顶部，靠近机头与采煤工作面一侧；伸缩油缸24一端通过小摇臂壳体销子243铰接在小摇臂壳体231上的伸缩油缸的铰接耳241，另一端通过油缸底座销子244铰接在油缸底座25上；通过控制伸缩油缸24的行程，来推动小摇臂23在滑道内滑动。

所述小摇臂23，由小摇臂壳体231、花键轴232、转臂233、轴承234、回转油缸235组成，小摇臂壳体231为整体箱型结构，上、下两端分别嵌在上、下滑道中，轴承234安装在小摇臂壳体231内部的轴承座中，花键轴232由轴承234支撑，有花键的部分伸出小摇臂壳体231与回转座3联接。两轴承234中间装有转臂233，通过平键与花键轴232联接，转臂233和花键轴232可以同时旋转。转臂233呈菱形，两端设有油缸铰接耳236，小摇臂壳体231内部左侧设有油缸铰接耳237。回转油缸235一端通过转臂销子238铰接在转臂233上，另一端通过小摇臂销子239铰接小摇臂壳体231上。两根回转油缸235上下布置，一推一拉，共同推动转臂233在竖直平面内转动，同时带动花键轴232旋转。

所述回转座3固定安装在小摇臂壳体231中伸出的花键轴232上，其内圈也设置有花键，可以和花键轴232一起旋转。回转座3上设有与切割头式切割装置联接的铰接耳31，还有与摆动油缸联接的铰接耳32。

2、截割系统

如图1至图3所示，所述切割头式切割装置4由架体41、截割电机42、离合装置43、减速机构44、悬臂段45、截割滚筒46组成；所述截割电机42固定安装在架体41上，离合装置43设在截割电机42与减速机构44之间，悬臂段45安装在减速机构44上，悬臂段45末端转动联接有截割滚筒46；所述截割滚筒46的割刀呈螺旋布置并装在截割滚筒上，在截割滚筒内装有喷水管纽，并在截割滚筒设有喷水口，喷水口与喷水管组连接。截割电机42提供动力，通过减速机构44和悬臂段45带动截割滚筒46进行截割煤体；所述架体41上设有摆动油缸铰接耳411，摆动油缸33一端通过回转座销子32铰接于回转座上，另一端通过架体销子34铰接于切割头式切割装置的架体41上。

通过控制摆动油缸33伸缩来调整切割头式切割装置向煤壁侧摆动，截割内侧煤体。

通过控制小摇臂23装置内的回转油缸235伸缩，可以推动转臂233带动花键轴232和回转座3，进而带动切割头式切割装置4在竖直平面内转动；通过控制摆动油缸33伸缩，可以控制切割头式切割装置4向煤壁侧摆动，截割内侧煤体。

当机组运行至机头时，伸缩油缸24将滑动机构2推移至最前方，旋转油缸235将截割滚筒46转动到最下方，可以完成机头卧底；当机组运行至机尾时，伸缩油缸24将滑动机构2推移至最后方，可以实现机尾顺槽直接进刀。

3、装煤装置

如图1至图3、图6、图7所示，所述永磁电机装煤装置包括连接臂51、永磁电机52、装煤滚筒53、升降油缸54等；所述连接臂51通过销子511铰接在采煤机机身靠近机头一侧，其连接臂51上设有升降油缸铰接耳512，沿机身机头方向靠近煤壁侧还设有升降油缸铰接耳11；所述升降油缸54一端通过销子541铰接在连接臂51的升降油缸铰接耳512上，另一端通过销子542铰接在采煤机机身上的升降油缸铰接耳11。通过调整升降油缸54的行程来控制装煤装置5的卧底量；所述永磁电机52由转子521与定子522两部分组成，内部结构为定子522并与连接臂51固定安装在一起，外部为转子521并与装煤滚筒53固定联接在一起；通过永磁电机52外部旋转带动装煤滚筒53旋转。实现装煤功能。

4、行走机构

又如图l到图3所示，行走机构包括牵引电动机、齿轮传动装置、行走箱和行走齿轮；牵引电动机连接齿轮传动轴组并装于机身内，行走箱和行走齿轮位于工作面的支架侧的机身下面，并安装在工作面刮板输送机的行走齿条的上方，通过齿轮传动装置把牵引电动机的动力传至行走齿轮，使切割头式短壁大采高采煤机的在工作面刮板输送机上移动行走。

5、辅助装置

辅助装置包括拖缆装置和喷雾冷却系统。所述的拖缆装置位于切割头式短壁大采高采煤机的机身后部，用于连接切割头式短壁大采高采煤机供电电缆；所述的喷雾冷却系统位于切割头式短壁大采高采煤机的摇臂顶部，割煤过程中喷雾系统可降低工作面空气中的煤尘含量，减少煤尘对职工身体的危害，同时冷却系统可对切割头式短壁大采高采煤机的电机系统进行冷却，降低电机系统损耗率。

6、液压系统

液压系统包括油箱、油泵、各个油钮和控制阀等。液压系统的油箱和油泵位于采煤机机身中的后部，为切割头式短壁大采高采煤机各个工作机构的旋转、摆动提供动力。

7、电气控制系统：

电气控制系统包括变频器、电控箱。变频器、电控箱装于切割头式短壁大采高采煤机的机身内。切割头式短壁大采高采煤机中旋转传动机构可使切割臂上下旋转；切割臂可向工作面内外摆动。

二、本实用新型切割头式短壁大采高采煤机的工作方式

该切割头式短壁大采高采煤机在割煤和退机的过程中用永磁电机装煤装置将工作面的落煤装入工作面刮板输送机，通过刮板输送机运往顺槽皮带。切割头式短壁大采高采煤机在割煤过程中，该切割头式短壁大采高采煤机切割装置的切割头，割煤从机尾顺槽进刀，切割头向工作面煤壁伸入1.5米进行左右摆动对工作面底部煤体进行切割，截割高度800毫米；再进行上下摆动切割，截深800毫米，靠近该切割头式短壁大采高采煤机的机身处的700毫米未切割的煤壁受到顶板压力和煤体本身的自重作用自行垮落，未跨落的煤壁再进行左右摆动切割；割煤过程中采煤机向前移动行走；永磁电机装煤装置将切割落煤装入工作面刮板输送机；

待切割头式短壁大采高采煤机割煤至机头后，进行退机工序，退机过程中，永磁电机装煤装置对工作面剩余浮煤装入工作面刮板输送机，同时工作面液压支架跟机进行拉架，对工作面顶板及时进行支护；

待切割头式短壁大采高采煤机退机至机尾时，拉架工序同时结束，工作面进行整体推溜工序，将工作面刮板输送机推至煤壁，将该切割头式短壁大采高采煤机推至工作面机尾顺槽内，完成一个完整的割煤循环工艺。

Claims (5)

1.一种切割头式短壁大采高采煤机，包括机身（l）、滑动机构（2）、回转座（3）、切割头式切割装置（4）、永磁电机装煤装置（5）、行走机构（6）、辅助装置（7）、辅助液压系统（8）与电气控制系统（9）；所述机身为长方形箱体结构，所述行走机构设置在机身的体内与下面，行走机构在工作面刮板输送机上移动行走；所述辅助装置、辅助液压系统和电气控制系统都设置在机身的体内；其特征是：所述滑动机构安装于机身的采煤工作面一侧，所述回转座安装在滑动机构的花键轴伸出部分，切割头式切割装置铰接在回转座上；所述永磁电机装煤装置安装于切割头式短壁大采高采煤机的机头一侧，与机身呈平行方向布置；永磁电机装煤装置的装煤滚筒靠近采煤工作面一侧布置。

2.根据权利要求1所述的一种切割头式短壁大采高采煤机，其特征是：所述滑动机构包括上滑道（21）、下滑道（22）、小摇臂（23）、伸缩油缸（24）、与油缸底座（25）；所述上滑道固定安装在机身（1）顶部，下滑道固定安装于机身下部，上、下滑道都靠近机尾，位于采煤工作面一侧；

所述小摇臂的上、下两端分别嵌在上、下滑道中，油缸底座固定安装在机身顶部，靠近机头与采煤工作面一侧；伸缩油缸一端通过小摇臂壳体销子（243）铰接在小摇臂壳体（231）上，另一端通过油缸底座销子（244）铰接在油缸底座上；通过控制伸缩油缸的行程，来推动小摇臂在滑道内滑动。

3.根据权利要求2所述的一种切割头式短壁大采高采煤机，其特征是：所述小摇臂由小摇臂壳体（231）、花键轴（232）、转臂（233）、轴承（234）、回转油缸（235）组成，小摇臂壳体为整体箱型结构，上、下两端分别嵌在上、下滑道中，轴承安装在小摇臂壳体内部的轴承座中，花键轴由轴承支撑，有花键的部分伸出小摇臂壳体与回转座（3）联接；两轴承中间装有转臂，通过平键与花键轴联接，转臂和花键轴能够同时旋转；转臂呈菱形，两端设有油缸铰接耳（236），小摇臂壳体231内部左侧设有油缸铰接耳（237）；回转油缸一端通过转臂销子（238）铰接在转臂上，另一端通过小摇臂销子（239）铰接小摇臂壳体上；两根回转油缸上下布置，一推一拉，共同推动转臂在竖直平面内转动，同时带动花键轴旋转；所述回转座（3）固定安装在小摇臂壳体中伸出的花键轴上，其内圈也设置有花键，能够与花键轴一起旋转。

4.根据权利要求1所述的一种切割头式短壁大采高采煤机，其特征是：所述切割头式切割装置由架体（41）、截割电机（42）、离合装置（43）、减速机构（44）、悬臂段（45）与截割滚筒（46）组成；所述截割电机固定安装在架体上，离合装置设在截割电机与减速机构之间，悬臂段安装在减速机构上，悬臂段末端转动联接有截割滚筒；

所述截割滚筒的割刀呈螺旋布置并装在截割滚筒上，在截割滚筒内装有喷水管纽，并在截割滚筒设有喷水口，喷水口与喷水管组连接；截割电机提供动力，通过减速机构和悬臂段带动截割滚筒进行截割煤体；

所述摆动油缸一端通过回转座销子（32）铰接于回转座上，另一端通过架体销子（34）铰接于切割头式切割装置的架体上。

5.根据权利要求1所述的一种切割头式短壁大采高采煤机，其特征是：所述永磁电机装煤装置包括连接臂（51）、永磁电机（52）、装煤滚筒（53）、升降油缸（54）等；所述连接臂通过销子（511）铰接在采煤机机身靠近机头一侧，所述升降油缸一端通过销子（541）铰接在连接臂上，另一端通过销子（542）铰接在采煤机机身上，通过调整升降油缸的行程来控制装煤装置的卧底量；

所述永磁电机由转子（521）与定子（522）两部分组成，内部结构为定子（522）并与连接臂固定安装在一起，外部为转子（521）并与装煤滚筒固定联接在一起；通过永磁电机外部旋转带动装煤滚筒旋转。

Images