淮南矿业（集团）设备租赁有限责任公司 安徽省淮南市 232000
摘要：本设计的主要目的是为了解决大倾角俯采工作面开采中采煤机俯采过程中重心偏向煤壁侧、刮板输送机推溜易向煤壁侧侧翻，造成部件损坏、推溜困难等问题。采取对采煤机和刮板输送机部件的优化设计，从而解决了设备在大倾角俯采中的技术难题，减小了俯斜开采对设备性能的影响。
关键词：俯斜开采、改进设计、选型配套、经济效益
1 前言
大倾角俯采工作面开采在技术方面存在一系列的难题，尤其是采煤机俯采过程中重心偏向煤壁侧，造成采煤机的导向滑靴、齿轨轮、支撑滑靴磨损严重，装煤效果差，刮板输送机推溜易向煤壁侧侧翻，推溜困难。为解决这一难题，经过集团公司组织调研和技术论证，在采煤机和刮板输送机局部结构进行优化设计，在淮南矿业集团谢桥矿1312（3）工作面进行应用，取得了良好的使用效果。
2 煤矿俯采工作面存在的问题
2.1 由于采煤机有向煤壁倾斜的趋势，带动刮板机也有前倾趋势，刮板机与液压支架不在一个平面上，造成液压支架推移梁弯曲或者损坏。
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2.2 采煤机牵引部支撑滑靴及行走箱导向滑靴是采煤机重力支撑的重要零件。在工况复杂的采煤工作面上，整个采煤机的重量通过支撑滑靴及导向滑靴传递到刮板机铲煤板上, 滑靴主要承受压力。同时还承担着采煤机在工作过程中来自煤壁的横向力及行走过程中的阻力。当采煤机重心偏向煤壁，侧滑力过大，导向滑靴与刮板机销轨、平滑靴与刮板机溜槽槽帮相互摩擦，造成导向滑靴、平滑靴加快磨损断裂，导向滑靴包不住齿轨时就会发生采煤机掉道事故。同时采煤机行走齿轮与刮板机销轨啮合性降低，行走齿轮加快磨损损坏。
2.3 刮板机推移时翻向煤壁，大量余煤被挤在刮板机溜槽下面，造成刮板机溜槽上漂和推移不到位，装煤效果差。
3 适应性结构改进设计方案
3.1 采煤机结构改进设计
3.1.1 采用增厚支撑滑靴，在不影响工作面卧底的情况下，对支撑组件比正常滑靴加高50mm，使采煤机机身回摆3°，平滑靴与刮板机槽帮之间的间隙由45mm减少至40mm，降低了平滑靴的受力，耐磨层采用瑞典HARDOX450耐磨钢板，延长平滑靴的使用寿命。
3.1.2 导向滑靴采取俯采特殊设计，整体式结构，提高导向滑靴的强度，耐磨层采用信铬钢，与销排的配套间隙预留在上部和煤壁侧。
3.1.3 采煤机导向滑靴进行加强设计，行走轮节距由126mm升级为151mm，增加行走部的强度，延长行走部的使用寿命；采煤机采空侧加配重，改进采煤机整体重心尽量靠近采空侧；同时改进进行走轮材质，提高行走轮强度，延长行走部的使用寿命。
3.1.4根据工作面俯采角度，对采煤机重心进行合理设计，在采空侧的机身上部增加配重，使煤机重心尽量移向老塘侧，达到重量平衡、几何平衡。
3.2 刮板输送机结构改进设计
3.2.1 采用锻造销轨，热处理工艺提高，节距由126mm升级为151mm，相应增加了分度圆齿厚，增强了齿根强度，增加了有效牵引力，提高了弯曲强度，提高了传动的安全性。增加行走轮和销排的啮合强度。销轨两端做倒角处理，保证导向滑靴在两销排接头处顺利过渡。可以有效的提高销轨对大倾角工作面适应性与可靠性。
3.2.2 改进刮板机推移耳座腰形销孔结构，在中部槽推移耳孔位置增加了限位销，降低推移点位置，使液压支架在俯采情况下，推移杆固定在中部槽长圆孔下孔位置，保证刮板输送机推移点始终在下部，避免了由于推移杆顶到长圆孔上孔位置而造成中部槽在推溜过程中扎底或向煤壁翻转。
3.2.3 增加铲煤板宽度，将原铲煤板宽度295mm增加至345mm，防止采煤机平滑靴掉道事故。
3.2.4齿轨座向老塘侧平移30mm，将采煤机重心向老塘侧移动。
4 应用效果
4.1 使用条件
谢桥矿1312（3）工作面可采倾斜长600m，工作面为刀把子工作面，其中上段162m面长为100m，下段438m面长为222m，平均采高按3.5m，煤层容重1.38吨/m3，可采出量71.23万吨。平均倾角12.5°，俯采角度13°。工作面煤层较稳定，沿顺槽方向煤层底板起伏较大。
4.2 生产情况
该工作面自2017年3月初开始进行联合调试试生产，7月收作，累计产量70.94万吨。4月30日创造日产1.41万吨，5月月产达到30.28万吨，较原计划月产10万吨，提高20.28万吨，获得良好的经济效益。
5 结论
通过以上技术改进，该面采煤机俯采效果良好，齿轨轮、滑靴磨损较小，工作面刮板机输送机等设备运行稳定。在工作面俯采角度不超过15°的情况下能够确保刮板输送机正常推溜，拉架，保证了俯采工作面的高产高效。该面的成功回采，为集团公司大倾角俯采工作面提供坚实的技术支持，坚定了各类煤柱回采的信心，为稳定矿井产量，提高资源回采率，具有重大推广意义。
随着集团公司开采逐步向深部延伸，煤层覆存条件更加复杂，采煤机作为煤矿生产系统最前端设备，不但生产能力要满足矿井设计要求，还必须能适应复杂多变的地质条件。采煤机牵引性能，一方面与采煤机机身重量过重有关，另一方面是由于采煤机牵引力输出过小有关。然而，采煤机设计牵引力与刮板输送机销排也有密切的关系。151mm节距行走轮和销排与现有126mm节距系统相比，齿厚显著增加，因而轮齿的根部弯曲强度增加，提高了许用牵引力，从而使得采煤机可以通过增加牵引力输出的方式实现采煤机性能的稳定，提高采煤机的牵引能力。此次采煤机齿轨轮与刮板输送机销轨节距的成功升级，对减少和降低齿轨轮和销轨损坏程度提供有力验证，齿轮的有效啮合充分发挥了采煤机的牵引能力，为集团公司以后设备选型配套提供科学依据。
论文作者:王李刚
论文发表刊物:《科学与技术》2019年第07期
论文发表时间:2019/9/3
标签：工作面论文; 采煤机论文; 板机论文; 导向论文; 输送机论文; 倾角论文; 牵引力论文; 《科学与技术》2019年第07期论文;