劉改葉

（大同煤礦集團機電裝備制造有限公司，山西省大同市，037003）

“高效高可靠性電牽引采煤機研發(fā)”項目是“十一五”國家科技支撐計劃 “特厚煤層大采高綜放開采成套技術(shù)與裝備研發(fā)”項目12個課題中的第2個課題，同煤集團針對我國特厚煤層放頂煤的開采條件，自主研發(fā)并制造出了高效高可靠性MG750／1915-GWD 型電牽引采煤機。

通過對MG750／1915-GWD 型電牽引采煤機進行井下工業(yè)性試驗，不僅探索了國內(nèi)在特厚煤層大采高條件下綜放工作面開采設(shè)備的技術(shù)性和適應(yīng)性，同時也將對我國煤機裝備的技術(shù)結(jié)構(gòu)、產(chǎn)品結(jié)構(gòu)、經(jīng)濟規(guī)模以及設(shè)備的設(shè)計、工藝和制造等方面進行驗證與考核，其創(chuàng)新成果將促進煤機產(chǎn)品的更新?lián)Q代，使我國煤礦在特厚煤層綜放工作面開采裝備的技術(shù)性能進一步達到國際領(lǐng)先水平。

1 項目概述

同煤集團大唐塔山煤礦是設(shè)計年產(chǎn)量1000萬t以上的特大型煤礦，塔山一盤區(qū)3?！?＃煤層厚度為9.42～19.44m，平均厚度為14.5m。8105工作面可采走向長度為2722m，傾斜長度為207m，采高為4.5 m，放煤厚度為10 m，煤層容重為1.45t／m3，屬于特厚煤層開采。國家科技部為此立項了 “特厚煤層大采高綜放開采成套技術(shù)與裝備研發(fā)”，屬于國家 “十一五”科技支撐計劃項目。經(jīng)過專家對塔山煤礦地質(zhì)條件和巷道狀況等分析、研究和論證后，決定立項 “高效高可靠性電牽引采煤機研發(fā)”項目以配合特厚煤層大采高綜放開采需要的配套設(shè)備，研制成功了高效高可靠性的MG750／1915-GWD 型電牽引采煤機。

MG750／1915-GWD 型 電 牽 引 采 煤 機 從2010年11月1日至2011年1月30日在同煤集團大唐塔山煤礦8105 工作面進行了井下工業(yè)性試驗，3個月累計生產(chǎn)原煤272.3 萬t，滿足礦井年產(chǎn)量1000萬t的要求。

2 MG750／1915-GWD 型電牽引采煤機主要技術(shù)參數(shù)

MG750／1915-GWD 型電牽引采煤機的主要技術(shù)參數(shù)如下：采高為2.7～5.2 m；供電電壓為3300V；總裝機功率為1945kW；截割功率為2×750kW；牽引功率為2×125 （380V）kW；泵站功率為35kW；破碎機功率為160kW；切割煤層硬度f≤4；適應(yīng)工作面傾角≤30°；適應(yīng)條件為含有夾矸、斷層等復(fù)雜地質(zhì)條件；牽引方式為 “一拖一”四象限運行交流變頻調(diào)速；控制方式為采用DSP芯片 （數(shù)字信號處理器）為核心的嵌入式計算機控制系統(tǒng)；菜單語言為中文；操作方式為手動控制、端頭控制和無線電遙控；整機結(jié)構(gòu)為采用多電機橫向布置，搖臂主體部分左右互換；啟動預(yù)警信號為語音提示預(yù)警；通訊功能為可將采煤機運行狀態(tài)傳輸?shù)巾槻郏患蓖７绞綖槭謩蛹蓖?、端頭站急停、無線電遙控急停以及瓦斯斷電保護。

3 現(xiàn)場試驗情況

3.1 采煤機地面組裝試驗

2010年4 月8 日，在塔山礦地面廣場進行大采高放頂煤綜采工作面設(shè)備的地面配套及輔助設(shè)備聯(lián)合運行試驗。

3.1.1 設(shè)備聯(lián)合試運轉(zhuǎn)布置

塔山礦8105工作面設(shè)備地面聯(lián)合試運轉(zhuǎn)全套設(shè)備按右工作面布置，轉(zhuǎn)載機和破碎機布置長度為48.1m，端頭支架布置在轉(zhuǎn)載機和破碎機兩側(cè)。前部和后部刮板輸送機長度為72.01m，前部和后部刮板輸送機機頭和機尾中心線距離為7.2m，前部和后部刮板輸送機中部中心線距離為7.2m。中部支架布置34架，過渡支架頭部布置3架，尾部布置4架。動力中心及泵站沿軌道外側(cè)布置成一列。

3.1.2 設(shè)備安裝

采煤機布置在前部刮板輸送機上，安裝前按照檢驗標(biāo)準(zhǔn)要求對所安裝的零部件進行全面的檢查，大部件和關(guān)鍵零件進行質(zhì)量和性能測試，確保各部件均正常且無缺損；組裝后對整機進行全面檢查，所有外接管路沒有受到擠壓和碰撞，確保各接頭和各部件緊固螺栓緊固可靠；確保各電動機絕緣正常，各電纜和控制線接法正確，接線無松動現(xiàn)象；確保水分配閥供水流量與供水壓力符合技術(shù)要求；確保各油池和潤滑點按潤滑系統(tǒng)要求的油位和油質(zhì)要求注油，無滲漏現(xiàn)象；確保各操作手把和按鈕動作靈活和可靠；確保電控箱、變壓器和變頻調(diào)速裝置完好；確保程序運行及參數(shù)設(shè)置正確，截割電機旋向正確，牽引電機旋向一致且和方向指令吻合。采煤機、中部支架和前后刮板輸送機位置關(guān)系如圖1所示。

3.1.3 地面試運轉(zhuǎn)情況

設(shè)備組裝后，按井下操作標(biāo)準(zhǔn)程序順序供水和供電，進行整機空載運行。在設(shè)備運行過程中，各部件緊固螺栓無松動，各運轉(zhuǎn)部分無異常聲響，無滲漏和異常發(fā)熱現(xiàn)象；各壓力指示表顯示正常，高壓箱、電控箱和變頻調(diào)速裝置顯示正常；操作手把和按鈕動作靈活可靠，功能正常；內(nèi)、外噴霧均勻，無堵塞現(xiàn)象；采煤機與輸送機和支架配套關(guān)系合適，采煤機行走正常，與刮板輸送機銷軌嚙合正常，無蹩卡現(xiàn)象；采煤機在輸送機機頭和機尾行走順利，滾筒升降正常，與支架和輸送機無碰撞；采煤機和輸送機配套的有關(guān)各項試驗中，沒有發(fā)現(xiàn)異常現(xiàn)象和設(shè)計制造缺陷。

3.2 采煤機井下試驗

3.2.1 整機檢測

（1）采煤機對刮板輸送機的垂直3°及水平1°彎曲的適應(yīng)性較好，截深和推溜步距及頂梁的協(xié)調(diào)情況較為理想，采煤機具有自開缺口的能力。

（2）采煤機在實際使用中最大采高達到5.0m，完全滿足實際生產(chǎn)要求。

（3）中部臥底量滿足設(shè)計要求，機頭機尾完全割透三角煤。在保證工作面兩頭割通的情況下，采煤機在刮板機機頭側(cè)的臥底量為400mm、采煤機在刮板機機尾側(cè)為367mm，在工作面中部的臥底量為540mm。

圖1 采煤機、中部支架和前后刮板輸送機位置關(guān)系

（4）工作面煤質(zhì)硬度測定表見表1。

表1 煤質(zhì)硬度測定表 （普氏硬度：f）

由表1可知，8105工作面煤質(zhì)較硬且含多層矸石，矸石硬度為f=4～6，已遠超出采煤機的切割煤層硬度，但在實際使用中采煤機對煤層破碎較容易，截齒消耗量小于課題任務(wù)書要求，而且試驗期間還遇到最厚達1.3 m 的矸石，使得截齒和齒座消耗量明顯增大，達到正常割煤的1.5倍，但依然沒有超出課題任務(wù)書要求，其他部件也沒有出現(xiàn)重大故障，運行較平穩(wěn)。

表2 滑靴磨損量測定表 mm

從2010年11 月1日到2011年1月30日累計出煤約272.3萬t，采放比1∶2.45，從而計算出采煤機割煤78.91萬t，共消耗截齒1500把，折合0.003 把／m3， 遠 小 于 課 題 任 務(wù) 書 要 求 的0.005把／m3。

（5）滑靴磨損量測定表見表2。

（6）采煤機的溫升情況及數(shù)據(jù)見表3。

表3 采煤機正常割煤時各部位溫度 ℃

通過實測數(shù)據(jù)可知，該采煤機各部電機的冷卻系統(tǒng)運轉(zhuǎn)良好，溫度較為恒定，溫升不大，沒有超出采煤機所能承受的最高溫度。

（7）所有的手控及電控操作機構(gòu)均靈活、可靠和安全。

（8）截割、牽引和調(diào)高等部位油位計、加油口和潤滑點均布置合理。

（9）采煤機在正常截煤或是在切割夾石煤層時，滑靴、導(dǎo)向滑靴以及牽引銷排的嚙合較好，沒有發(fā)生脫軌故障，整機運行平穩(wěn)。

3.2.2 行走部

（1）行走輪與運輸機銷排的嚙合情況良好，磨損量在正常范圍之內(nèi)，局部有啃傷現(xiàn)象，但不影響采煤機正常行走。

（2）正常割煤過程中，隨機觀測左右牽引電機電流和變頻調(diào)速裝置工況，見表4和表5。

由表4和表5可知，牽引頻率、牽引電流和牽引電壓其值偏小，說明采煤機實際運行的割煤速度和牽引力偏小，為了保證采煤機的可靠性，所以選型的功率會比實際運行大。

表4 隨機觀測牽引電機電流

表5 變頻調(diào)速裝置工況

3.2.3 截割部

調(diào)高系統(tǒng)油壓在正常割煤上升時為16 MPa，下降時為12 MPa，穩(wěn)定性較好。采煤機裝煤率測定見表6。

表6 采煤機裝煤率測定

由表6可知，滾筒切割煤壁能力滿足生產(chǎn)實際要求，滾筒裝煤效果好，易于推溜。在煤質(zhì)硬度f≥2.7以上的情形下，采煤機的斜切進刀、正常割煤以及遇到夾石層切割狀況良好，體現(xiàn)出功率大的作用和效果。

3.2.4 噴霧系統(tǒng)

采煤機的外噴霧降塵效果較好，內(nèi)噴霧在試驗階段效果欠佳，經(jīng)過改進后得到有效改善。

3.2.5 生產(chǎn)原煤情況

8105工作面自2010年11 月1 日投入工業(yè)性試驗以來，統(tǒng)計截止到2011年1月30日，累計生產(chǎn)天數(shù)為90d，已累計生產(chǎn)原煤272.3萬t，平均月產(chǎn)90.75 萬t，最高月產(chǎn)達到91.68萬t，平均日產(chǎn)3.02 萬t，最高日產(chǎn)達到約3.8萬t，平均功效達364.5T／t，滿足年產(chǎn)千萬噸礦井的要求。

3.2.6 采煤機開機率

工作面整套設(shè)備開機率統(tǒng)計見表7。

表7 工作面整套設(shè)備開機率統(tǒng)計

由表7可知，在工業(yè)性試驗期間工作面整套設(shè)備開機率最高為96.6%，最低為78.62%，平均為89.09%，說明采煤機的開機率是高于工作面整套設(shè)備平均開機率89.09%的，可以達到工作面單機可利用率在90%以上的任務(wù)要求。

3.2.7 采煤機牽引速度

采煤機割煤有時采用雙向割煤，截煤牽引速度為3.3～3.9 m／min，最大牽引速度為14 m／min，遠遠小于課題任務(wù)書要求的最大牽引速度20m／min。采煤機正常截割一刀所需時間見表8。

表8 采煤機正常截割一刀所需時間

3.2.8 采煤機的操作性能和適用性

采煤機有手動操作、左右端頭站操作和無線電離機操作3種操作方式，其中最常用的為無線電離機操作，司機隨身攜帶遙控器，可以在離機身一定范圍內(nèi)任何位置操作機器，操作方便、簡單，可以有效地預(yù)防片幫煤塌落造成砸傷司機的安全隱患，確保了安全生產(chǎn)。

3.2.9 采煤機的監(jiān)測功能應(yīng)用情況

采煤機的分布式系統(tǒng)監(jiān)測功能見表9。

表9 分布式系統(tǒng)監(jiān)測功能

記錄時間 分布監(jiān)測功能 監(jiān)測能力與效果2010-12-13 瓦斯?jié)舛?準(zhǔn)確、有效2010-12-13 采煤機行走位置 準(zhǔn)確、有效2010-12-13 采煤機實測速度 準(zhǔn)確、有效2010-12-13 冷卻水狀態(tài)監(jiān)控 準(zhǔn)確、有效

由表9可知，采煤機的分布式監(jiān)測系統(tǒng)能夠準(zhǔn)確和有效地監(jiān)測和記錄監(jiān)測點的數(shù)據(jù)，滿足設(shè)計要求。

4 經(jīng)濟效益

從2010 年11 月1 日 至2011 年1 月30 日，MG750／1915-GWD 型電牽引采煤機在塔山礦8105綜放工作面為期3 個月的工業(yè)性試驗期間，共生產(chǎn)原煤272.3萬t，實現(xiàn)銷售收入125802.6萬元，利潤25160.52萬元，稅收32708.68萬元。

5 結(jié)語

從2010年11月1日試生產(chǎn)到2011年1月30日這3個月的使用情況來看，MG750／1915-GWD型電牽引采煤機主要性能穩(wěn)定，搖臂和牽引部等主要部件未出現(xiàn)重大問題。工業(yè)性試驗表明，該采煤機主要技術(shù)參數(shù)先進，總體設(shè)計及配套合理，設(shè)備性能可靠，制造質(zhì)量良好。采煤機運行平穩(wěn)，生產(chǎn)能力大，操作簡便，使用靈活，保護及控制齊全，適用于特厚煤層大采高放頂煤工作面的使用要求。自主研發(fā)的高效高可靠性MG750／1915-GWD 型電牽引采煤機與國外同等功率機型相比，在保持經(jīng)濟優(yōu)勢的同時也具有較強的可靠性、適應(yīng)性和先進性。

［1］ 賈清華.MG1100／2760-GWD 型大采高電牽引滾筒采煤機的研發(fā)與工業(yè)性試驗 ［J］.中國煤炭，2013 （2）

［2］ 賈清華.大采高綜放工作面后部刮板輸送機研發(fā)與工業(yè)性試驗 ［J］.中國煤炭，2012 （9）