滾筒式連續(xù)采煤機(jī)專利技術(shù)綜述

1、    滾筒式連續(xù)采煤機(jī)專利技術(shù)綜述    何存芳+何娟+李國麗摘 要：綜合機(jī)械化采煤設(shè)備朝著大功率、遙控、遙測(cè)方向發(fā)展，作為綜合機(jī)械化采煤設(shè)備“三機(jī)”之一的采煤機(jī)，在煤炭開采中起著重要作用，而滾筒式連續(xù)采煤機(jī)以其及其性能好，生產(chǎn)效率高等優(yōu)勢(shì)在世界各國得到廣泛應(yīng)用，文中結(jié)合現(xiàn)有技術(shù)和專利申請(qǐng)量的變化，分析了滾筒式采煤機(jī)在國內(nèi)外的發(fā)展趨勢(shì)，分別從截割部、牽引部、電氣設(shè)備和輔助裝置四個(gè)分支對(duì)其發(fā)展脈絡(luò)進(jìn)行梳理，歸納總結(jié)出滾筒式采煤機(jī)專利技術(shù)發(fā)展路線。關(guān)鍵詞：滾筒；采煤機(jī)；截割；牽引；智能；一體化1、概述煤炭是我國的基礎(chǔ)能源和重要原料，為保障我國能源安全，改善

2、勞動(dòng)條件，必須加速采煤機(jī)械化發(fā)展進(jìn)程，作為綜合機(jī)械化采煤設(shè)備“三機(jī)”之一的采煤機(jī)，在這一“變革”中首當(dāng)其沖。連續(xù)采煤機(jī)是可以以連續(xù)采掘煤炭的機(jī)械設(shè)備，它既可以用來開掘以煤為基巖的巷道，又可作為單獨(dú)的采煤機(jī)使用，在我國很多大煤礦都有使用1。特別對(duì)地質(zhì)條件好的巷道開掘或者對(duì)煤礦井田構(gòu)造復(fù)雜的邊角煤開采有得天獨(dú)厚的優(yōu)勢(shì)。本文主要是針對(duì)滾筒式連續(xù)采煤機(jī)及其發(fā)展進(jìn)行專利技術(shù)分析。2、發(fā)展研究現(xiàn)狀自采煤機(jī)研制成功以后，各國對(duì)采煤機(jī)都做了不同程度的開發(fā)，作為世界上最早利用煤炭資源的國家之一，中國的煤炭資源利用史可追溯至六七千年前，與如此長遠(yuǎn)的煤炭利用史相比，采煤機(jī)的發(fā)展史則簡(jiǎn)單得多。2.1國外研究20世紀(jì)4

3、0年代初，英國和前蘇聯(lián)相繼研制出了鏈?zhǔn)讲擅簷C(jī)，這種采煤機(jī)是通過截鏈截落煤，在截鏈上安裝有被稱為截齒的專用截煤工具，其工作效率低。進(jìn)入60年代，英國、德國、法國和前蘇聯(lián)先后對(duì)采煤機(jī)的截割滾筒做出革命性改進(jìn)。一方面截煤滾筒可以調(diào)整其高度，另一方面把圓筒形截割滾筒改進(jìn)成螺旋葉片式截煤滾筒，即螺旋滾筒，極大地提高了裝煤效果。這兩項(xiàng)關(guān)鍵的改進(jìn)是滾筒式采煤機(jī)稱為現(xiàn)代化采煤機(jī)械的基礎(chǔ)。自70年代以來，綜合機(jī)械化采煤設(shè)備朝著大功率、遙控、遙測(cè)方向發(fā)展，其性能日臻完善，生產(chǎn)率和可靠性進(jìn)一步提高2。2.2國內(nèi)研究作為世界上最早利用煤炭資源的國家之一，中國的煤炭資源利用史可追溯至六七千年前，與如此長遠(yuǎn)的煤炭利用史相

4、比，采煤機(jī)的發(fā)展史則簡(jiǎn)單得多（有一點(diǎn)點(diǎn)重復(fù)）。我國20世紀(jì)8090 年代曾引進(jìn)了德、英、波、日液壓牽引采煤機(jī)，并以技貿(mào)結(jié)合方式引進(jìn)英國液壓牽引采煤機(jī)技術(shù)和德國直流電牽引采煤機(jī)技術(shù)，通過引進(jìn)消化再創(chuàng)新，于90年代掌握了國際先進(jìn)的交流變頻電牽引采煤機(jī)技術(shù)，2005 年初步掌握了大功率大采高采煤機(jī)技術(shù)和機(jī)電一體化技術(shù)。2001年大傾角電牽引采煤機(jī)和2002年短壁電牽引采煤機(jī)標(biāo)志著我國采煤機(jī)總體設(shè)計(jì)技術(shù)達(dá)到或接近國際先進(jìn)水平。2001年能量回饋型四象限交流變頻技術(shù)、2002 年中壓開關(guān)磁阻調(diào)速和中壓電磁調(diào)速、2005年中壓交流變頻調(diào)速技術(shù)標(biāo)志著我國采煤機(jī)電氣調(diào)速技術(shù)達(dá)到或接近國際先進(jìn)水平。經(jīng)過幾十年的

5、發(fā)展，我國已能自行設(shè)計(jì)生產(chǎn)適合于各種煤區(qū)環(huán)境的滾筒式采煤機(jī)，并致力于采煤機(jī)機(jī)械化力度的加強(qiáng)。3、專利技術(shù)發(fā)展分析滾筒式采煤機(jī)主要由截割部、牽引部、電氣設(shè)備以及輔助裝置等四部分組成。主要是針對(duì)滾筒式連續(xù)采煤機(jī)及其發(fā)展進(jìn)行專利技術(shù)分析，從四個(gè)技術(shù)分支進(jìn)行專利技術(shù)分析。3.1截割部分支3.1.1滾筒分布滾筒是滾筒式連續(xù)采煤機(jī)的主要截割部，滾筒的布置形式一直是各國研制的焦點(diǎn)，第一臺(tái)滾筒式連續(xù)采煤機(jī)及專利su619117是單滾筒采煤機(jī)，采用自底向上切割方式，dt2425828a1、us4822105將其設(shè)置為雙滾筒截割部，de2914897提出三滾筒截割部，專利su653389提出自頂向下切割方式，cn

6、1693660縱向雙頭掘進(jìn)橫向剪切，旨在改進(jìn)滾筒的分布方式，提高切割效率。3.1.2截割部形狀截割部形狀關(guān)系到采煤機(jī)的應(yīng)用范圍以及切割效率，de2701886a1 、cn1869401提出錐形滾筒，可縮小尺寸，以適應(yīng)不同切割地形，可用于超短壁煤層開采，cn86102321提出斗式滾筒采煤機(jī)，cn201661296u提出c型截割部，可用于硬質(zhì)煤，硫化鐵結(jié)核的開采，cn103670398，設(shè)計(jì)出切割片式掘進(jìn)機(jī)截割裝置，用于提高開采效率。3.1.3截割部安裝截割部的安裝影響到截割應(yīng)用范圍以及硬度范圍，截割效率甚至煤巖裝載效率，us5810449對(duì)截齒的安裝進(jìn)行改進(jìn)，用于提高截割效率，jp特開2004

7、-197390對(duì)截割部的安裝形式進(jìn)行設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)為并排兩個(gè)截割滾筒，cn201460886u設(shè)計(jì)為傾斜式滾筒，便于裝煤，cn102410016，矩形全斷面采煤機(jī)，滾筒分層布置，掘進(jìn)巷道一次成型，掘進(jìn)、排料、支護(hù)同時(shí)進(jìn)行，互不干擾，提高掘進(jìn)效率，cn202031588u設(shè)計(jì)為三個(gè)滾筒分別布置在采煤機(jī)兩端以及中部頂端，適用于長臂工作面開采，cn202250066u，截割滾筒全斷面布置，開采效率高，并且適合硬度大于10的硬巖施工。3.2牽引部分支3.2.1鏈?zhǔn)綘恳準(zhǔn)綘恳亲畛Ｒ姷臓恳绞?，最初的采煤機(jī)均采用鏈?zhǔn)綘恳绞剑瑄s3992060，us4813749，de20102278u1都是采用鏈?zhǔn)綘恳?/p>

8、方式，我國從國外引進(jìn)采煤機(jī)技術(shù)，進(jìn)一步提出了爬底板鏈牽引采煤機(jī)，如cn201284650y提出的技術(shù)。3.2.2電牽引隨著工業(yè)技術(shù)的發(fā)展，對(duì)其進(jìn)行改進(jìn)，提出了電牽引方式，cn101144381，cn201326417y，采用牽引電機(jī)的方式，提供牽引力，工作性能穩(wěn)定、可靠，另外，cn201433763y提出的牽引電磁制動(dòng)器，cn204024649u提出交流電牽引采煤機(jī)截割部傳動(dòng)，cn202788835u提出的變頻調(diào)速無鏈電牽引是對(duì)牽引方式的一大改進(jìn)。 3.2.3遠(yuǎn)程遙控采礦的機(jī)械化，是為了減少人工的勞動(dòng)強(qiáng)度，遙控采礦技術(shù)的提出，則是為了保證人身安全所提出的一項(xiàng)技術(shù)， ru2454537c1、cn

9、201507308u提出了遙控操作液壓前進(jìn)采煤機(jī)，cn202520307u提出的自動(dòng)電牽引裝置，為無人開采奠定基礎(chǔ)，us2015/0097411a1以及cn103883323提出的無人智能采礦機(jī)，為采煤機(jī)的發(fā)展提供了新思路。3.3電氣設(shè)備分支3.3.1電氣系統(tǒng)液壓系統(tǒng)是最基本的電氣設(shè)備，us4097091提出的是一種液壓控制系統(tǒng)，at297385，cn102287185b，大功率重型包煤層采煤機(jī)可控制的電氣系統(tǒng)，對(duì)采煤機(jī)進(jìn)行選擇性的供以液壓，節(jié)約成本，提高效率。3.3.2自適應(yīng)高度控制器通過調(diào)節(jié)采煤機(jī)滾筒高度實(shí)現(xiàn)采煤機(jī)過載保護(hù)，對(duì)滾筒高度的精確控制，提高滾筒高度控制的速度、工作效率、避免過載和

10、采煤機(jī)工作的穩(wěn)定性，節(jié)省采煤能源降低采煤成本。提高綜采工作面工作效率，jp2011163111，cn101949290和cn102108862b提出了相關(guān)技術(shù)。3.3.3集成化無線控制薄煤層滾筒采煤機(jī)工作面自動(dòng)化集成控制系統(tǒng)，工作面集中控制系統(tǒng)通過數(shù)據(jù)耦合器將不同控制系統(tǒng)的數(shù)據(jù)格式轉(zhuǎn)換為一種格式統(tǒng)一進(jìn)行控制，并實(shí)現(xiàn)工作面采煤機(jī)、液壓支架、刮板輸送機(jī)之間數(shù)據(jù)的雙向?qū)崟r(shí)通訊，實(shí)現(xiàn)工作面的無死角監(jiān)控，us2011/0121633a1 和cn102619511均提出了相關(guān)技術(shù)。3.4輔助裝置分支3.4.1支撐及調(diào)高裝置用于支撐機(jī)身的支撐系統(tǒng)，如公開號(hào)為de2246288的專利提出的支撐系統(tǒng)，對(duì)采煤機(jī)工

11、作的穩(wěn)定性有很大的幫助。；一種用于連續(xù)采煤機(jī)的采高儀，與傳統(tǒng)的司機(jī)目測(cè)方式相比，能更準(zhǔn)確地確定巷道的高度。us4514012（1983，cn101387200a，cn201359494y，de19620536a1等，專利文獻(xiàn)公開的連續(xù)采煤機(jī)可實(shí)現(xiàn)滾筒的精確吊高以及鎖死。3.4.2噴水系統(tǒng)滾筒采煤機(jī)用水處理系統(tǒng)，fr2573474提出扇形噴水裝置，cn102200089提出滾筒采煤機(jī)用水處理系統(tǒng)。3.4.3擋煤系統(tǒng)可調(diào)式擋煤裝置用于采煤機(jī)截割部，便于在因工作環(huán)境或客戶需求的改變時(shí)保證薄煤層采煤機(jī)的裝煤效果；裝煤間隙可調(diào)，使得擋煤裝置在機(jī)頭、機(jī)尾處調(diào)轉(zhuǎn)方向時(shí)更容易；擋煤裝置的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，操作方便。采煤機(jī)包含所述可調(diào)式擋煤裝置，cn202707051u，cn201225151y等專利提出相關(guān)擋煤、過濾等技術(shù)。4、小結(jié)依靠科技進(jìn)步，推進(jìn)技術(shù)創(chuàng)新，開發(fā)高產(chǎn)高效礦井綜合配套技術(shù)是我國煤炭科技發(fā)展的主攻方向，根據(jù)世界采煤機(jī)發(fā)展潮流和煤炭科技前沿最新消息，我國滾筒式采煤機(jī)應(yīng)在以下方面進(jìn)行攻關(guān)研究，盡快趕上世界水平。（1）大功率、大截深電牽引采煤機(jī)的進(jìn)一步研究；（