滚筒式连续采煤机专利技术综述

1、    滚筒式连续采煤机专利技术综述    何存芳+何娟+李国丽摘 要：综合机械化采煤设备朝着大功率、遥控、遥测方向发展，作为综合机械化采煤设备“三机”之一的采煤机，在煤炭开采中起着重要作用，而滚筒式连续采煤机以其及其性能好，生产效率高等优势在世界各国得到广泛应用，文中结合现有技术和专利申请量的变化，分析了滚筒式采煤机在国内外的发展趋势，分别从截割部、牵引部、电气设备和辅助装置四个分支对其发展脉络进行梳理，归纳总结出滚筒式采煤机专利技术发展路线。关键词：滚筒；采煤机；截割；牵引；智能；一体化1、概述煤炭是我国的基础能源和重要原料，为保障我国能源安全，改善

2、劳动条件，必须加速采煤机械化发展进程，作为综合机械化采煤设备“三机”之一的采煤机，在这一“变革”中首当其冲。连续采煤机是可以以连续采掘煤炭的机械设备，它既可以用来开掘以煤为基岩的巷道，又可作为单独的采煤机使用，在我国很多大煤矿都有使用1。特别对地质条件好的巷道开掘或者对煤矿井田构造复杂的边角煤开采有得天独厚的优势。本文主要是针对滚筒式连续采煤机及其发展进行专利技术分析。2、发展研究现状自采煤机研制成功以后，各国对采煤机都做了不同程度的开发，作为世界上最早利用煤炭资源的国家之一，中國的煤炭资源利用史可追溯至六七千年前，与如此长远的煤炭利用史相比，采煤机的发展史则简单得多。2.1国外研究20世纪4

3、0年代初，英国和前苏联相继研制出了链式采煤机，这种采煤机是通过截链截落煤，在截链上安装有被称为截齿的专用截煤工具，其工作效率低。进入60年代，英国、德国、法国和前苏联先后对采煤机的截割滚筒做出革命性改进。一方面截煤滚筒可以调整其高度，另一方面把圆筒形截割滚筒改进成螺旋叶片式截煤滚筒，即螺旋滚筒，极大地提高了装煤效果。这两项关键的改进是滚筒式采煤机称为现代化采煤机械的基础。自70年代以来，综合机械化采煤设备朝着大功率、遥控、遥测方向发展，其性能日臻完善，生产率和可靠性进一步提高2。2.2国内研究作为世界上最早利用煤炭资源的国家之一，中国的煤炭资源利用史可追溯至六七千年前，与如此长远的煤炭利用史相

4、比，采煤机的发展史则简单得多（有一点点重复）。我国20世纪8090 年代曾引进了德、英、波、日液压牵引采煤机，并以技贸结合方式引进英国液压牵引采煤机技术和德国直流电牵引采煤机技术，通过引进消化再创新，于90年代掌握了国际先进的交流变频电牵引采煤机技术，2005 年初步掌握了大功率大采高采煤机技术和机电一体化技术。2001年大倾角电牵引采煤机和2002年短壁电牵引采煤机标志着我国采煤机总体设计技术达到或接近国际先进水平。2001年能量回馈型四象限交流变频技术、2002 年中压开关磁阻调速和中压电磁调速、2005年中压交流变频调速技术标志着我国采煤机电气调速技术达到或接近国际先进水平。经过几十年的

5、发展，我国已能自行设计生产适合于各种煤区环境的滚筒式采煤机，并致力于采煤机机械化力度的加强。3、专利技术发展分析滚筒式采煤机主要由截割部、牵引部、电气设备以及辅助装置等四部分组成。主要是针对滚筒式连续采煤机及其发展进行专利技术分析，从四个技术分支进行专利技术分析。3.1截割部分支3.1.1滚筒分布滚筒是滚筒式连续采煤机的主要截割部，滚筒的布置形式一直是各国研制的焦点，第一台滚筒式连续采煤机及专利su619117是单滚筒采煤机，采用自底向上切割方式，dt2425828a1、us4822105将其设置为双滚筒截割部，de2914897提出三滚筒截割部，专利su653389提出自顶向下切割方式，cn

6、1693660纵向双头掘进横向剪切，旨在改进滚筒的分布方式，提高切割效率。3.1.2截割部形状截割部形状关系到采煤机的应用范围以及切割效率，de2701886a1 、cn1869401提出锥形滚筒，可缩小尺寸，以适应不同切割地形，可用于超短壁煤层开采，cn86102321提出斗式滚筒采煤机，cn201661296u提出c型截割部，可用于硬质煤，硫化铁结核的开采，cn103670398，设计出切割片式掘进机截割装置，用于提高开采效率。3.1.3截割部安装截割部的安装影响到截割应用范围以及硬度范围，截割效率甚至煤岩装载效率，us5810449对截齿的安装进行改进，用于提高截割效率，jp特开2004

7、-197390对截割部的安装形式进行设计，设计为并排两个截割滚筒，cn201460886u设计为倾斜式滚筒，便于装煤，cn102410016，矩形全断面采煤机，滚筒分层布置，掘进巷道一次成型，掘进、排料、支护同时进行，互不干扰，提高掘进效率，cn202031588u设计为三个滚筒分别布置在采煤机两端以及中部顶端，适用于长臂工作面开采，cn202250066u，截割滚筒全断面布置，开采效率高，并且适合硬度大于10的硬岩施工。3.2牵引部分支3.2.1链式牵引链式牵引是最常见的牵引方式，最初的采煤机均采用链式牵引方式，us3992060，us4813749，de20102278u1都是采用链式牵引

8、方式，我国从国外引进采煤机技术，进一步提出了爬底板链牵引采煤机，如cn201284650y提出的技术。3.2.2电牵引随着工业技术的发展，对其进行改进，提出了电牵引方式，cn101144381，cn201326417y，采用牵引电机的方式，提供牵引力，工作性能稳定、可靠，另外，cn201433763y提出的牵引电磁制动器，cn204024649u提出交流电牵引采煤机截割部传动，cn202788835u提出的变频调速无链电牵引是对牵引方式的一大改进。 3.2.3远程遥控采矿的机械化，是为了减少人工的劳动强度，遥控采矿技术的提出，则是为了保证人身安全所提出的一项技术， ru2454537c1、cn

9、201507308u提出了遥控操作液压前进采煤机，cn202520307u提出的自动电牵引装置，为无人开采奠定基础，us2015/0097411a1以及cn103883323提出的无人智能采矿机，为采煤机的发展提供了新思路。3.3电气设备分支3.3.1电气系统液压系统是最基本的电气设备，us4097091提出的是一种液压控制系统，at297385，cn102287185b，大功率重型包煤层采煤机可控制的电气系统，对采煤机进行选择性的供以液压，节约成本，提高效率。3.3.2自适应高度控制器通过调节采煤机滚筒高度实现采煤机过载保护，对滚筒高度的精确控制，提高滚筒高度控制的速度、工作效率、避免过载和

10、采煤机工作的稳定性，节省采煤能源降低采煤成本。提高综采工作面工作效率，jp2011163111，cn101949290和cn102108862b提出了相关技术。3.3.3集成化无线控制薄煤层滚筒采煤机工作面自动化集成控制系统，工作面集中控制系统通过数据耦合器将不同控制系统的数据格式转换为一种格式统一进行控制，并實现工作面采煤机、液压支架、刮板输送机之间数据的双向实时通讯，实现工作面的无死角监控，us2011/0121633a1 和cn102619511均提出了相关技术。3.4辅助装置分支3.4.1支撑及调高装置用于支撑机身的支撑系统，如公开号为de2246288的专利提出的支撑系统，对采煤机工

11、作的稳定性有很大的帮助。；一种用于连续采煤机的采高仪，与传统的司机目测方式相比，能更准确地确定巷道的高度。us4514012（1983，cn101387200a，cn201359494y，de19620536a1等，专利文献公开的连续采煤机可实现滚筒的精确吊高以及锁死。3.4.2喷水系统滚筒采煤机用水处理系统，fr2573474提出扇形喷水装置，cn102200089提出滚筒采煤机用水处理系统。3.4.3挡煤系统可调式挡煤装置用于采煤机截割部，便于在因工作环境或客户需求的改变时保证薄煤层采煤机的装煤效果；装煤间隙可调，使得挡煤装置在机头、机尾处调转方向时更容易；挡煤装置的结构简单，操作方便。采煤机包含所述可调式挡煤装置，cn202707051u，cn201225151y等专利提出相关挡煤、过滤等技术。4、小结依靠科技进步，推进技术创新，开发高产高效矿井综合配套技术是我国煤炭科技发展的主攻方向，根据世界采煤机发展潮流和煤炭科技前沿最新消息，我国滚筒式采煤机应在以下方面进行攻关研究，尽快赶上世界水平。（1）大功率、大截深电牵引采煤机的进一步研究；（