采煤机分类及工作原理培训

采煤机分类及工作原理培训CONTENTS目录01采煤机概述02采煤机分类03采煤机结构组成04采煤机工作原理CONTENTS目录05典型采煤机类型及工作原理06采煤机选型依据07采煤机安全操作与维护08采煤机技术发展趋势01采煤机概述采煤机的定义与功能采煤机的定义采煤机是一种用于煤矿开采的重型机械设备，主要功能是在煤矿井下或露天矿场进行煤炭的切割、破碎和装载作业，是实现煤矿生产机械化和现代化的核心设备之一。采煤机的基本功能采煤机的核心功能是通过工作机构（如截割滚筒）将煤从煤体上破落下来（破煤），并将破落的煤炭装入工作面输送机（装煤），同时通过行走机构实现沿工作面的移动（牵引），使破煤和装煤工序连续进行。采煤机在煤炭生产中的地位采煤机是综采成套装备的关键组成部分，其性能和质量直接影响煤炭生产的效率、安全和成本。机械化采煤可显著减轻工人劳动强度、提高开采效率、改善作业环境并提升煤矿安全水平，是煤炭工业科技进步和产业升级的重要推动力量。采煤机在煤矿生产中的地位提升煤炭开采效率的核心设备采煤机通过自动化作业显著提升煤矿开采速度和产量，是实现煤矿高产高效的关键，例如现代综合机械化采煤系统可大幅提高生产效率。降低工人劳动强度的重要手段机械化采煤减少了人力需求，将工人从繁重的体力劳动中解放出来，降低了劳动强度，改善了作业条件。保障煤矿生产安全的关键环节采煤机的应用减少了人工在危险环境中的作业，配合安全防护装置和智能监控系统，有助于降低事故发生率，提高煤矿安全水平。推动煤炭工业科技进步的重要力量采煤机的发展推动了煤炭开采技术的创新，其自动化、智能化升级带动了整个煤炭工业的科技进步和产业升级。采煤机发展历程

01早期手工采煤阶段（18世纪前）此阶段主要依靠人力使用镐、铲等简单工具挖掘煤炭，开采效率低下，劳动强度极大，是煤炭开采的原始阶段。

02蒸汽动力采煤机出现（19世纪）18世纪末至19世纪，蒸汽机的引入推动了采煤机械化的开端，如1868年英国工程师沃克设计的第一台风动圆片采煤机，标志着采煤机雏形的诞生，极大提升了采煤效率。

03电动采煤机发展（20世纪初）20世纪初，电气化技术应用使采煤机进入新阶段，电动采煤机逐渐取代蒸汽机，显著提高了开采效率与安全性，为后续自动化发展奠定基础。

04自动化与遥控技术应用（20世纪后半叶）20世纪后半叶，自动化和遥控技术开始应用于采煤机，操作更精准高效，减少了人力需求，进一步推动了采煤机械化向更高水平发展。

05现代智能化采煤阶段（21世纪）21世纪，采煤机技术迈向智能化，集成计算机控制、机器人技术、远程监控和智能故障诊断等功能，实现了精准高效、安全环保的煤炭开采，如智能化采煤机可实时监测工作状态并自主调整作业参数。02采煤机分类按工作机构原理与结构形式分类

截框式采煤机以截链上的截齿深入煤壁截煤，需配合爆破落煤，现已被滚筒采煤机替代。

滚筒式采煤机是目前使用最广、数量最多的采煤机类型，通过旋转的螺旋滚筒截割和装载煤炭，适用于多种煤层条件。

立滚筒采煤机采用立式滚筒结构进行截煤作业，在特定煤层条件下有其应用特点。

钻削式采煤机依靠钻头边缘刀齿钻入煤体，中部破煤刀齿破碎煤体，钻孔直径可达1米以上，煤尘污染小。按适用煤层厚度分类极薄煤层采煤机适用于开采最小煤层厚度0.8m以下的煤层，由于设计难度大，生产能力低，所以品种和数量都很少。薄煤层采煤机适用于开采最小煤层厚度1.3m以下的煤层。中厚煤层采煤机适用开采厚度1.3～3.5m的煤层，这是采煤机的主流，品种多，使用广。厚煤层采煤机适用于开采最高煤层厚度大于3.5m的煤层，基本上都是由中厚煤层采煤机派生的机型，目前最大截割高度可达4.5～5m。按适用煤层倾角分类缓斜煤层采煤机

适用于倾角25°以下的煤层，绝大多数采煤机都属于这一类。现代研制的采煤机一般在走向长壁采煤工作面可适用到倾角35°，在倾斜长壁采煤工作面则适用的倾角较小。中斜煤层采煤机

适用于倾角25°～45°的煤层。这类采煤机一般在缓斜煤层采煤机的基础上改型而成。现代研制的中斜煤层采煤机往往在走向长壁采煤工作面可以使用在煤层倾角35°～55°左右，又称大倾角煤层采煤机。急斜煤层采煤机

适用于倾角大于45°的煤层。急斜煤层由于条件恶劣，采下的煤块会高速向下滚飞而砸伤人员；冒落的顶板会向下滚滑使采空区充填不足而造成顶板事故，因此应用受限。其他分类方式

按工作方式分类可分为连续采煤机和间歇采煤机。连续采煤机通过滚筒切割煤层并连续输送煤炭，适用于高产高效的现代化矿井；间歇式采煤机通过周期性切割和装载煤炭，操作简便，适用于不同厚度的煤层。

按牵引方式分类包括有链牵引和无链牵引。有链牵引通过牵引链实现采煤机移动，传统机型常用；无链牵引如销排无链牵引、齿轮-齿轨无链牵引等，具有运行平稳、维护方便等优点，是现代采煤机的主流牵引方式。

按使用场景分类分为露天采煤机和地下采煤机。露天采煤机用于露天煤矿开采，作业范围广、成本相对较低；地下采煤机用于地下煤矿作业，需适应复杂的井下环境，如长壁采煤机、短壁采煤机等。03采煤机结构组成截割部结构与功能

截割部组成与作用截割部是采煤机的工作机构，主要由截割电动机、摇臂减速箱、截割滚筒组成，还设有冷却系统、内外喷雾、离合器等装置，负责完成截煤、落煤、装煤及喷雾降尘作业。

截割电动机与传动特点截割电动机横向直接安装在摇臂减速箱内，通过细长柔性转矩轴与一轴齿轮联接，可缓冲冲击载荷，提高传动可靠性；采用直齿传动，传动效率高，结构简单紧凑。

摇臂结构与调节功能摇臂通过铰轴与行走减速箱框架铰接，借助调高油缸实现升降，以适应不同采高需求；采用弯摇臂形式，可加大装煤口，提高装煤率和块煤率，摇臂外壳设有冷却水套降低油温。

截割滚筒设计与参数滚筒采用四头螺旋叶片，直径根据煤层厚度和机型可在φ1.8m、φ2.0m、φ2.24m内选取，输出转速通过变速齿轮有三档选择（客户无特殊要求时按28.46r/min配置），通过方形出轴（410×410mm）与摇臂联接。牵引部结构与功能牵引部组成结构牵引部主要由牵引减速箱、行走箱、滑靴等组成，是采煤机行走的执行机构，通过与工作面输送机的牵引链或销排啮合实现移动。牵引驱动方式常见驱动方式包括液压无级调速、变频调速等，如MG650/1515-WD电牵引采煤机采用交流变频调速技术，实现牵引速度的精准控制。牵引部核心功能提供采煤机沿工作面移动的动力，控制行走速度和方向，确保采煤机按预定路径高效作业，同时配合截割部实现连续采煤循环。关键技术特点采用无链牵引技术（如销排啮合）减少机械磨损，提升运行稳定性；集成过载保护装置，当负载超过额定值时自动停机，防止设备损坏。电气控制系统组成01主电路模块主电路是电气控制系统的动力核心，负责为采煤机的截割部、牵引部等大功率部件提供电源，通常包括主变压器、变频器、接触器等关键元件，实现电能的转换与传输。02控制电路模块控制电路承担采煤机的逻辑控制功能，由可编程控制器（PLC）、继电器、按钮、传感器等组成，接收操作指令和反馈信号，控制采煤机的启停、牵引速度调节、摇臂升降等动作。03保护电路模块保护电路是保障采煤机安全运行的重要组成部分，具备过载、过流、漏电、瓦斯超限等多种保护功能，当检测到异常情况时，能迅速切断电源或发出报警信号，防止设备损坏和事故发生。04监测与显示模块监测与显示模块通过各类传感器实时采集采煤机的运行参数，如温度、压力、转速等，并将数据传输至显示屏或远程监控系统，同时具备故障诊断和报警信息显示功能，方便操作人员掌握设备状态。辅助装置

喷雾降尘系统喷雾降尘系统是采煤机的重要辅助装置，通过向截割滚筒及采煤工作面喷洒水雾，有效降低采煤过程中产生的粉尘浓度，改善作业环境，减少粉尘对操作人员的危害。该系统通常与截割部联动，在采煤机工作时自动开启喷雾。

电缆拖移装置电缆拖移装置用于保护和拖拽采煤机的供电电缆及控制线，使其在采煤机沿工作面移动时能安全、顺畅地跟随，避免电缆受拉、挤压或磨损。常见的有电缆夹、拖缆架等结构，确保电缆在复杂工况下的稳定运行。

防滑与制动装置防滑与制动装置主要用于倾斜煤层工作面，防止采煤机在工作过程中下滑。通常包括液压制动器、防滑绞车等，当采煤机停止工作或出现异常情况时，能迅速将其制动并固定在刮板输送机上，保证设备和人员安全。

冷却与润滑系统冷却系统通过冷却水或冷却风对采煤机的电动机、液压系统等发热部件进行降温，确保设备在适宜温度下运行；润滑系统则对各传动部件如齿轮、轴承等进行润滑，减少磨损，延长使用寿命，通常由油箱、油泵、油管及润滑点组成。

电气保护装置电气保护装置包括过载保护、短路保护、漏电保护等，当采煤机电气系统出现故障时，能迅速切断电源，防止设备损坏和触电事故的发生。同时，部分采煤机还配备有瓦斯超限断电保护装置，进一步提升煤矿生产的安全性。04采煤机工作原理截割原理

滚筒旋转切割机制截割滚筒通过高速旋转，利用截齿的锋利边缘对煤层进行破碎和切割，将煤块从岩壁上剥离。

截割部的组成采煤机的截割部通常由截齿、截割滚筒和驱动装置组成，是直接完成切割煤层工作的核心部件。

截割过程中的粉尘控制在截割过程中会产生大量粉尘，采煤机通常配备有喷雾降尘系统来减少粉尘危害，改善工作环境。

截齿的磨损与更换截齿在切割过程中会逐渐磨损，需要定期检查和更换以保证截割效率，避免因截齿磨损导致的切割能力下降。牵引行走原理

牵引系统组成采煤机牵引行走系统主要由牵引部、行走部和导向装置组成。牵引部提供动力，行走部实现移动，导向装置确保运行方向稳定，三者协同完成采煤机在工作面的往返移动。

动力传递过程电动机通过传动装置将动力传递给牵引部，经减速后驱动行走轮（或链轮）与工作面输送机上的销排（或齿条）啮合，将旋转运动转化为直线行走，实现采煤机沿工作面的移动。

牵引方式分类按牵引动力形式可分为液压牵引和电牵引。液压牵引通过液压马达驱动，电牵引则采用变频电机或开关磁阻电机，后者具有调速性能好、效率高、可靠性强等优点，是现代采煤机的主流牵引方式。

行走导向与防滑采煤机通过滑靴骑在输送机槽帮上，导向滑靴限制横向偏移。对于倾角较大的工作面，需配备防滑装置（如制动器、防滑绞车），防止采煤机下行时超速或失控，确保行走安全稳定。装煤与输送原理

装煤机构的作用与结构装煤机构是采煤机将截割下来的煤块收集并装入输送机的关键装置，主要由螺旋滚筒、弧形挡煤板等组成。螺旋滚筒通过旋转的螺旋叶片将煤块推向刮板输送机，弧形挡煤板可翻转调节，优化装煤效果，减少煤炭抛洒。

装煤过程的工作机制截割滚筒旋转时，截齿切割下来的煤块在离心力和螺旋叶片的作用下被抛向输送机。螺旋叶片的螺距和旋向设计需与滚筒转速匹配，确保煤炭顺畅输送，例如双滚筒采煤机前滚筒割顶煤、后滚筒割底煤，装煤方向协同配合。

输送系统的组成与功能输送系统主要包括刮板输送机和转载机，刮板输送机负责将工作面的煤炭运出，通过链条带动刮板实现连续输送；转载机将刮板输送机运来的煤炭转载至带式输送机，实现长距离运输。输送系统的效率直接影响采煤机的生产能力。

装煤与输送的协同控制现代采煤机通过智能控制系统协调装煤与输送速度，确保煤炭装载均匀、输送连续。例如，当采煤机牵引速度变化时，输送系统可自动调整运行参数，避免煤炭堆积或断流，提升整体作业效率。液压系统工作原理液压系统的动力传递液压系统为采煤机提供动力，通过液压油的压力能驱动截割部升降、行走部移动等动作，实现能量的转换与传递。主要组成及功能由液压泵、液压缸、液压阀、液压油和管路等组成。液压泵将机械能转化为液压能，液压缸将液压能转化为机械能，液压阀控制油液的压力、流量和方向。调高与调斜控制通过调高油缸的伸缩实现摇臂和滚筒的升降，以适应不同煤层厚度；调斜油缸可调整采煤机机身的倾斜角度，保证采煤作业的稳定性。冷却与污染控制配备冷却系统降低液压油温度，同时通过液压过滤器（如液压滤芯）保证液压油的清洁度，防止杂质进入系统导致故障，确保液压系统稳定可靠运行。05典型采煤机类型及工作原理滚筒采煤机工作原理

截割部运作机制截割部核心为截割滚筒，通过高速旋转的截齿对煤层进行切割破碎。滚筒上按特定规律排列截齿，旋转时截齿先后在煤体截出沟槽，使沟槽间煤体破落，螺旋叶片配合弧形挡煤板将煤装入输送机。

牵引行走原理牵引部通过行走机构（如链轮与销排啮合）驱动采煤机沿工作面移动。现代多采用无链电牵引技术，如变频调速系统，实现牵引速度0-5.5m/min无极调节，满足不同采煤节奏需求。

装煤与运输流程截割下来的煤块经滚筒螺旋叶片收集，由装载机构转运至刮板输送机。输送机将煤炭连续运出工作面，实现破煤、装煤、运煤一体化作业，典型双滚筒采煤机理论生产能力可达528t/h。

调高与调斜控制通过液压调高油缸控制摇臂升降，实现滚筒截割高度调整（如MG650/1515-WD型采高范围2.6-5m）；调斜油缸可调整机身倾斜角度，适应煤层倾角变化，确保截割平稳。刨煤机工作原理

破煤机制：静力刨削原理刨煤机通过刨刀对煤体施加静压力，利用煤岩抗拉强度较弱的力学特性实现破煤，分为动力刨煤机（冲击破煤）和静力刨煤机（静压力破煤），目前应用较广的是静力刨煤机。

结构组成：核心部件协同主要由刨体（安装刀架）、左右撑板、锚链牵引装置组成，刨刀对称分布在刨体上，底盘压在输送机溜槽下方以保证作业稳定，通过刮板输送机配合完成煤炭运输。

工作流程：往复式作业循环刨煤机由锚链牵引沿工作面往复运动，一次刨深50～125mm，刨削下来的煤炭通过刨体收集并装入刮板输送机，快速刨煤机的刨速大于输送机链速，实现连续落煤与运输。

适用条件：煤层特性匹配适用于顶底板稳定、煤质较软（f≤3）、地质构造简单的薄煤层和中厚煤层，能有效提高薄煤层资源利用率，降低人工劳动强度。连续采煤机工作原理

截割部运作机制连续采煤机通过高速旋转的截割滚筒（配备螺旋叶片和截齿）对煤层进行切割，滚筒旋转时将煤块从煤体剥离并通过螺旋叶片实现初步装载，截割直径和转速根据煤层硬度（f≤3-4）设计，确保高效破煤。

行走与牵引协同控制采用无链电牵引系统（如销排-链轮啮合），行走部驱动采煤机沿工作面连续移动，牵引速度与截割速度匹配（通常0-5.5m/min），实现破煤、装煤工序的无缝衔接，保证连续作业。

装载与输送一体化流程截割下的煤块经滚筒螺旋叶片推入刮板输送机，由刮板链将煤炭连续运至转载机，再通过带式输送机输送至工作面外，形成从切割到运输的全流程机械化，减少中间转载环节。

自动化控制系统集成配备PLC控制系统和传感器，实时监测截割阻力、牵引速度、电机温度等参数，实现自动调速和负载保护；部分机型支持远程遥控操作，降低人员在危险区域的作业风险。钻削式采煤机工作原理钻削破煤机制钻削式采煤机通过钻头边缘的刀齿钻入煤体，利用钻头中部的破煤刀齿将煤体破碎，实现煤炭从煤壁的剥离。核心工作部件主要由煤机体、钻插器、支架等组成，钻插器是实现钻削破煤的关键执行部件，直接与煤层接触并完成切割作业。煤炭装载与输送破碎后的煤炭被铲入煤机体内，随后通过输送带将煤炭输送到地面，实现采煤过程的连续化。适用煤层特点钻孔直径可达1m以上，适用于开采厚煤层，且在钻孔过程中产生的煤尘较少，有利于改善工作环境。06采煤机选型依据煤层性质对选型的影响煤层硬度与采煤机适应性硬质煤采用断层式采煤机效果更好，而脆性煤则使用传统的采煤机效果更佳。实际选型需根据当地煤层物理性质特点确定。煤层物理特性的关键作用不同的煤层物理性质要求不同的采煤机选型，是选择采煤机的重要因素之一，直接影响采煤效率和设备损耗。现场煤层条件的综合考量在实际使用中，需对煤层的硬度、脆性、节理发育等物理性质进行详细勘察，以选择最适配的采煤机类型，确保开采作业的顺利进行。采煤工艺与设备匹配

综采工艺与滚筒采煤机匹配综采工艺需实现破煤、装煤、运煤、支护一体化，匹配双滚筒采煤机可一次采全高，如中厚煤层采煤机适用于1.3-3.5m煤层，截割高度达4.5-5m，满足高产高效需求。

薄煤层开采与专用采煤机适配薄煤层（<1.3m）开采空间受限，需匹配机身矮、灵活性高的薄煤层采煤机，其结构紧凑，可适应极薄煤层（<0.8m）条件，通过优化截割机构设计提高开采效率。

大倾角煤层工艺与设备选型中斜（25°-45°）及急斜（>45°）煤层需选用带防滑装置的大倾角采煤机，如通过液压制动器控制下行速度，增强机身稳定性，确保在复杂倾角条件下安全作业。

连续采煤工艺与设备协同连续采煤机适用于房柱式开采工艺，通过连续切割、装载作业，匹配刮板输送机实现高效运煤，尤其在厚煤层及高产高效矿井中，可显著提升开采连续性和生产效率。生产能力与效率要求

生产能力的核心指标生产能力需根据煤矿生产计划、产量目标及分期开采情况综合确定，确保采煤机的理论生产能力与实际需求匹配，如部分双滚筒采煤机最大理论生产能力可达528t/h，经济生产能力约249t/h。效率提升的关键途径通过优化截割机构设计（如采用螺旋滚筒提高装煤效率）、改进牵引驱动系统（如变频调速技术实现稳定运行）及集成智能控制系统（如自动化截割与推进），可显著提升采煤机作业效率，降低单位能耗。生产能力与煤层条件的匹配不同煤层条件对生产能力要求不同，中厚煤层采煤机（主流机型）需满足1.3～3.5m煤层的高效开采，厚煤层采煤机最大截割高度可达4.5～5m，以适应高产高效现代化矿井的需求。效率评估与持续优化通过实时监测采煤机牵引速度、截割深度、装煤率等参数，结合矿井生产数据进行效率评估，定期对设备进行维护保养（如更换磨损截齿、优化液压系统），确保长期稳定达到设计生产能力。工作环境适应性煤层厚度适应性极薄煤层采煤机适用于最小煤层厚度0.8m以下，薄煤层采煤机适用于1.3m以下，中厚煤层采煤机适用于1.3～3.5m，厚煤层采煤机适用于大于3.5m，最大截割高度可达4.5～5m。煤层倾角适应性缓斜煤层采煤机适用于倾角25°以下，中斜（大倾角）煤层采煤机适用于25°～55°左右，急斜煤层采煤机适用于大于45°，但因作业条件恶劣，推广使用受限。地质条件适应性针对硬岩层或软煤层，可选择不同截割机构的采煤机，如硬质煤采用断层式采煤机效果更好；钻孔爆破工作面适合低头采煤机，地下斜巷适合高头采煤机。安全环境适应性需适应煤矿井下甲烷、煤尘、硫化氢等气体含量不超过《煤矿安全规程》规定的安全环境，配备防爆装置、喷雾降尘系统，确保在恶劣环境下安全运行。07采煤机安全操作与维护安全操作规程要点

01个人防护装备要求操作人员必须穿戴安全帽、防护眼镜、防尘口罩、防护手套等个人防护装备，防止煤块飞溅、粉尘吸入及机械伤害。

02设备启动前检查启动前需检查截割部、行走部、液压系统等关键部件是否完好，确认紧急停机装置、防护罩等安全装置正常，液压油位及油质符合要求。

03作业过程操作规范严格遵守操作信号指示，保持通信畅通；根据煤层条件调整截割深度和牵引速度，禁止超负荷运行；采煤机运行时，人员不得靠近旋转部件。

04紧急情况处理流程遇瓦斯超限、煤尘超标或设备异常时，立即执行紧急停机程序，切断电源并撤离至安全区域；按照预定疏散路线有序撤离，及时报告事故情况。

05停机与检修安全规定停机后必须打开隔离开关和离合器，检修时切断电源并悬挂警示标识；更换截齿或在滚筒3米范围内作业时，必须确保设备处于断电闭