工作面刮板輸送機及平共輸送設備

1、第十九章 概 述工作面刮板輸送設備及平巷輸送設備安裝在井工煤礦開采工作面最前端，與工作面其他設備協同在工作面回采推進過程中，完成煤炭的開采、輸送和轉載任務。工作面輸送設備的性能和可靠性直接影響工作面的安全生產和煤炭產量。我國煤礦工作面輸送設備的技術進步是與我國的煤礦開采技術的進步密不可分的，先進的煤礦輸送設備為煤礦高產高效生產奠定了堅實的硬件基礎，而煤礦的發(fā)展和需求又促進了輸送設備的持續(xù)進步。 工作面刮板輸送設備及平巷輸送設備如圖191工作面設備布置圖所示，安裝在井工煤礦回采工作面內。主要設備有：工作面刮板輸送機、平巷轉載機，破碎機以及具有自行移動功能的皮帶機尾自移裝置等。 我國的井工煤礦機械

2、化開采起步較晚，經歷長達50余年漫長的孕育和成長，現已趨于 成熟。目前，我國的煤機制造企業(yè)已能夠向煤礦提供適應各種開采條件的輸送設備，國產煤 礦工作面輸送設備可滿足大中型煤礦的設備選型需求。中國作為采煤大國，近年來受到國 外輸送設備制造企業(yè)的格外關注，國外與煤炭開采技術相關的企業(yè)急切進入中國煤機市場， 并占據中國煤機市場的一席之地。 目前，在中國的工作面輸送設備市場中，中小型輸送設備國產占有率幾乎達到百分之 百，大型輸送設備(輸送機裝機功率1 400kW以上)國產設備占有相當大的比率，國外進口 的輸送設備占有比率較小。但國外企業(yè)面向中國輸送機市場的產品主要是技術集成度較高 的最先進的超大型工作

3、面輸送裝備。國外輸送設備在我國煤礦的分布呈點面分布態(tài)勢，大 量進口輸送設備集中在我國神華集團神東煤炭公司所屬煤礦，少量進口輸送設備應用于其 他大型煤礦，在用臺數約一至二臺。 1一、國內輸送設備技術現狀 (一)品種齊全的工作面輸送設備 我國擁有世界上最多的煤礦輸送設備制造企業(yè)。這些企業(yè)中既有引導中國輸送設備 發(fā)展方向的專業(yè)化骨于企業(yè)，也有為區(qū)域性煤礦提供產品的中小煤機企業(yè)或煤礦自備機 修總廠。這些企業(yè)的生產綱領不盡一致，產品品種各不相同，服務對象各異，但這些企業(yè) 的產品集成使我國成為世界上少有的煤礦輸送設備產品品種最為齊全的國家。我國主 流骨干企業(yè)具有輸送設備自行設計和獨立研發(fā)能力。國產輸送設備

4、不僅可以滿足大中 型煤礦的設備配套選型需要，而且可以滿足小型煤礦的設備選型需要。中國的煤機企業(yè) 可以向煤礦提供物美價廉的全系列輸送機產品，這是中國煤機企業(yè)與國外煤機企業(yè)的最 大不同點。 1性能和可靠性可滿足各類煤礦的需求 以整體鑄焊結構中部槽為特征的輸送機成為當今輸送機的主流，輸送機壽命依性能、型 號不同而有差異。性能最先進的輸送機輸送能力達3 500th，工作面鋪設長度可達400m， 工作面日產可達到2萬3萬t，整機預期壽命可達到1 500萬t以上，可滿足可采儲量600 萬t以上工作面的性能要求。采用國產輸送機實現工作面高產已成為現實。在條件適合的 礦井，單一開采工作面采用國產輸送設備日產2

5、萬t已不是奇跡，放頂煤開采工作面日產超 5萬t業(yè)已實現。 22本土化制造配套能力 我國骨干煤礦輸送設備制造企業(yè)具有較強的本土化制造配套能力，對外部資源環(huán)境的 依賴程度較低。表現在制造裝備及工藝能力和特殊部件的本土化配套能力兩方面。 (1)制造裝備及工藝能力 在制造裝備及工藝能力方面，我國骨干煤礦輸送設備制造企業(yè)工藝門類配置較全，不僅 有很強的加工和鉚焊能力，而且還配置有較強的鑄造、鍛壓、制鏈能力。這樣的工藝配置有 利于生產組織，便于工序協調。我國骨干輸送機制造企業(yè)的加工裝備及工藝配置優(yōu)于國外 的煤機制造廠。 (2)特殊部件的自我配套能力 輸送機中有一些特殊的部件，如液力耦合gS，限矩器、潤滑泵

6、、專用液壓閥等。針對這些 特殊元部件，國外企業(yè)通常采取外制或采購的方式進行配套，而國內尚未形成成熟通暢的采 購渠道。為滿足煤礦需求，保證交貨期，降低采購成本，減輕對進口部件的依賴性，國內骨干 企業(yè)承擔了很多特殊部件的本地化工作，并已產生良好的效果。如張家口煤機公司除生產 輸送機整機產品外，還向煤礦提供圓環(huán)鏈、接鏈環(huán)、液力耦合器、限矩器、液壓組合閥等。我 國煤礦輸送設備制造企業(yè)在特殊元部件的本土化配套方面優(yōu)于國外企業(yè)。 33工作面輸送設備技術水平 (1)輸送機中部槽技術 我國自行研發(fā)的采用整體鑄焊結構中部槽的刮板輸送機于1992年投入運行，推動了我國輸送機整體技術的進步，徹底解決了輸送機可靠性制

7、約工作面開采的瓶頸問題。目前，不僅有用于單一開采的中部槽，還獨創(chuàng)了用于后部放頂煤的專用中部槽，且已形成系列。以軋 制槽幫中部槽制造的輸送機已退出主流產品行列。 (2)圓環(huán)鏈技術 國產大功率輸送機配置的圓環(huán)鏈(緊湊鏈)規(guī)格已達到$48 mmXl52 mm，采用中42mmXl46 mm緊湊鏈的輸送機已成為國內大型煤礦的首選機型。國內骨干企業(yè)的礦用圓環(huán)鏈的制造技術已達到國際先進水平，大規(guī)格圓環(huán)鏈已向國外出口。 (3)行星減速器制造技術 國產行星減速器功率已成系列，小至90 kW，大至1 000 kW。國產大中型輸送機產品都可以實現行星減速器傳動。 (4)緊鏈技術 液壓馬達和閘盤緊鏈并行，液壓馬達緊鏈

8、已成為大型輸送機的標準配置。 4(5)輸送機驅動技術 除廣泛采用的液力耦合器、雙速電機驅動外，國內對“軟啟動”驅動技術的研究已進入應用階段。閥控充液式液力耦合器驅動技術已在國產輸送機上應用。但閥控充液式液力耦合器尚需進口。 (6)無鏈牽引技術 目前，齒輪一銷軌式牽引是無鏈牽弓1技術的主流，其他牽引方式已被淘汰或已趨于淘汰。國產的126 mm和147 mm節(jié)距銷軌采用優(yōu)質合金鋼整體鍛造，牽引能力分別達到1 500 kN和2 000 kN，可滿足當今最強勁的采煤機配套需要。 (7)可伸縮機尾技術 大型輸送機配置可伸縮機尾是必須的技術。目前，34X126及以上規(guī)格圓環(huán)鏈的輸送機全部配置可伸縮機尾，多

9、為手動操作。與此同時，國內煤機制造企業(yè)已展開對輸送機機尾自動伸縮技術的研究。盡管該項技術研究難度較大，但它關系到工作面輸送機的運行可靠性和工作面開采自動化的實現。 5 (8)輸送設備監(jiān)測監(jiān)控技術 該項技術國內剛剛起步，盡管目前僅實現對部分物理量的檢測和數據上傳集中處理，但該項技術推廣迅速，已有近20套工作面輸送設備配置了隔爆兼本安型監(jiān)測裝置。目前可監(jiān)測的物理量有：減速器的油溫和油位，減速器、電機冷卻水系統的壓力和流量。 (9)轉載機的整體技術水平 整體箱式輸煤槽對轉載機整體技術的提升意義重大。目前，內槽寬小至680mm，大至1 550mm的轉載機輸煤槽都已采用整體箱式結構輸煤槽； 具有伸縮功能

10、的轉載機機頭已廣泛使用； 采用雙速電機、行星減速器驅動的轉載機功率已達700 kW； 轉載機刮板鏈的規(guī)格已達到$42 mmXl46 mm。 (10)轉載機整體自移裝置 轉載機整體自移裝置的應用使轉載機移動操作更為簡單，以“戧柱一圓環(huán)鏈一千斤頂” 為傳統結構的拉移裝置在大型轉載機上已被淘汰。 (11)皮帶機尾自移裝置 皮帶機尾自移裝置(Matilda)的應用使膠帶機尾實現了工作面開采期間皮帶機尾的移 動，工作面的產量不再受轉載機與膠帶機尾搭接長度的限制。 6二、國外輸送設備技術現狀 ； 以德國德伯特(DBT)公司和美國久益(JOY)公司為代表的輸送機產品是當今國際先進 水平的標志，我國進口的輸送

11、設備多為這兩家的產品。利用國外的輸送設備及其他先進的開采裝備，神華集團神東煤炭公司創(chuàng)造了世界煤炭開采史上的一個又一個神話，打破了一個又一個世界開采記錄。這其中的關鍵就是，先進并可靠的采運裝備是創(chuàng)造神話的必備條件之一，先進的裝備是先進生產力的推動力。國外進口的輸送設備有很好的運行表現，工作面刮板輸送機實際使用壽命已超過2 000萬t。 對國外進口的先進輸送設備進行總結，最突出的特點可歸納為以下幾個方面。 (一)積極的創(chuàng)新理念 積極的創(chuàng)新理念是國外輸送設備制造企業(yè)一直保持技術領先的關鍵所在。以德國德伯 特(DBT)公司和美國久益(JOY)公司為代表的輸送設備制造企業(yè)具有悠久的歷史，在輸送設備研制方

12、面積累了數十年的經驗。他們的產品無論是在技術性能，還是新技術應用上比其他同行企業(yè)總能先行一步，他們的產品一直是其他企業(yè)學習和借鑒的樣板。 國外的輸送設備最明顯的技術優(yōu)勢有以下幾個方面。 7技術性能和結構處于領先水平 以德國德伯特(DBT)公司和美國久益(JOY)公司為代表的輸送設備技術性能和結構處于國際領先水平，為滿足煤礦對輸送裝備的需求，能不失時機地推出更加先進的輸送設備， 目前，輸送機最大裝機功率已達到3X1000 kW，輸送能力達3 500 th，工作面鋪設長度 350m，可滿足可采儲量800萬t以上工作面的配套要求。我國神東礦區(qū)進口的輸送機實際命已超過2 000萬t。 (1)整體結構中

13、部槽是當前輸送機先進技術最顯著的特征之一 德國德伯特(DBT)公司和美國久益(JOY)公司各自保持其傳統的設計風格。DBT公司的中部槽是以軋制分體槽幫為基礎槽形的組焊結構，JOY公司的中部槽是以擋板鑄造槽幫和鏟板槽幫為基礎槽形的組焊結構，中板和底板都采用高強耐磨鋼板，具有很高的使用壽命。 8(2)“軟啟動”驅動技術廣泛應用 “軟啟動”驅動技術對輸送機性能和運行可靠性的影響極大。采用“軟啟動”驅動技術可提高輸送機的啟動性能，吸收運轉過程中遭受的意外沖擊，削弱沖擊對傳動裝置的影響。國外已成功用于輸送機的“軟啟動”裝置有： 德國DBT公司與美國羅克維爾自動化公司合作開發(fā)的CST”減速器，采用內置液黏

14、摩擦離合器，可實現輸送機的空載啟動、過載保護。由于是針對煤礦工作面專門設計，將通?！癈ST可控傳輸裝置的外圍功能元件集成到減速器內部，便于工作面安裝和使用。 美國JOY公司與德國福伊特(VOITH)公司合作開發(fā)了TTT”閥控充液式液力耦合器?！癟TT閥控充液式液力耦合器是JOY公司的專有技術，采用雙渦輪結構，清水作為耦合器的工作介質，通過自動換液使工作溫度不超過55，最大傳遞功率達1 050 kW，具有液力耦合器特有的軟啟動和沖擊保護功能?！癟TT閥控充液式液力耦合器屬自身無支撐液力耦合器，安裝精度由電機、連接罩、減速器共同保證。 9 德國福伊特(VOITH)公司的另一種閥控充液式液力耦合器(

15、562 DTP kWL2)與“TTT閥控充液式液力耦合器工作與控制原理相同，但與減速器相連接的輸出端采用軸承支撐結構，因而總安裝長度大于“TTT”閥控充液式液力耦合器。 德國寶越(BreuerMotoren)公司采用的是交流變頻調速與電機集成一體化技術。即將變頻器及其PLC控制裝置集成安裝在電機的隔爆腔內，構成VSD(Variable SpeedDrives)可調速電機。該電機如同普通電機那樣，可直接與輸送機的傳動裝置對接，外部接線僅有一條供電電纜和一條通訊電纜。采用VSD電機可實現輸送機按照預定的加速度啟動，實現多電機驅動的功率平衡，但抗沖擊能力與雙速電機驅動相當。目前，“VSD”電機的電壓

16、為1 140V，最大功率達到1 000kW，在德國和英國煤礦應用于工作面輸送機或刨煤機。 10(3)具有鏈張力自動調整功能的輸送機已投人運行 刮板鏈張力對于保證輸送機的可靠運行意義重大，國外具有鏈張力自動調整功能的輸送機已投入實際運行?；究刂圃硎牵狠斔蜋C配置的敏感元件檢測刮板鏈的動態(tài)鏈張力，經數值分析后，反饋到鏈張力調整執(zhí)行機構，通過機尾液壓千斤頂的伸縮使鏈張力處于良好狀態(tài)。刮板鏈張力的動態(tài)檢測是關鍵技術，目前基于不同鏈張力檢測理論的技術方案都處于驗證運行中，這有利于對鏈張力控制技術的篩選和優(yōu)化。 (4)輸送機監(jiān)測監(jiān)控技術 國外輸送機監(jiān)測監(jiān)控技術始于20世紀80年代，當時，工作面設備的運行

17、信息已處于監(jiān)控狀態(tài)，完善的信息傳輸網絡使工作面主控制臺和地面控制室都能通過計算機屏幕了解工作面設備運行狀況，并直接控制設備的運轉。目前，輸送設備的監(jiān)測點主要集中在傳動裝置，可對電機、減速器的運行溫度進行檢測，對冷卻水的壓力和流量進行檢測，有利于保證傳 。動裝置的可靠運行和設備預見性維修。隨著輸送機監(jiān)測監(jiān)控技術的成熟，可為工作面的自 I 動化開采創(chuàng)造條件。進口煤機設備的工作面自動化開采已進入試驗性階段。 11(二)精細的制造 先進的輸送設備一靠設計，二靠制造。沒有嚴格的制造質量保證，一切都無從談起。國外企業(yè)在嚴格的質量認證體系下，從設計到制造，到產品質量確認，到產品出廠整個過程都執(zhí)行唯一的工作程

18、序，能夠確保產品實物制造質量符合產品設計和工藝規(guī)范標準。 經過培訓的高素質員工隊伍為產品質量目標的實現提供了有效保證。珍惜崗位、按照工藝規(guī)程一絲不茍，認真操作，有效地保證了生產過程的可控性。 對輸送機制造過程進行質量跟蹤，零部件生產過程有記錄，關鍵元部件有標識，產品建 立質量檔案具有可追溯性。 12(三)基礎工業(yè)環(huán)境對輸送機制造的完美支持 具有影響力的國外煤機企業(yè)都位于工業(yè)十分發(fā)達的歐美國家，雄厚的工業(yè)基礎為這些煤機企業(yè)提供了完美的國際化支持。煤礦輸送機械制造所需的特殊鋼材應有盡有，煤機配套所需的機電配件、標準件資源豐富，為打造先進的煤礦輸送設備奠定了基礎。與輸送機制造關系密切的物質資源和工藝資源有: 中部槽制造必需的可焊接高強耐磨鋼板； 輸送機制