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摘要：采煤机是综采工作面落煤和装煤的主要设备，对煤炭的高效开采和人员安全都有着举足轻重的影响。在MXG-300/700A电牵引采煤机的使用过程中存在的离合器锁定和喷雾效果问题，通过结合工作面的实际情况，进行不断研究和改进，最终得以解决。采煤机械的完善和改进，为煤层的安全开采和人员生命健康提供了很好的保障。
关键词：矿山机械；采煤机；离合器；喷雾效果；综采工作面
中图分类号：TD421 文献标识码：A 文章编号：1009-2374（2011）34-0051-02
煤炭是我国的主要能源，在我国经济和生产过程中起着不可替代的作用。在煤炭开采过程中，各方面都有很多专家在不断探索和研究，得出了很多宝贵的成果。比如翁明月进行煤岩破坏的微震监测、工作面矿压显现监测和瓦斯涌出的实测研究，得到了综放工作面煤岩破坏、矿压显现和瓦斯涌出三者之间的关系；缪协兴总结了煤炭资源绿色开采基础研究方面取得的主要成果，以及在突破传统采煤技术理念上取得的重要进展。这些宝贵的研究成果，为我国的煤炭开采提供了很好的理论和实践依托。
我国山西省境内大多数矿井，煤层地质相对稳定，煤层较厚，综合机械化采煤技术得到了很好的应用。综采过程中的配套设备通常有采煤机、刮板输送机、液压支架和胶带输送机等。采煤机是一个集机械、电气和液压为一体的大型复杂系统，是综合机械化采煤的主要机械。本文基于在MXG-300/700A采煤机使用过程中的存在问题着手，进行不断的观察和研究，对采煤机的相关系统进行改进，最终解决了使用不便的问题。
一、地质概况及设备简介
司马煤矿位于山西省长治市境内，1210工作面开采煤层属下二叠统山西组下部的三号煤层，该煤层赋存稳定，煤厚变异系数较小，煤层结构较简单。煤层厚度稳定，为7.0m；煤层倾角0°～14°，平均7°；可采指数为1；煤层结构为7.0m。工作面总体地势东南高西北低，总体呈一北西倾的单斜构造，工作面东部坡度较大，西部较缓，局部地方底板出现起伏变化，形成小型褶曲，在褶曲转折端会造成煤层及顶板裂隙发育，煤层破碎。
MXG-300/700A电牵引采煤机是一种多电机驱动，交流变频调速无链双驱动电牵引采煤机。由西安煤矿机械有限公司制造，性能优越。电气系统具有四象限运行的能力，可用于大倾角工作面采煤。采用水冷式变频器，技术领先，可靠性高，体积小。系统采用PLC控制，更加自动化，易操作。具有简易智能监测，系统保护功能齐全，查找故障方便。而且在操作方式上，有手控、电控、遥控多种操作方式。
二、问题的提出
（一）离合器锁定问题
1210工作面回采期间工作面整体都处于上坡倾斜开采，初期坡度最大，仰角达10°。坡度和地质情况的特殊性，在采煤过程中，经常出现机组滚筒离合器虽然已经挂上，但是无法锁定。随着采煤机割煤引起的震动，离合器可能会往外窜，容易引发连锁反应。有可能直接将机组截割电机轴齿推没了，迫使停机更换电机齿轮轴。严重时可能导致截割电机损坏，需立即更换截割电机，在成本上大大不利。甚至还有可能出现离合器全部窜出，导致滚筒突然卡壳、不转的大问题，过程中若滚筒行星头损坏，则会造成工作面停产，直至更换摇臂结束。这样不仅浪费了大量维修成本，而且耽误工作面生产，严重影响煤矿的经济效益。
同时，在更换大件和设备维修过程中存在诸多安全隐患。在停机检修过程中，采煤机检修工需将滚筒离合摘了，然而由于滚筒离合不能锁定，有人经过采煤机时不小心碰到离合器，导致离合器挂上，机组检修工在不知情的状况下开机，从而可能导致人员受伤。
（二）喷雾雾化问题
1210工作面开采深度较大，达到400m左右，顶板压力较大，于是就造成工作面顶板相对比较破碎，煤帮酥软。由于压力大，在采前煤体注水时比较困难。由于这些问题的存在，导致采煤机割煤时，工作面煤粉特别大。当机组往机头采时，机尾侧采煤机司机有时基本无法看清滚筒。在移动支架时也无法看清周边情况，存在很大的隐患。清煤工为了防止煤尘进入眼睛，清煤时基本都是背转身往机头方向，这样就无法看清周边情况，给生产带来很大的安全问题。
在煤炭开采和生产过程中，工人的人生安全和生命健康是一个至关重要的问题，也是煤矿的生产之本。以上这些问题的存在，对员工的人生健康造成了很大的影响，得尘肺病的几率可能会大大增加，成为一个亟待解决的难题。
三、技术改进
（一）离合器的技术改进
对MXG-300/700A电牵引采煤机的离合器部分进行反复研究和分析发现，造成离合器锁定问题的主要原因为：离合器转盘内有两个支撑座，将离合器转盘顶住，导致离合器往里挂刀时无法挂到位；同时离合器限位器是个圆形的，转盘周边没有可以锁定的装置。
根据工作面的情况和采煤机实际操作工序，可以将离合器转盘内支撑座去除。支撑座去除后不仅不影响离合器的功能，而且还能解决离合器无法挂到位的隐患。为解决离合器挂到位后不能锁定这一问题，在离合器限位盘上掏一深圆槽，然后在机组离合器限位盘处焊上两个耳，从而使离合器挂上后旋转就能将离合器锁定。改进后的离合器在井下采煤过程中又发现，由于原有离合器内部圆槽的存在，焊耳后只能在挂上离合时能锁定，当摘开离合时又无法实现。于是针对这个情况，将离合器限位盘外侧凹槽加工长一些、深一些，就顺利地解决了这一问题。而且发现，离合器转盘焊耳强度不够，容易发生断裂。将离合器限位器加工成整体的，强度更大，不易损坏。通过以上改进，从根本上解决了离合器无法锁定的隐患，改进后的离合器部件如图1所示。离合器改进以后，能够顺利挂上刀，也能够顺利摘开，并且离合器转盘在摘开与挂刀时都能够成功锁定，解决了离合器挂不到位、锁定不了所带来的一切安全隐患。
（二）喷雾系统的改进
MXG-300/700A采煤机使用的是专用喷雾泵，型号为WPZ320/10，电机功率为75kW，额定工作压力为10MPa，同时采煤机喷雾泵有一个专用液箱，在采煤机运转过程中能满足采煤机喷雾水供应，即采煤机喷雾系统能够满足采煤机喷雾流量及压力要求。使用过程中经过多次研究发现，机组内喷雾是笔直往外喷射，虽然压力很大，射程较远，但是雾化范围很小，更加不能够将采煤机整个滚筒完全雾化。
通过检查采煤机各喷雾系统后知道，滚筒喷雾是个直通的喷嘴，虽然有好几道过滤系统，但是由喷雾泵出的水到滚筒喷嘴时直接通过喷嘴往外喷射，也就导致了射程远但是雾化效果差的问题。对喷嘴卸开后发现喷嘴端部有一个1cm3左右的空间，针对这个情况，决定在该处增加一个涡轮芯，使喷嘴内部产生旋转，从而让喷雾起到圆雾状喷射效果，改进后的喷嘴如图2所示。经过现场试验发现改进后雾化效果良好，工作面采煤期间煤粉大大减少，很好的解决了机组内喷雾雾化效果不好的问题。改进后的喷嘴投入使用后，将煤粉去除在源头，改善了员工的作业环境，为煤层的安全开采提供了有利条件。
四、结论
采煤机是综采过程中的核心机械，采煤机的操作和功效是影响采煤效率的重要因素。由于现场工程地质原因，MXG-300/700A采煤机在1210工作面使用过程中，出现了离合器有时无法锁定和喷雾效果不理想等问题，通过大量的研究和实践，分别对离合器和喷嘴进行了一定的改进。改进后的采煤机在现场工作面使用过程中效果良好，操作更加方便，为煤炭的高效、安全、健康生产提供了有利条件。
参考文献
[1] 翁明月，徐金海，李摇冲．综放工作面煤岩破坏及矿压显现与瓦斯涌出关系的实测研究[J]．煤炭学报，2011，36（10）.
[2] 缪协兴，钱鸣高．中国煤炭资源绿色开采研究现状与展望[J]．采矿与安全工程学报，2009，26（1）．
[3] 王青，史维祥．采矿学[M]．北京：冶金工业出版社，2001.
作者简介：张兴润（1986-），男，福建龙岩人，山西潞安集团司马煤业有限公司助理工程师，研究方向：煤层开采、顶板管理和瓦斯防治。
（责任编辑：陈 倩）
关键词：矿山机械；采煤机；离合器；喷雾效果；综采工作面
中图分类号：TD421 文献标识码：A 文章编号：1009-2374（2011）34-0051-02
煤炭是我国的主要能源，在我国经济和生产过程中起着不可替代的作用。在煤炭开采过程中，各方面都有很多专家在不断探索和研究，得出了很多宝贵的成果。比如翁明月进行煤岩破坏的微震监测、工作面矿压显现监测和瓦斯涌出的实测研究，得到了综放工作面煤岩破坏、矿压显现和瓦斯涌出三者之间的关系；缪协兴总结了煤炭资源绿色开采基础研究方面取得的主要成果，以及在突破传统采煤技术理念上取得的重要进展。这些宝贵的研究成果，为我国的煤炭开采提供了很好的理论和实践依托。
我国山西省境内大多数矿井，煤层地质相对稳定，煤层较厚，综合机械化采煤技术得到了很好的应用。综采过程中的配套设备通常有采煤机、刮板输送机、液压支架和胶带输送机等。采煤机是一个集机械、电气和液压为一体的大型复杂系统，是综合机械化采煤的主要机械。本文基于在MXG-300/700A采煤机使用过程中的存在问题着手，进行不断的观察和研究，对采煤机的相关系统进行改进，最终解决了使用不便的问题。
一、地质概况及设备简介
司马煤矿位于山西省长治市境内，1210工作面开采煤层属下二叠统山西组下部的三号煤层，该煤层赋存稳定，煤厚变异系数较小，煤层结构较简单。煤层厚度稳定，为7.0m；煤层倾角0°～14°，平均7°；可采指数为1；煤层结构为7.0m。工作面总体地势东南高西北低，总体呈一北西倾的单斜构造，工作面东部坡度较大，西部较缓，局部地方底板出现起伏变化，形成小型褶曲，在褶曲转折端会造成煤层及顶板裂隙发育，煤层破碎。
MXG-300/700A电牵引采煤机是一种多电机驱动，交流变频调速无链双驱动电牵引采煤机。由西安煤矿机械有限公司制造，性能优越。电气系统具有四象限运行的能力，可用于大倾角工作面采煤。采用水冷式变频器，技术领先，可靠性高，体积小。系统采用PLC控制，更加自动化，易操作。具有简易智能监测，系统保护功能齐全，查找故障方便。而且在操作方式上，有手控、电控、遥控多种操作方式。
二、问题的提出
（一）离合器锁定问题
1210工作面回采期间工作面整体都处于上坡倾斜开采，初期坡度最大，仰角达10°。坡度和地质情况的特殊性，在采煤过程中，经常出现机组滚筒离合器虽然已经挂上，但是无法锁定。随着采煤机割煤引起的震动，离合器可能会往外窜，容易引发连锁反应。有可能直接将机组截割电机轴齿推没了，迫使停机更换电机齿轮轴。严重时可能导致截割电机损坏，需立即更换截割电机，在成本上大大不利。甚至还有可能出现离合器全部窜出，导致滚筒突然卡壳、不转的大问题，过程中若滚筒行星头损坏，则会造成工作面停产，直至更换摇臂结束。这样不仅浪费了大量维修成本，而且耽误工作面生产，严重影响煤矿的经济效益。
同时，在更换大件和设备维修过程中存在诸多安全隐患。在停机检修过程中，采煤机检修工需将滚筒离合摘了，然而由于滚筒离合不能锁定，有人经过采煤机时不小心碰到离合器，导致离合器挂上，机组检修工在不知情的状况下开机，从而可能导致人员受伤。
（二）喷雾雾化问题
1210工作面开采深度较大，达到400m左右，顶板压力较大，于是就造成工作面顶板相对比较破碎，煤帮酥软。由于压力大，在采前煤体注水时比较困难。由于这些问题的存在，导致采煤机割煤时，工作面煤粉特别大。当机组往机头采时，机尾侧采煤机司机有时基本无法看清滚筒。在移动支架时也无法看清周边情况，存在很大的隐患。清煤工为了防止煤尘进入眼睛，清煤时基本都是背转身往机头方向，这样就无法看清周边情况，给生产带来很大的安全问题。
在煤炭开采和生产过程中，工人的人生安全和生命健康是一个至关重要的问题，也是煤矿的生产之本。以上这些问题的存在，对员工的人生健康造成了很大的影响，得尘肺病的几率可能会大大增加，成为一个亟待解决的难题。
三、技术改进
（一）离合器的技术改进
对MXG-300/700A电牵引采煤机的离合器部分进行反复研究和分析发现，造成离合器锁定问题的主要原因为：离合器转盘内有两个支撑座，将离合器转盘顶住，导致离合器往里挂刀时无法挂到位；同时离合器限位器是个圆形的，转盘周边没有可以锁定的装置。
根据工作面的情况和采煤机实际操作工序，可以将离合器转盘内支撑座去除。支撑座去除后不仅不影响离合器的功能，而且还能解决离合器无法挂到位的隐患。为解决离合器挂到位后不能锁定这一问题，在离合器限位盘上掏一深圆槽，然后在机组离合器限位盘处焊上两个耳，从而使离合器挂上后旋转就能将离合器锁定。改进后的离合器在井下采煤过程中又发现，由于原有离合器内部圆槽的存在，焊耳后只能在挂上离合时能锁定，当摘开离合时又无法实现。于是针对这个情况，将离合器限位盘外侧凹槽加工长一些、深一些，就顺利地解决了这一问题。而且发现，离合器转盘焊耳强度不够，容易发生断裂。将离合器限位器加工成整体的，强度更大，不易损坏。通过以上改进，从根本上解决了离合器无法锁定的隐患，改进后的离合器部件如图1所示。离合器改进以后，能够顺利挂上刀，也能够顺利摘开，并且离合器转盘在摘开与挂刀时都能够成功锁定，解决了离合器挂不到位、锁定不了所带来的一切安全隐患。
（二）喷雾系统的改进
MXG-300/700A采煤机使用的是专用喷雾泵，型号为WPZ320/10，电机功率为75kW，额定工作压力为10MPa，同时采煤机喷雾泵有一个专用液箱，在采煤机运转过程中能满足采煤机喷雾水供应，即采煤机喷雾系统能够满足采煤机喷雾流量及压力要求。使用过程中经过多次研究发现，机组内喷雾是笔直往外喷射，虽然压力很大，射程较远，但是雾化范围很小，更加不能够将采煤机整个滚筒完全雾化。
通过检查采煤机各喷雾系统后知道，滚筒喷雾是个直通的喷嘴，虽然有好几道过滤系统，但是由喷雾泵出的水到滚筒喷嘴时直接通过喷嘴往外喷射，也就导致了射程远但是雾化效果差的问题。对喷嘴卸开后发现喷嘴端部有一个1cm3左右的空间，针对这个情况，决定在该处增加一个涡轮芯，使喷嘴内部产生旋转，从而让喷雾起到圆雾状喷射效果，改进后的喷嘴如图2所示。经过现场试验发现改进后雾化效果良好，工作面采煤期间煤粉大大减少，很好的解决了机组内喷雾雾化效果不好的问题。改进后的喷嘴投入使用后，将煤粉去除在源头，改善了员工的作业环境，为煤层的安全开采提供了有利条件。
四、结论
采煤机是综采过程中的核心机械，采煤机的操作和功效是影响采煤效率的重要因素。由于现场工程地质原因，MXG-300/700A采煤机在1210工作面使用过程中，出现了离合器有时无法锁定和喷雾效果不理想等问题，通过大量的研究和实践，分别对离合器和喷嘴进行了一定的改进。改进后的采煤机在现场工作面使用过程中效果良好，操作更加方便，为煤炭的高效、安全、健康生产提供了有利条件。
参考文献
[1] 翁明月，徐金海，李摇冲．综放工作面煤岩破坏及矿压显现与瓦斯涌出关系的实测研究[J]．煤炭学报，2011，36（10）.
[2] 缪协兴，钱鸣高．中国煤炭资源绿色开采研究现状与展望[J]．采矿与安全工程学报，2009，26（1）．
[3] 王青，史维祥．采矿学[M]．北京：冶金工业出版社，2001.
作者简介：张兴润（1986-），男，福建龙岩人，山西潞安集团司马煤业有限公司助理工程师，研究方向：煤层开采、顶板管理和瓦斯防治。
（责任编辑：陈 倩）