采煤机在大倾角工作面的强制防滑设计

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摘要：重型采煤机在大倾角工作面时，采煤机自重产生的下滑力使采煤机沿工作面倾角方向向下滑动，这严重威胁着井下工作面的安全生产。在采煤机适当部位上安装强制防滑机构，可强行制止采煤机的下滑。

关键词：采煤机 防滑 大倾角工作面

在我们追求高产、高效矿井的今天，采煤机作为综采工作面的主要机械设备之一，发挥着不可替代的作用， 而安全问题更成为高产、高效的前提保证。在大采高，大倾角的工作面中，由于采煤机自重比较大，因重力作用产生的下滑力会使采煤机沿工作面倾角方向向下滑动，如若这种滑动不能被制止，将发生非常严重的跑车安全事故，轻则设备损坏，工作面停产，更有可能发生人员伤亡，造成无法弥补的损失。

一.概述

现有电牵引采煤机的制动大多是通过在牵引机构高速轴上安装液压制动器对采煤机的下滑进行制动，而当制动器在频繁使用磨损后，制动力矩小于采煤机下滑力时，或者采煤机行走机构扭矩轴发生断裂后，这种制动就不能有效的对采煤机制动了。通过在采煤机适当部位上安装强制防滑机构，在采煤机检修和发生异常跑车下滑时，强行制止采煤机下滑，从而保证工作面的安全生产。

二.设计原理

采煤机强制防滑机构安装在采煤机牵引部（根据工作面倾角方向设计）耳子上，能够以牵引部耳子为中心在一定角度范围内旋转，同时在采煤机行走箱上安装一个油缸座，用液压油控制防滑机构动作。采煤机正常割煤时，通过油缸支撑使防滑机构撑起，防滑齿头离运输机销排有一定距离，采煤机能正常行走；当采煤机检修或者发生向下滑动时，通过油缸控制，使防滑机构下降插入运输机销排中，从而强行阻止采煤机下滑（如图1所示）。这种防滑机构大大提高了采煤机在大倾角工作面制动的可靠性。

三. 理论依据

采煤机在防滑机构制动时，受力分析如图2所示。在实际的采煤工作面中，经常会发生运输机水平弯曲的现象，而当运输机发生弯曲时，采煤机防滑齿头与行走轮在一条直线上，这时就有可能发生防滑齿头不能顺利插入销排进行制动的情况。在设计防滑齿头时，针对运输机的水平弯曲，我们在防滑齿头两侧设计了倒角，对防滑齿头插入销排时起到了导向作用。从而解决这个问题。

在采煤机进行强迫制动时，防滑机构的防滑齿头是承受剪切应力最大的部位，以下是对防滑齿头的剪切强度校核：

机器重量按：150t（P）煤层倾角：35°

摩擦系数：取0.15（无）防滑齿头材料：40Cr

1、计算煤层倾角引起采煤机的下滑力：

= P•sin35°

=150×0.573=86.04（t）=843KN

2、计算机器重量在机器移动时产生的正摩擦力：

= P•cos35°

=22×0.574=122.87（t）

F正摩擦力=×0.15=18.43（t）=180.62KN

3、计算防滑齿头截面积 A=2×65×65=8450mm

4、计算防滑齿头承受的剪切应力：

τ =（F下滑力-F正摩擦力）/A防滑齿截面积

=（843KN-180 KN）/8450 mm

=78.46Mpa≤бb/2=367 Mpa（材料所能承受的剪切应力）

通过以上计算校核，我们可知，防滑机构制动时，两个防滑齿头插入销排中的制动力完全能满足对采煤机的强迫制动。

四. 实际应用

该采煤机防滑机构在邢台东庞矿2612工作面首次成功使用。邢台东庞矿2612工作面可采煤层为2#煤层，埋深-410～-520m。煤质硬f＝1～2。煤层总厚4.50～6. 50m，储量180万吨，属于复杂的厚煤层。煤层含夹矸1层，夹矸累计厚度0～2m，夹矸硬度f＝3～5。煤层顶底板岩性均以细砂岩为主，直接顶板硬度f＝4～8，直接底板硬度f＝3～6。工作面倾角最大35°（工作面倾斜方向），俯采角度最大19°、仰采角度最大15°（工作面走向方向）。该工作面选用的采煤机型号为MG900/2210-GWD。此台采煤机装机功率2210KW，采高6.3米，机身高度2708mm，整机重量151吨。通过计算可知，采煤机自重所产生的下滑力达到843KN，而阻止采煤机下滑的摩擦力只有180KN，所以在采煤机检修时必须对采煤机有可靠的制动。采煤机在正常行走时，采煤机调高系统给出一路液压油，通过防滑装置调高油缸将防滑装置撑起，防滑齿头脱离运输机销排。在采煤机停机检修时，防滑装置调高油缸收回，防滑齿头插入运输机销排中，采煤机检修人员即可安全的对采煤机进行检修。在东庞矿2612大倾角工作面的生产过程中，该防滑装置制动可靠，安全系数高，从未发生过制动失灵的现象。在采煤机工作面的安全生产和管理中发挥了重大的作用。特别是在采煤机检修时，更换行走轮，导向滑靴，更换截齿的过程中对工作人员的安全提供了可靠的保证。现场使用人员对该强制防滑机构的成功设计给出了很高的评价。该防滑机构在东庞矿的成功使用为今后大功率大采高重型采煤机在大倾角工作面的防滑问题的解决奠定了基础。

五. 结束语

该防滑机构具有结构简单，可靠性高，并可通过采煤机遥控器远程操作的优点，可单独使用，也可与制动器一起配合使用。该防滑机构的成功设计为煤矿大倾角工作面采煤机的安全生产提供了可靠的保证，值得在今后的大倾角工作面推广使用。

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