[发明专利]一种切割头式短壁采煤机及综合机械化采煤工艺

说明书

技术领域

本发明属于煤矿井下开采设备与开采技术，是一种特别适用于中、小型煤矿切割头式短壁采煤机及综合机械化采煤工艺。 

背景技术

目前，现有煤矿井下开采设备与开采技术，对于大、中型煤矿煤矿井下开采设备，主要有大型电力或液压牵引综合采煤机、运输、液压支架、辅助运送设备等，大型电力或液压牵引综合采煤机，综合采煤机集截割、装运、行走、操作等功能于一体，主要用于截割任意形状断面的井下煤或半煤岩巷道的综合掘进设备。大中型煤矿主要以长壁开采工艺为主进行煤炭开采。这种大型设备对于中、小型煤矿设备投资很大，该大型设备对于中、小型煤矿煤炭开采工艺也不适合推广使用。 

以上所述现有的大型开采设备和采煤工艺存在以下问题： 

1、投入高，产出比低：采用现有的大型综合机械化采煤方法，设备重、功率大、投入高、产出比低； 

2、能耗高：采用目前的综合机械化采煤方法，由于采、装、运煤工艺全部为大功率设备，所以单位采煤能耗高； 

3、适应性差：综合机械化采煤对煤层地质条件适应性差，现有综合机械化采煤要求煤层赋存稳定，工作面倾斜长度在80米以上，走向长度一般在500米以上；仓房采煤只适用于小型煤矿和大、中型煤矿的残采； 

4、停产搬家时间长和准备工期长：由于普通综合机械化采煤设备多，体积和重量大，搬家时间长，构建一个工作面所需的辅助工程多，所用工期长。 

而对于中、小型煤矿的开采普遍采用仓房炮采、短壁悬移顶梁开采、分层综采、放顶煤综采、旺格维利仓采等采煤技术。其开采设备和采煤工艺存在以下问题： 

1、回采率低，资源浪费惊人：小型煤矿普遍采用仓房炮采，资源回收率仅在25％左右；大中型矿井采用分层综采和放顶煤综采，工作面资源回收率也仅在70％左右，矿井资源回收率更低，仅仅只有50％左右； 

2、效率低：仓房、炮采机械化程度低，用人多，工效低；分层综采、放顶煤工艺复杂， 设备多，功率大，效益低； 

3、顶板问题：仓房采煤、炮采顶板管理采用点柱支护，支护强度低，顶板管理困难，容易发生顶板事故； 

4、采掘比大：分层综采、仓房采煤掘进工程量大，放顶煤综采回收率低，所以采掘比大，容易造成采掘衔接紧张。 

发明内容

本发明的目的针对中、小型煤矿现有开采设备和采煤工艺落后所存在的问题，提供一种适合于中、小型煤矿，设备结构紧凑，体积和重量小，适应性强，便于安装与运输，可解决现有中、小型煤矿采煤技术存在的四低(资源回收率低、产出比低、块率低、工效低)、三高(高投入、高能耗、高风险)、两长(准备工期长、搬家时间长)、一差(适应性差)等突出问题的切割头式短壁采煤机及综合机械化采煤工艺。 

为了实现上述目的本发明的技术方案是： 

一种切割头式短壁采煤机，包括机身、切割装置、行走机构、铲煤装置、辅助装置、辅助液压系统和电气控制系统，其特征在于：所述的切割装置切割头式切割装置，所述的机身为长方形箱体结构，切割装置装于机身的采煤工作面一侧，行走机构设置在机身的体内和下面，铲板装置机身的下方；所述的辅助装置、辅助液压系统和电气控制系统都设置在机身的体内。 

所述的切割装置包括切割头、切割臂、摇臂、调角装置和摇臂旋转传动机构；切割头装于切割臂顶端，调角装置用于摇臂与切割臂连接，并使摇臂与切割臂相对转动，所述的摇臂与切割臂通过调角装置相连接；所述的摇臂装于旋转传动机构机上，摇臂旋转传动机构装于机身中；所述的切割臂包括内外套筒组合的前切割臂体、切割头旋转的传动部分、齿轮减速箱、截割电动机、切割臂体尾部、伸缩油缸和摆动油缸；所述的内外套筒组合的前切割臂体、齿轮减速箱、截割电动机与切割臂体尾部呈一条直线纵向布置；所述的内外套筒组合的前切割臂体与齿轮减速箱体、截割电动机和切割臂体尾座连接成为一体构成整个切割臂体；所述的切割臂体尾部铰接在摇臂上；所述的切割头装于外套筒切割臂顶端，并由装在内外套筒组合的前切割臂体内的传动部分连接齿轮减速箱的动力输出轴；所述的伸缩油缸装于前切割臂体的外套筒与切割臂体尾部上，摆动油缸铰接在由齿轮减速箱体、截割电动机和切割臂体尾部连接成为一体的臂体部分与摇臂上。 

所述的摇臂旋转传动机构由推拉油缸、齿条与齿轮轴组成，推拉油缸，齿条与齿轮轴装在采煤机的机身中，所述的摇臂一端装在伸出采煤机的机身的摇臂旋转传动机构的齿轮轴上，另一端装有摇臂与切割臂相对转动的调角装置。