專利名稱：掏槽式截割提高塊煤率的采煤方法及專用大截距采煤滾筒的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種綜采工作面提高塊煤率的采煤方法及采煤設(shè)備，特別是涉及一種掏槽式截割提高塊煤率的采煤方法及專用大截距采煤滾筒。
背景技術(shù)：
目前國內(nèi)普遍采用滾筒式采煤機割煤。采煤機滾筒是一個帶有螺旋葉片的圓柱體，由端盤、筒體、螺旋葉片、齒座和截齒組成。截齒裝在焊于端盤和螺旋葉片的齒座中，參照圖1。工作時滾筒轉(zhuǎn)動并作徑向移動，截割破碎煤炭，再由螺旋葉片把煤沿滾筒的軸線方向推運出來，裝進工作面運輸機。
滾筒上截齒的配置非常重要，直接影響滾筒截割過程中截齒的切屑厚度與切屑面積、截齒的受力狀況、滾筒的工作性能、采出的塊煤率及單位能耗等。但是截齒的排列無法用一、二種或三、四種形式予以模式化，因為它不僅取決于煤質(zhì)條件，而且還取決于采煤機的牽引速度及滾筒的轉(zhuǎn)速等因素。
截齒配置圖說明滾筒上截齒的配置情況，它是滾筒截齒齒尖所在圓柱面的展開圖，如圖2所示。傾斜直線表示螺旋葉片，豎直直線表示齒尖的運動軌跡(截線)；相鄰直線的間距就是截距(也稱截線距)。黑點表示截齒的齒尖，箭頭表示滾筒轉(zhuǎn)向。圖3是對應(yīng)的截齒截割斷面圖。圖2中，每個葉片上安裝7個截齒，截線距為23mm，一線一齒；圖3中，A1～A7；B1～B7；C1～C7，分別為三條葉片上1～7號截齒的截割斷面形狀。目前，在采煤機滾筒設(shè)計上，截齒的配置及排列方式普遍遵守以下原則(1)單齒的切屑厚度應(yīng)達到30～80mm；(2)單齒的切屑斷面積應(yīng)達到15～50cm2；(3)由煤壁向采空區(qū)單齒的切屑斷面積應(yīng)逐步增加；同一截線的各截齒的切屑斷面積應(yīng)近似相等；(4)端盤與葉片過渡區(qū)的單齒切屑斷面積同左右相鄰截線單齒的切屑斷面積相比，不應(yīng)相差太大，即應(yīng)平緩過渡；(5)各截齒的切屑斷面形狀應(yīng)盡可能呈四邊形。
上述截齒配置方式有一個共同特點就是截線多、截距小，單齒切屑斷面的大小決定塊煤的大小。在提高塊煤率方面存在以下問題(1)這種排列方式屬于完全切割，截線多、截齒多、截線距小，截線距一般在20～80mm之間。截齒的切屑斷面呈魚鱗狀，斷面大小決定塊煤大小，對于煤質(zhì)較硬的地質(zhì)條件，截割塊煤多，塊度均勻，比較適用。但對于煤質(zhì)較軟的地質(zhì)條件，截割的塊度小，不適用。
(2)塊煤率受采煤機牽引速度和滾筒轉(zhuǎn)速影響較大。圖3所示的切屑斷面圖是理想的斷面，截割斷面隨著牽引速度的改變而改變。滾筒轉(zhuǎn)速越高，牽引速度越低，切屑厚度越小，塊煤率越低。
(3)截齒數(shù)量多，沒有充分利用煤層的節(jié)理和構(gòu)造，煤塵大，能耗高。
塊煤率是煤礦企業(yè)的一個重要經(jīng)濟技術(shù)指標(biāo)。由于煤質(zhì)的性質(zhì)不同，塊煤產(chǎn)出率也不同。煤質(zhì)硬易產(chǎn)出塊煤，且不宜破碎。而煤質(zhì)軟，不易產(chǎn)出塊煤，在運輸過程中又極易破碎，因此，必須千方百計出塊煤，出大塊煤。
在煤質(zhì)較軟的煤體中，由于煤質(zhì)軟，截割阻力小，滾筒截割平穩(wěn)，能耗低，所以，提高塊煤率應(yīng)是滾筒設(shè)計的主要目標(biāo)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的克服現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，提供一種適用于軟質(zhì)煤層的、能夠增加塊煤粒徑和提高塊煤率的掏槽式截割提高塊煤率的采煤方法，并且同時提供一種結(jié)構(gòu)簡單、使用上述方法的采煤機的專用大截距采煤滾筒。
本發(fā)明的技術(shù)方案一種掏槽式截割提高塊煤率的采煤方法，它采用滾筒式采煤機切割煤層，滾筒轉(zhuǎn)動并作徑向移動截入煤層，截齒將煤截割破碎，再由螺旋葉片把煤塊沿滾筒的軸線方向推運出來，裝入刮板運輸機送出工作面，其中，在煤的硬度小于1.5的軟質(zhì)煤層中，截齒在煤層壁上掏挖出間距為100～250mm的溝槽，這樣使相鄰截齒截割的相互影響小，隨著滾筒做徑向移動，每條截線上的截齒重復(fù)截割，使煤層溝槽加深，達到一定深度后，在截齒的漲裂作用下，煤層溝槽間的煤體沿裂隙方向破碎，從而增加塊煤粒徑，提高塊煤率。
所述煤層溝槽之間的距離相同或不同，所述煤層溝槽的有效深度為70～200mm，其寬度與截齒的直徑相匹配，從而增加塊煤粒徑，提高塊煤率。
一種所述掏槽式截割提高塊煤率的采煤方法的專用大截距采煤滾筒，它含有端盤、筒體、螺旋葉片、齒座和截齒，端盤和螺旋葉片上分別設(shè)置有齒座，所述齒座中安裝有截齒，所述螺旋葉片上的截齒的截線距為100～250mm。
所述筒體寬度為600mm時，所述螺旋葉片上設(shè)置有2～4條截線，并且每一條截線設(shè)置有2～4個截齒，所述截齒形成順序截割，所述截齒為鎬形長截齒，其長度≥100mm，并且截齒在滾筒軸線方向全部為90°布置；所述筒體寬度變化時，所述螺旋葉片上的截線數(shù)相應(yīng)增加或減少。
所述相鄰截齒的截線距相同或不同。
所述螺旋葉片為二頭螺旋，或為三頭螺旋，或為四頭螺旋，或為四頭以上螺旋。
本發(fā)明的有益效果1.本發(fā)明的方法主要是在煤的硬度小于1.5的軟質(zhì)煤層中，通過增加螺旋滾筒截齒的截距，改變截齒的配置數(shù)量和排列順序，形成掏槽式切割，滾筒在旋轉(zhuǎn)過程中，截齒切入煤體，由于截齒截距大，相鄰截齒截割影響小，截齒在煤壁上截成多條溝槽，隨著滾筒做徑向移動，每條截線上的截齒重復(fù)截割，溝槽加深；在截齒的漲裂作用下，截齒間煤體沿裂隙方向破碎，在兩截齒間能夠產(chǎn)生大塊煤，從而增加了塊煤粒徑，提高了塊煤率。
2.本發(fā)明的滾筒轉(zhuǎn)速和采煤機的牽引速度對塊煤率影響小，另外，截齒不受側(cè)向力，滾筒工作平穩(wěn)，震動小，降低噪音，改善工作條件，并且減少煤塊的震動，相應(yīng)提高塊煤率；其截齒數(shù)量少，產(chǎn)生的煤塵小，改善工作條件，減少煤塵病的發(fā)生；其能耗低，有效地提高企業(yè)的經(jīng)濟效益。
3.本發(fā)明的滾筒結(jié)構(gòu)簡單，只需在現(xiàn)有螺旋滾筒的基礎(chǔ)上，改變?nèi)~片截齒(包括齒座)的排列布置方式，滾筒形狀、聯(lián)接方式、端盤截齒布置方式和滾筒轉(zhuǎn)速等參數(shù)條件保持不變，滾筒保持了現(xiàn)有螺旋滾筒的外形結(jié)構(gòu)和基本功能，因此加工制造比較方便。
4.本發(fā)明采用大合金頭高強度鎬形圓柱長截齒或特制專用長截齒，更能增加截槽深度，同時防止突出煤體刮碰葉片，使用效果更佳。
5.本發(fā)明的截線距可以根據(jù)所需塊度、滾筒寬度和煤質(zhì)軟硬程度進行選擇設(shè)計，煤質(zhì)軟，截距大，煤質(zhì)硬，截距小。
6.本發(fā)明使用范圍廣，能夠形成多種規(guī)格，有效地提高了塊煤率，并降低能耗，具有較好的社會和經(jīng)濟效益。
四

圖1是專用大截距采煤滾筒的結(jié)構(gòu)示意2是現(xiàn)有技術(shù)的采煤滾筒葉片截齒配置3是現(xiàn)有技術(shù)的采煤滾筒葉片截齒截割斷面4是圖1所示專用大截距采煤滾筒葉片截齒配置5是圖1所示專用大截距采煤滾筒葉片截齒截割斷面圖。
圖中1-螺旋滾筒、2-端盤、3-筒體、4-螺旋葉片、5-齒座、6-鎬形圓柱截齒、7-煤體、8-截線、9-截槽、10-裂隙。
五具體實施例方式實施例一參見圖1、圖4和圖5，圖中，專用大截距采煤滾筒的螺旋滾筒1的筒體3的外表面分別設(shè)置有端盤2和螺旋葉片4，并且端盤2和螺旋葉片4上分別設(shè)置有齒座5(可采用焊接的方式)，所述齒座5中安裝有截齒6(截齒6與齒座5為活動連接，能夠拆裝、更換)。
滾筒落煤主要依靠螺旋葉片4上的截齒6，這部分截齒6承擔(dān)的落煤量占整個滾筒落煤量的80％以上，因此，本發(fā)明的改進主要針對螺旋葉片4上的截齒6而言，對于端盤2上的截齒6的配置，可延用傳統(tǒng)方式，在此不做討論說明。
螺旋葉片4的頭數(shù)為三頭螺旋，沿圓周均布，筒體3的寬度為600mm，此時螺旋葉片4上設(shè)置有四條截線8，每一條截線8上設(shè)置有三個截齒6，并且截齒6形成順序截割，截齒6為鎬形圓柱截齒或特制專用長截齒，其長度≥100mm(其具體值可以為120mm或140mm或160mm，根據(jù)情況確定，不詳述)，并且截齒6在滾筒軸線方向全部為90°布置。螺旋葉片4上相鄰截齒6的截線距不相同，圖中顯示，截線距分別為100mm、122mm、142mm和162mm不等截距排列。圖5中，A1～A4；B1～B4；C1～C4，分別為三條螺旋葉片4上1～4號截齒6的截槽斷面形狀。隨著滾筒做徑向移動，每條截線上的截齒6重復(fù)截割，使煤體1上的溝槽(即截槽9)加深，在截齒6的漲裂作用下，截齒6間煤體沿裂隙10的方向破碎，從而增加塊煤粒徑，提高塊煤率。煤層溝槽的有效深度為70～200mm。
如果筒體3的寬度采用700mm、800mm、1000mm時，螺旋葉片4上的截線數(shù)相應(yīng)增加，不一一詳述。
本實施例主要是在煤的硬度小于1.5的軟質(zhì)煤層中，螺旋滾筒安裝在采煤機上，通過增加螺旋滾筒截齒的截距，改變截齒的配置數(shù)量和排列順序，形成掏槽式切割，滾筒在旋轉(zhuǎn)過程中，截齒切入煤體，由于截齒截距大，相鄰截齒截割影響小，截齒在煤壁上截成多條溝槽，隨著滾筒做徑向移動，每條截線上的截齒重復(fù)截割，溝槽加深，在截齒的漲裂作用下，截齒間煤體沿裂隙方向破碎，在兩截齒間能夠產(chǎn)生大塊煤，從而增加了塊煤粒徑，提高了塊煤率。
它只需在現(xiàn)有螺旋滾筒的基礎(chǔ)上，改變?nèi)~片截齒(包括齒座)的排列布置方式，滾筒形狀、聯(lián)接方式、端盤截齒布置方式和滾筒轉(zhuǎn)速等參數(shù)條件保持不變，滾筒保持了現(xiàn)有螺旋滾筒的外形結(jié)構(gòu)和基本功能，并且整個采煤機的落煤、運煤、動力傳動等都基本相同，不詳述。
實施例二本實施例與實施例一基本相同，相同之處不重述，不同之處在于相鄰截齒采用等截線距分布，截線距可以根據(jù)所需塊度、滾筒寬度和煤質(zhì)軟硬程度進行選擇設(shè)計，煤質(zhì)軟，截距大，煤質(zhì)硬，截距小，其截線距均為200mm，或為120mm，或為170mm，或為200mm，或為240mm，根據(jù)情況確定，不一一詳述。
實施例三本實施例與實施例一或?qū)嵤├鞠嗤?，相同之處不重述，不同之處在于螺旋葉片4的頭數(shù)為雙頭螺旋，沿圓周均布，螺旋葉片4上設(shè)置有三條截線8，每一條截線8上設(shè)置有兩個截齒6，并且截齒6形成順序截割，截齒6為鎬形圓柱截齒或特制專用長截齒，其長度≥100mm，并且截齒6在滾筒軸線方向全部為90°布置。相鄰截齒的截線距相同或不同。
實施例四本實施例與實施例一或?qū)嵤├鞠嗤?，相同之處不重述，不同之處在于螺旋葉片4的頭數(shù)為四頭螺旋，螺旋葉片4上設(shè)置有三條截線8，每一條截線8上設(shè)置有四個截齒6，并且截齒6形成順序截割，截齒6為鎬形圓柱截齒或特制專用長截齒，其長度≥100mm，并且截齒6在滾筒軸線方向全部為90°布置。相鄰截齒的截線距相同或不同。
改變螺旋葉片的數(shù)量、改變螺旋葉片上截線和截齒的數(shù)量和截線距、以及改變截齒的長度、改變筒體的寬度能夠組成多個實施例，均為本發(fā)明的常見變化范圍，在此不一一詳述。
權(quán)利要求
1.一種掏槽式截割提高塊煤率的采煤方法，它采用滾筒式采煤機切割煤層，滾筒轉(zhuǎn)動并作徑向移動截入煤層，截齒將煤截割破碎，再由螺旋葉片把煤塊沿滾筒的軸線方向推運出來，裝入刮板運輸機送出工作面，其特征是在煤的硬度小于1.5的軟質(zhì)煤層中，截齒在煤層壁上掏挖出間距為100～250mm的溝槽，這樣使相鄰截齒截割的相互影響小，隨著滾筒做徑向移動，每條截線上的截齒重復(fù)截割，使煤層溝槽加深，達到一定深度后，在截齒的漲裂作用下，煤層溝槽間的煤體沿裂隙方向破碎，從而增加塊煤粒徑，提高塊煤率。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的掏槽式截割提高塊煤率的采煤方法，其特征是所述煤層溝槽之間的距離相同或不同，所述煤層溝槽的有效深度為70～200mm，其寬度與截齒的直徑相匹配，從而增加塊煤粒徑，提高塊煤率。
3.一種權(quán)利要求1所述掏槽式截割提高塊煤率的采煤方法的專用大截距采煤滾筒，含有端盤、筒體、螺旋葉片、齒座和截齒，端盤和螺旋葉片上分別設(shè)置有齒座，所述齒座中安裝有截齒，其特征是所述螺旋葉片上的截齒的截線距為100～250mm。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的專用大截距采煤滾筒，其特征是所述筒體寬度為600mm時，所述螺旋葉片上設(shè)置有2～4條截線，并且每一條截線設(shè)置有2～4個截齒，所述截齒形成順序截割，所述截齒為鎬形長截齒，其長度≥100mm，并且截齒在滾筒軸線方向全部為90°布置；所述筒體寬度變化時，所述螺旋葉片上的截線數(shù)相應(yīng)增加或減少。
5.根據(jù)權(quán)利要求3或4所述的專用大截距采煤滾筒，其特征是所述相鄰截齒的截線距相同或不同。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的專用大截距采煤滾筒，其特征是所述螺旋葉片為二頭螺旋，或為三頭螺旋，或為四頭螺旋，或為四頭以上螺旋。
7.根據(jù)權(quán)利要求3或4所述的專用大截距采煤滾筒，其特征是所述螺旋葉片為二頭螺旋，或為三頭螺旋，或為四頭螺旋，或為四頭以上螺旋。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種掏槽式截割提高塊煤率的采煤方法及專用大截距采煤滾筒，專用大截距采煤滾筒含有端盤、筒體、螺旋葉片、齒座和截齒，螺旋葉片上的截齒的截線距為100～250mm，螺旋葉片上設(shè)置有一定數(shù)量的截線，每一條截線設(shè)置有2～4個截齒，截齒形成順序截割，截齒的長度≥100mm，且在滾筒軸線方向均為90°布置。相鄰截齒的截線距相同或不同。本發(fā)明主要適用于煤的硬度小于1.5的軟質(zhì)煤層中，通過增加螺旋滾筒截齒的截距，改變截齒的配置數(shù)量和排列順序，形成掏槽式切割，由于截齒截距大，相鄰截齒截割影響小，截齒在煤壁上截成多條溝槽，并且每條截線上的截齒重復(fù)截割，使溝槽加深，在截齒的漲裂作用下，截齒間煤體沿裂隙方向破碎，在兩截齒間能夠產(chǎn)生大塊煤，從而增加了塊煤粒徑，提高了塊煤率。
文檔編號E21C41/00GK1888389SQ200610018058
公開日2007年1月3日 申請日期2006年6月30日 優(yōu)先權(quán)日2006年6月30日
發(fā)明者閆修尊, 叢子月 申請人:永城煤電(集團)有限責(zé)任公司