本發(fā)明涉及一種截槽開采提高塊煤率的采煤方法，屬于礦用機(jī)械。

背景技術(shù)：

目前，普遍采用滾筒采煤機(jī)采煤。工作時滾筒轉(zhuǎn)動并作徑向移動，截齒研磨破碎煤炭，再由螺旋葉片把截齒截落的煤炭沿滾筒的軸線方向推運(yùn)進(jìn)工作面刮板運(yùn)輸機(jī)。其截齒落煤的工作原理是銑削式落料，截齒損耗量大、能耗高，工作效率低；且塊煤率低，煤塵大，造成了采煤環(huán)境惡劣等問題及安全隱患，并且遇到硬質(zhì)煤層難以開采。而塊煤的經(jīng)濟(jì)價值是碎煤的兩倍以上，塊煤率是也煤礦企業(yè)的一個重要經(jīng)濟(jì)技術(shù)指標(biāo)，更是國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展的必須品。

為解決塊煤率和過硬質(zhì)煤層的問題，目前常用的做法是先放振動炮，破壞煤層層理，降低煤層強(qiáng)度，再采用滾筒采煤機(jī)采煤，雖然這樣也能通過硬質(zhì)煤層有所增加塊煤，卻會使采煤機(jī)的工作效率降低，并使頂板造成一定影響，給頂板安全維護(hù)工作增加一定難度，還會增加額外的成本。除此之外，還出現(xiàn)了眾多采取塊煤的方式方法都具有一定的局限性，均未能有效的提高煤炭開采的塊煤率和塊煤粒徑。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

針對上述現(xiàn)有技術(shù)存在的問題，本發(fā)明的目的是提供一種能夠?qū)崿F(xiàn)硬質(zhì)煤層低功耗開采、降低截齒的損耗量，可以提高塊煤粒徑和塊煤率，提高工作效率、降低粉塵產(chǎn)生量的截槽開采提高塊煤率的采煤方法。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是：一種截槽開采提高塊煤率的采煤方法，包括如下步驟：

步驟一：采煤時，采煤機(jī)機(jī)身本體一側(cè)的機(jī)身油缸動作，帶動連接搖臂向下?lián)u動，與連接搖臂連接在一起的第一截割部的錐形滾筒被移動至底板上，第一截割部的錐形滾筒旋轉(zhuǎn)截割底板上的層煤，從而清理底板附近的煤層；

步驟二：煤層底部形成底槽后，煤層間的應(yīng)力得到很大程度的釋放，并為煤塊掉落提供了較多自由面；第三截割部的倒錐外擴(kuò)式端盤上的截齒沿底槽對煤層后面進(jìn)行截槽，通過倒錐外擴(kuò)式端盤的鍥入和截割沖擊力將煤塊漲落，并將漲落煤塊推進(jìn)刮板機(jī)，同時倒錐外擴(kuò)式端盤后部圓柱形無葉片滾筒上的截齒截落未漲落的煤塊并清理煤塊，保證整個后槽截割滾筒順利通過煤壁；

步驟三：機(jī)身本體另一側(cè)的機(jī)身油缸動作，帶動連接搖臂向上搖動，與連接搖臂連接在一起的第二截割部錐形滾筒被移動至頂板下表面，第二截割部的錐形滾筒旋轉(zhuǎn)截割頂板下表面的層煤，從而清理頂板附近的煤層；

步驟四：采煤機(jī)回采時，第一截割部的錐形滾筒在機(jī)身油缸作用下移至頂板下表面，第二截割部的錐形滾筒移動至底板上，采煤機(jī)實(shí)現(xiàn)雙向采煤。

優(yōu)選的，所述倒錐外擴(kuò)式端盤直徑大于錐形滾筒直徑。

優(yōu)選的，所述錐形滾筒上的截齒按6條阿基米德螺旋線排列布置在錐形無葉片筒體表面。

優(yōu)選的，所述第一截割部和第二截割部的錐形無葉片筒體表面的截齒密度大于圓柱形無葉片滾筒表面截齒的密度。

優(yōu)選的，所述第一截割部的錐形滾筒和第二截割部的錐形滾筒旋轉(zhuǎn)方向相反，轉(zhuǎn)速相同。

優(yōu)選的，所述第一截割部、第二截割部的錐形滾筒和第三截割部的后槽截割滾筒向煤壁側(cè)延伸的長度相同，并都位于機(jī)身本體同側(cè)。

優(yōu)選的，所述第一截割部和第二截割部的采高范圍大于第三截割部的采高范圍。

優(yōu)選的，所述倒錐外擴(kuò)式端盤上截齒布置的寬度小于倒錐外擴(kuò)式端盤的錐形面的寬度。

本發(fā)明的第一截割部、第二截割部和第三截割部橫向布置于煤壁側(cè)，第一截割部和第二截割部依靠機(jī)身油缸進(jìn)行升降調(diào)節(jié)高度，能夠滿足最大采高和最小臥底的要求、清理頂板和底板的煤層，保證整個設(shè)備向前推進(jìn)，并實(shí)現(xiàn)雙向采煤。第一截割部的錐形滾筒先行高效截割煤層底部，煤層間的應(yīng)力得到很大程度的釋放，并為煤塊掉落提供了較多自由面，有效降低了第三截割部的倒錐外擴(kuò)式端盤在二次截割時的截割強(qiáng)度，減少了截割功耗；在此基礎(chǔ)上倒錐外擴(kuò)式端盤的截齒進(jìn)行截槽漲落落煤，不會充分破碎煤塊，能夠有效提高塊煤粒徑、塊煤率，降低截齒損壞量和粉塵產(chǎn)生量；第一截割部、第二截割部和第三截割部三者相互配合，可實(shí)現(xiàn)一次采全高雙向采煤，對煤層進(jìn)行先截槽再漲落分層落煤，行走速度相對較快，可提高采煤效率，并且能夠?qū)崿F(xiàn)硬質(zhì)煤層的低功耗開采。

附圖說明

圖1是本發(fā)明用到的采煤機(jī)結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是圖1的俯視圖；

圖3是采煤方法原理圖；

圖中，10.機(jī)身本體，20.第一截割部，30.第二截割部，40.第三截割部，.后槽截割滾筒，42.倒錐外擴(kuò)式端盤，43.錐形面，44.減速臂，50.錐形滾筒，51.錐形無葉片筒體，60.連接搖臂，71.機(jī)身鉸接耳，72.機(jī)身油缸。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖對本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)說明。

本發(fā)明用到的截槽開采塊煤機(jī)如圖所示，包括第一截割部20和第二截割部30，所述第一截割部20和第二截割部30分別設(shè)置在采煤機(jī)機(jī)身本體10兩端，還包括第三截割部40，所述第一截割部20包括相連的錐形滾筒50和連接搖臂60，所述錐形滾筒50包括錐形無葉片筒體51，錐形無葉片筒體51表面設(shè)有螺旋布置的截齒，所述連接搖臂60通過機(jī)身鉸接耳71和機(jī)身油缸72連接至機(jī)身本體10的一端；所述第二截割部30和第一截割部20的結(jié)構(gòu)對稱，且設(shè)在機(jī)身本體10的另一端；所述第三截割部40包括后槽截割滾筒41，所述后槽截割滾筒41通過減速臂44連接至機(jī)身本體10中部，后槽截割滾筒41包括圓柱形無葉片滾筒，所述圓柱形無葉片滾筒上螺旋設(shè)有截齒，且圓柱形無葉片滾筒前端設(shè)有倒錐外擴(kuò)式端盤42，所述倒錐外擴(kuò)式端盤42外周設(shè)有截齒。

使用時，以圖示采煤工況為例，第一截割部20的錐形滾筒50沿底板截割形成煤層底槽，接著第三截割部40的倒錐外擴(kuò)式端盤42上的截齒對煤層后面進(jìn)行截槽，通過倒錐外擴(kuò)式端盤42的鍥入和截割沖擊力將煤塊漲落，并在錐外擴(kuò)式端盤42的作用下將漲落煤塊推進(jìn)刮板機(jī)，圓柱形無葉片滾筒上的截齒截落未漲落的煤塊并清理煤塊，保證整個后槽截割滾筒41順利通過煤壁；與此同時第二截割部30的錐形滾筒50清理頂板附近的煤層。

在該過程中第一截割部20、第二截割部30和第三截割部40橫向布置于煤壁側(cè)，第一截割部20和第二截割部30依靠機(jī)身油缸42進(jìn)行升降調(diào)節(jié)高度，能夠滿足最大采高和最小臥底的要求，錐形滾筒50的截齒直接布置在錐形無葉片筒體51表面，省略了端盤及葉片，大大減小了螺旋滾筒截割直徑，降低了截割阻力，并且錐形無葉片筒體51前部設(shè)計(jì)成錐形，這樣又進(jìn)一步降低了截割阻力，從而達(dá)到在不放震動炮的情況下采煤的目的，降低了功耗和成本，提高了工作效率和生產(chǎn)安全性。第一截割部20的錐形滾筒50先行截割煤層底部，煤層間的應(yīng)力得到很大程度的釋放，并為煤塊掉落提供了較多自由面，有效降低了第三截割部40的倒錐外擴(kuò)式端盤42在二次截割時的截割強(qiáng)度，減少了截割功耗，倒錐外擴(kuò)式端盤42的截齒進(jìn)行截槽漲落落煤，不會充分破碎煤塊，有效提高了塊煤粒徑、塊煤率，降低截齒損壞量和粉塵產(chǎn)生量；第二截割部30清理頂板的煤層，保證整個設(shè)備向前推進(jìn)。在回采時第二截割部30沿底板截割煤層底槽，第一截割部20清理頂板的煤層，三者相互配合，可實(shí)現(xiàn)一次采全高雙向采煤，對煤層進(jìn)行先截槽再漲落分層落煤，行走速度相對較快，可提高采煤效率，并且能夠?qū)崿F(xiàn)硬質(zhì)煤層的低功耗開采。

優(yōu)選的，所述倒錐外擴(kuò)式端盤42直徑大于錐形滾筒50直徑。錐形滾筒50直徑小，可以實(shí)現(xiàn)低功率有效截割頂、底板硬質(zhì)煤層，底板附近煤層底槽形成后，煤層間的應(yīng)力得到釋放，并為煤塊掉落提供了較多自由面，可有效降低倒錐外擴(kuò)式端盤42截割時的截割強(qiáng)度。

優(yōu)選的，所述錐形滾筒50上的截齒按6條阿基米德螺旋線排列布置在錐形無葉片筒體51表面。這樣的設(shè)置使得錐形滾筒50的載荷均勻分配，進(jìn)一步有效降低了截割阻力。

第一截割部20或第二截割部30的截齒首先截割煤層，需要截齒的破煤能力強(qiáng)，特別是能夠低功耗有效截割硬質(zhì)煤層的能力，而第三截割部40主要是截割被第一截割部20或第二截割部30截割后強(qiáng)度降低的煤層后槽以及清理煤塊，無需較大的截割力。優(yōu)選的，所述第一截割部20和第二截割部30的錐形無葉片筒體51表面的截齒密度大于圓柱形無葉片滾筒表面截齒的密度，截齒密度越大，截割能力越強(qiáng)，從而第一截割部20和第二截割部30能夠?qū)崿F(xiàn)低功耗有效截割硬質(zhì)煤層。

優(yōu)選的，所述第一截割部20的錐形滾筒50和第二截割部30的錐形滾筒50旋轉(zhuǎn)方向相反，轉(zhuǎn)速相同。這樣的設(shè)計(jì)保證了采煤機(jī)整體可以實(shí)現(xiàn)雙向往復(fù)采煤，且方便操作維護(hù)。

優(yōu)選的，所述第一截割部20、第二截割部30的錐形滾筒50和第三截割部40的后槽截割滾筒41向煤壁側(cè)延伸的長度相同，并都位于機(jī)身本體10同側(cè)。這樣的設(shè)計(jì)保證了第一截割部20、第二截割部30和第三截割部40截割煤層深度相同，尤其是充分發(fā)揮第三截割部40截割煤層后槽落煤的作用，保證落煤截深，防止第一截割部20、第二截割部30的截深過大導(dǎo)致煤層受壓大面積塌落或第一截割部20、第二截割部30的截深過小增大第三截割部在二次截割時的截割強(qiáng)度。

由于第三截割部40后槽截割滾筒41的后部的圓柱形無葉片滾筒直徑較小，不可能清理到頂板和底板，需要依靠第一截割部20和第二截割部30清理頂板和底板煤層。因此，作為本發(fā)明的一個優(yōu)選的方案，所述第一截割部20和第二截割部30的采高范圍大于第三截割部40的采高范圍，這樣的設(shè)計(jì)保證了可以同時清理頂板和底板附近的煤層，也可以適應(yīng)煤層起伏，做到完全清理，保證綜采設(shè)備往前推移。

優(yōu)選的，為了使采煤機(jī)向前行走時加強(qiáng)倒錐外擴(kuò)式端盤42煤塊漲落的作用，所述倒錐外擴(kuò)式端盤42上截齒布置的寬度小于倒錐外擴(kuò)式端盤42的錐形面43的寬度。大寬度的錐形面43方便了倒錐外擴(kuò)式端盤42截槽后煤塊的漲落。經(jīng)現(xiàn)場操作檢驗(yàn)，本發(fā)明的錐形面43錐度在15°時截槽開采的效果最好，在保證工作效率的同時可以一次性完全清理煤壁。

由于采煤時連接搖臂60需要帶動機(jī)身本體10兩端的第一截割部20和第二截割部30的錐形滾筒50上下動作，而第三截割部40對于高度調(diào)整的要求不高，優(yōu)選的，為了保證錐形滾筒50的行程和工作范圍，連接搖臂60的長度大于減速臂44的長度。

優(yōu)選的，上述采煤機(jī)的減速臂44通過剪切塊和螺栓固定于機(jī)身本體10中部。

優(yōu)選的，為了使第三截割部40的工作高度可調(diào)，以適應(yīng)起伏的煤層和復(fù)雜的作業(yè)工況，提升采煤工作效率，減速臂44為大功率短臂可升降結(jié)構(gòu)。