科技与生活　Ｌ　２０１１年第８期　应用方法论　ｌ７７　

采煤机螺旋滚筒的技术改造　

刘丹　

（江西煤炭集团有限责任公司萍乡机械厂，江西萍乡３３７０００）　

摘要本文结合Ｔ：作实践，根据煤质状况，分析影响采煤机滚筒使用效果的设计参数，对提高截割块率、装煤效果、结构强度和延长使　

用寿命进行优化改造。　

关键词螺旋滚筒；技术改造；采煤比能耗　中图分类号ＴＤ４２　文献标识码Ａ　文章编号１６７３—９６７１一（２０１　１）０４２—０１７７—０１　

采煤机螺旋滚筒是一个带有螺旋叶片的圆柱体，截齿装在焊于螺旋　

叶片上的齿座套中，Ｔ作时滚筒转动并作径向移动，截割破碎煤炭，再　

南螺旋叶片把煤沿滚筒的轴线方向推运出来，装进＿１　作面输送机。对螺　

旋滚筒的技术改造的基本要求是：采出的块煤要多，产生的煤尘要少，　

即截割比能耗要低，截割阻力和牵引阻力要比较均衡地作用在滚筒上。　

这些要求若能实现，采煤机的生产率就可以提高。　

１螺旋滚筒技术改造的理论基础　

影响滚筒截割块率的因素很多，除煤质本身的性能特点外，主要　

受滚筒设计方面的截齿数量（ｍ）、截距（ｔ）和丁作过程中切削厚度　

（ｈ）影响，造成采煤的一次破碎。另外，滚筒在装煤过程中，由于煤　

炭的相互挤压，容易造成二次破碎。因此在螺旋滚筒的设计中，应从这　

两个方面进行考虑，通过优化设计和改造，选择逼近理想的参数，才能　

达到提高块车，提高装煤效果的目的。　

１）截距的影响。在切削厚度保持不变的条件下，当增大截距时，　

由于切削断面增大，而相邻截槽的相互影响减弱，截割阻力（ｚ）随　

着增大。当截距增大到（５～６）ｈ后，相邻截槽的影响已减弱到可以忽　

略，截距再增大，截割阻力也增加得很小。截割比能耗（Ｈ　，）在截距为　

（１～１．４）ｈＨ＋最小，这个截距（ｔ．）被认为是最佳截距。当截距小于最　

佳截距时，南于切削断面太小，截割比能耗较高，且截距越小，截割比　

能耗越高。当截距大于最佳截距时，因相邻截槽的相互影响减弱，截割　

阻力增大，故截割比能耗反而增大，并趋于某个极限值。　

２）采煤比能耗与切削厚度的关系。当截距为对应最佳截距时，截　

割比能耗与切削厚度的关系如图１中的曲线Ⅱ。因为具体滚筒的截距是　

固定的，不可能随着切削厚度改变，因此其截割比能耗曲线Ⅱ只能在某　

一点上与曲线Ｉ重合，在其它切削厚度时截割比能耗将大于曲线Ｉ的　

对应值。同时，当平均切削厚度增大时，由于循环煤增多，装煤比能耗　

也相应增多（曲线Ｉ１１）。曲线Ⅱ与曲线ｌＩ『的叠加，即是滚筒采煤比能耗　

（曲线ＩＶ）。采煤比能耗和极限切削厚度一般由滚筒的结构和参数所决　

定。受截齿伸出长度和采煤机稳定性的限制，平均切削厚度小于极限切　

削厚度，采煤比能耗则大于理论的最佳值。　

疆　蒙　

平均切削厚度　

图１滚筒采煤比能耗与切削厚度的关系　

２技术改造的几点做法　

２．１提高截割块率的措施　

针对采煤机螺旋滚筒，在要求提高采煤块率的设计时，主要应从截　齿形状的选择、截齿的数量和截线距三个方面加以考虑。　

１）截齿的选择。采煤机螺旋滚筒采用的截齿，基本可以分为两大　

类：扁截齿和镐型截齿。扁截齿前面是平的，截刃是直的，虽然硬质合　

金片镶焊的比较牢固，但因截刃和侧刃不锋利，截割阻力较大，齿身受　

到的弯矩较大，采煤块率低，生成粉尘较多。镐型截齿的优点是：齿身　

不易折断，齿座与叶片的连结长度较大，故强度好；内喷雾时截齿前面　

能得到有效的喷射，有利于灭尘；Ｔ作时截角较小，齿身受到的弯矩较　

小，有利于降低比能耗；形状简单，制作方便。因此，选用镐型截齿。　

经井下实际使用，在提高块率和降低粉尘方面取得了较好的效果。　

２）减少采煤机滚筒的截齿数量，增大截距。采煤机滚筒截齿由原　

来的３２齿减少到２４齿，端盘ｌ２齿，其截齿安装倾斜角度分别为４５。齿５　

个，３Ｏ。齿３个，１５。齿１个，１Ｏ。齿１个，０。齿１个，一５。齿１个。　

个螺旋叶片上每片４齿，１２个齿中一５。齿２个，一ｌ０。齿ｌ０个。叶片上截　齿的负角度安装用来平衡滚筒割煤时的轴向力。同时该方式可以造成　

滚筒在进给时，截齿两侧的截割阻力不平衡，产生转动，截齿自转白　

锐，可以减少齿尖被磨偏而早期失效。将叶片截距南原来的３４ｍｍ增大到　

４０１ｎｍ，以提高滚筒原煤开采块率。　３）采煤机滚筒截齿布置采用一线一齿的方式。采用该方式可增大　

单齿截割面积，提高滚筒截割块率。为解决叶片齿与端盘在滚筒圆周方　

向上重叠，影响滚筒和　ｒ作平衡性的矛盾。采用截齿在滚筒圆周上的均　

布，叶片非均布，则可解决这一矛盾，这种结构可使滚筒切向力波动系　

数降低，能最大限度地减少滚筒截齿数，减少截割过程中煤的一次破碎　

率。　

２．２提高装煤效果的优化措施　

装煤的基本过程是螺旋叶片将煤沿滚筒轴向推至输送机旁，然后利　

用螺旋叶片末端将煤抛到输送机内。根据相关资料的分析，影响滚筒装　

煤效果的主要因素有：滚筒转速、牵引速度、螺旋叶片升角、滚筒外径　

和简体直径等。参照电牵引采煤机滚筒结构，经论证后，将原滚筒简体　

的直径由９８０ｍｍ减￣７８０ｍｍ，从而增大螺旋叶片的过煤空间高度和过　

煤量，提高滚筒的装煤效果，减小了煤炭相互挤压造成的二次破碎。　

根据理论公式：Ｑ＝　（　＿Ｄ，　）ｓｍｎＴｑ／Ｋ　

式中：Ｑ为螺旋滚筒装煤量；Ｄ．，Ｄ　为叶片直径和筒毂直径；ｓ为螺　

距；ｍ为螺旋头数；ｎ为滚筒转速，ｒ／ｍｉｎ；　为散体煤容量；　为螺旋有　

效断面的充填系数；Ｋ为考虑由螺旋实际装入输送机的煤量的系数。　

经计算，理论上可增加滚筒装煤量约１５．４％。优化设计完成后，滚　

筒的部分技术参照数如表１。　

表１滚筒优化改造前后部分参照数对照　

项目　优化改造前　优化改造后　

滚筒截齿外径／ｍｍ　１８００　ｌ８００　

简体外径／ｍｍ　９８Ｏ　７８０　

齿数价　３２　２４　

叶片截齿截距／ｍｉｌｌ　３４　４０　

２．３提高结构强度和延长使用寿命的优化改造措施　

为了保证产品质量，达到部颁标准，制造中完善了丁艺措施和Ｔ＝艺　装备，主要有以下几点：①采用ｃ０　气体保护焊，具有热量集中、熔池　

深、焊接强度高的特点。要求螺旋滚筒　的主要承载焊缝必须采用ｃ０　事　霸　应用方法论　１３７　

浅谈含煤污水处理系统在煤炭码头的应用　

黄丽平　

（神华天津煤炭码头有限责任公司，天津３００４５６）　

中图分类号ｘ７　文献标识码Ａ　文章编号１６７３—９６７１－（２Ｏｌ　１）０４２一Ｏｌ３７一Ｏ１　

１概述　

含煤污水处理系统是神华天津煤炭码头有限责任公司为创建五型企　

业，倡导节能减排而安装的对存放煤炭堆场的含煤雨水进行处理回收并　

重新使用的一套自动化系统。　

含煤废水包括取料机和堆料机冲洗用水，喷枪站洒水除尘用水及含　

煤雨水等，场内含煤废水通过堆场两侧的排水沟汇集到地下式１＃和２＃含　

煤废水池，并经过化学处理将其转变为中水，并通过洒水车进行回收至　

蓄水池，重新利用对现场进行喷淋除尘。　

２工作原理　

堆场内的含煤废水通过堆场排水沟汇集到１＃含煤污水池，并根据液　

位自动控制将污水转￣ｌＪ２＃含煤水池，含煤废水在此进行酸碱度的检测，　

根据反馈的信号通过计量泵自动调节达到使用要求（ｐＨ８～１０）即可进行　

制水流程，２＃含煤废水通过提升泵进到高效净水器中，此过程中系统自　

动进行混凝剂和助凝剂的添加进而提高制水的质量，最后废水通过高效　

净水器溢流到清水箱中。　

３系统的运行模式　

含煤污水处理系统属于由ＰＬＣ控制的全自动化设备，现场安装完善　

的监测信号：液位信号，浊度信号，ｐＨ值信号，等，保证设备的运行安　

全和回用水的质量。　

含煤污水处理系统有控制室和电气室，其中控制内安装有一ｔ－．位机控　

制面板，此面板内包括系统的流程，设备的状态以及远程自动和手动切　

换功能，可供操作人员对整个系统的流程和设备的运行状态有更直观的　

监控，并进行实时操作控制。　

４系统的组成　

含煤污水系统的主要由高效净水器，混凝助凝器组成。　

１）高效污水净化器。是此系统的主要环节，将物理处理和化学处理　

融为一体。在运行过程中，进水泵将经过预处理的废水输送至高效污水净　

化器，同时通过加药计量泵（１＃２＃）在进水泵的出口管道混合器中投加　

絮凝剂及助凝剂，使污水和药剂经初步混合一并进入高效污水净化器。在　

高效污水净化器内经高效混凝反应、旋流离心分离、重力沉降分离、滤层　

动态过滤、污泥重力浓缩等一系列处理过程，将污水进行净化，处理后清　

水从高效污水净化器顶端排卅，浓缩后的污泥从底部定时或连续排出。经　

过一段时间运行，滤层截流悬浮物增多，阻力增大，装在净化器装置上的　控制反洗的装置发出反洗信号，开启反冲泵进行反冲洗。　

２）混凝助凝器。混凝和助凝器主要是对煤水管道中添加混凝和助　

凝药剂，在煤水进入高效净水器前对煤水通过化学作用使污水和药剂经　

初步混合，药剂随配随用，否则药剂的处理效果会降低，对处理水质有　

影响，药剂溶解不均匀、不完伞、有结块时，药剂不能使用，否则会将　

加药管道及计量泵堵塞，造成加药不畅或加不进药剂，且处理效果将达　

不到预期标准。对于任何混凝处理，都存在最佳混凝剂和最佳投药量，　

（上接第１７７页）　气体保护焊。②螺旋叶片、滚筒端盘采用专用胎具压制而成。为Ｊ＇－Ｎ￣ｕ　

强度，端盘与筒体焊接处，加焊加强筋板。③对截齿、齿座、齿靴等外　

购件在使用前必须严格检验，把好质量关。为了延长截齿的使用寿命，　

用于除尘的内喷雾喷嘴位置设计为正对每个齿尖，用来达到冷却截齿的　

目的。（　旨座组焊在专用的胎具上施焊，并及时利用样板截齿检测齿座　

的焊接位置。焊接时要求对齿座焊缝周嗣的母体进行预热２００￣Ｃ左右，　

以减少焊接应力。⑤装载叶片的出口端堆焊９Ｏ　高铬耐磨焊条，要求硬度　

达ＮＨＲＣＳ０左右，增加耐磨性。⑥滚筒焊接完成后，及时利用．ｒＺ一２１型　

震动时效装置进行时效处理，以消除或减少焊接应力。　

３结论　

①本次优化后的螺旋滚筒主要特点是截齿少，单齿截割面积大，并　应通过试验确定。一般的投量范围是：絮凝剂为１０～１００ｍｅ／Ｌ，助凝剂为　

ｌ～１０ｍｇ　。　

５系统的安全联锁　

１）当２＃煤水调节池液位达到中液位（１．５米）时，开１台煤水提升泵，　

向高效净水器进水。　

２）当２＃煤水调节池液位达到低液位（０．５米）时，关闭煤水提升泵。　

３）根据ｐＨ计信号启动碱加药计量泵，ｐＨ＜７，启动碱计量泵；ｐＨ　

＞８．５，停止碱计量泵。　

４）当ｌ＃煤水调节池液位达到中液位（１．５米）时，开１台煤水输送泵，　

向２＃煤水调节池进水。　

５）当１＃煤水调节池液位达到低液位ｆ０．５米）时，关闭煤水输送泵。　

６）当２＃煤水调节池液位达到高液位ｆ２．０米）时，关闭煤水输送泵。　

７）当水槽液位达到低液位时，同时清水箱液位达到高液位时，肩　

动回用水泵。　

８）当水槽达到高液位或清水箱液位达到低液位时，停止回用水　

泵。　

６系统的运行缺陷　

含煤污水处理系统在煤炭码头运行前期受安装位置和安装背景的影　

响，整个　艺流程完成后由车辆（洒水车）通过泵将水箱中的水倒运　

（现场喷淋或回收）。系统通过一段时间的运行后发现问题如下：　

１）雨季时需要专人驾车进行不问断的倒运Ｔ作。　

２）车辆倒运距离过长（需要穿越整个煤炭堆场）。　

３）雨季时回收效率因受丁：艺影响（车辆）效率较低，回收量受影　

响。　

４）当现场作业量较多时无法进行回收水的及时倒运。　

７系统的改造　

针对含煤污水处理系统在煤炭码头运行缺陷，在２００８年根据系统的　

安装位置和安装环境，因地制宜列设备进行了改造。　

通过地埋式管道连接清水箱和堆场取堆料机侧的水槽，通过７００多　

米的水槽将水运送至提升泵房准备回用。其中水槽有液位信号反馈至　

ＰＬＣ，程序内设置清水箱液位，水槽液位和回用泵启停的联锁。　

改造完毕后完全解决此系统存在的缺陷，在节能降耗和满足现场洒　

水车使用的基础上增加了设备的处理效率和１７省大量的人力物力。　

８系统的运行效果　

含煤污水处理系统在煤炭码头运行３年，经过严格的管理和细致的　

维护改造工作使此系统运行稳定，设备故障率较低，处理效率在改造后　

也达到百分之百，２００８—２０１０年共回收含煤废水３５６１４吨，不但有效的降　

低了废水的排放，也为公司在生产用水的使用Ｊ二降低了成本，是节能环　

保的经典运用。　

经Ｔ业生产试验证明达到ｒ预期的效果。但也存在着弱点，第一个是　于　

截齿少，单齿负荷较大。另一个弱点是由于其截线距较大，　叶片　的截　

齿有一个损掉，而没有及时安装新的截齿时，容易将齿套磨损，所以使用　

过程中应及时检查截齿是否处于完好状态。②在确定采煤机螺旋滚筒的参　

数时，应根据所开采的煤层地质条件，煤质杼ｌ生，有针对性地采取优化措　

施，提高螺旋滚筒的生产使用性能，充分发挥采煤机综合胜能。　

参考ｌ文献　

【１１成大先．机械没计手册【Ｍ】．北京：化学Ｔ业出版社，１９９７　

［２】魏同总ｌＩ一程师Ｔ：作指南【Ｍ】．北京：煤炭Ｔ业出版礼，１９９０　

作者简介　

刘丹（１９８３一），男，２００５￣毕业于南京航空航天大学，机械工程及自　

动化专业。