刨煤机 GH800B

1941 年以来，我们一直致力于设计和制造长壁刨煤机，并且取得了长足的发展。 技术进步让刨煤机开采再度成为 1.8 m（70"）以下煤层的首选长壁开采方法。 Cat 刨煤机拥有其他制造商所没有的世界领先功能。在薄煤层及中厚煤层开采应用中，其拥有成本远远低于滚齿采煤机的拥有成本。 Cat 刨煤机拥有优异的可靠性、高超效率和煤层开采能力，因此成为对薄煤层和中厚煤层进行长壁开采的理想选择。

世界领先的功能

GH800B 和 GH1600 滑行刨煤机系统等 Cat 刨煤机拥有其他制造商所没有的世界领先功能 - 在薄煤层及中厚煤层开采中，其单位生产成本远远低于滚齿采煤机的单位生产成本，使其成为了可靠、高产的长壁开采系统。

工作原理

刨煤机的工作原理简单易懂：配有合理分布的刨刀的铸钢刨头由连续的环形驱动链拉动，沿着工作面输送机从工作面一端牵引至另一端，驱动链由位于工作面两端的驱动装置提供动力。 在刨煤机通过后，按照预先设定的增量将 AFC 推向煤壁，从而以电子方式控制刨深。

高度可调

刨头高度可在一定范围内轻松、灵活地进行调整，以确保仅刨削煤层。 另外，通过增减刨刀块，也可对刨头高度进行较大幅度的调整。 两种调整方式均可在采空区一侧快速轻松地进行。

遥控

操作员无需亲临工作面。 开采作业可从设在井下（例如进风巷入口）或地面的中央控制站进行控制，因此操作员可以在干净无尘的区域工作。 悬臂式调斜系统允许沿着垂直方向进行水平控制。 通常采用手动方式调斜，但也可自动进行。 护板可根据长壁地质条件定位，并且通常随刨煤机的刨削操作而自动前进。

首选系统

与滚齿采煤机相比，刨煤机实现的采煤率近年来不断提高。 对于平均厚度不足 1.8 m（70"）的煤层，刨煤机系统已成为当今长壁开采的首选系统。 对于 1.8 m 至 2.3 m（70" 至 90.5"）的煤层，选择刨煤机还是滚齿采煤机取决于具体的地质条件。

煤层越薄，开采难度就越高，因此在较薄的煤层中，将煤炭装入刮板工作面输送机（AFC，Armored Face Conveyor）的工作就变得更为重要。 Cat GH800B 的刨头采用了优化设计，能够在工作面输送机上装载更多的煤炭并减少整个过程中浪费的切割动力。 刨头两端的新形状以及刨煤机导轨的较低高度显著改进了薄煤层中的煤炭装载过程。

高度调整

由于采用模块化设计，因此只需简单地通过增减刨刀块（每个刨刀块的高度为 265 mm（10"））即可完成刨头高度的调整。 通过刨头上的刨刀架，也能对刨头高度进行无限制的调整，以适应煤层高度的略微变化。 刨刀架上装有顶部刨刀，可通过设在采空区侧的蜗轮蜗杆机构精确地调高或调低，调整幅度可达 300 mm（12"）。

减振器（选装）

Caterpillar 已经开发出一种新型减振器，可对刨煤机和刨链提供进一步保护。 在刨头拉架加入一个弹性联接器，内含弹性装置，可减轻作用于刨链的最大冲击力。 这将使刨煤机运行平稳，最大程度地降低刨链、链连接头和传动装置的负载，因而延长了有效使用寿命。

减振器的优点

• 减少刨煤机、驱动装置和驱动链的磨损
• 刨煤机运行平稳，可延长整体使用寿命

GH800B 的刨煤机导轨用于将刨头连接至输送机，它采用整体铸造工艺制成。 这样，与以前的焊接式刨煤机导轨版本相比，不仅大幅降低了高度，同时还实现了更高的强度和耐用性。 铸造刨煤机导轨可承受强大的 AFC 驱动装置在链槽上产生的巨大反作用力。 刨煤机导轨设计优良，使得刨煤机导轨和刨链之间的摩擦极小。 在刨煤机导轨的内侧，每隔一节链槽就有一个检查门，打开后可以方便、快速地检修上下驱动链。 借助为了与本刨煤机系统配合使用而进行改造的专用 PF3 或 PF4 刨煤机链槽，采空区侧和煤壁侧链槽哑铃销的断裂强度达到 3600 kN（404 tf）。

全新 GH800B 刨煤机系统保留的一个组件是 Cat AFCPF3 或 AFCPF4 输送机，它使用了带有可更换顶槽的刨煤机链槽，可轻松更换已经磨损的零件。 它们还在链槽之间配备了外部哑铃销接头 – 每个均具备高达 3600 kN（404 tf）的断裂强度，同时还在输送机和液压支架之间配有一根非常强大和灵活的推移杆。 由于每隔一节链槽就有一个检查门，因此可以快速、轻松地接触到上下驱动链以进行维护。 此外，加宽的输送机横截面和延长的侧板提高了煤炭吞吐量。 GH800B 可以在薄煤层中实现更高的生产率，具体取决于地质条件和其他参数。

最先进的输送机技术

创新型 Cat PF 刨煤机链槽代表了井下工作面输送机技术的最先进水平。 它们以经过实践验证的 PF3 和 PF4 链槽为基础进行制造，能够满足质量、耐磨性和输送能力等方面的所有要求。 PF 链槽构成了输送机系统的强大支柱。 该领先的输送机技术和极为坚固的链槽设计已经过了广泛的测试。

将磨损件分离

PF 的绝妙和全新之处在于将不同的功能区域区分开来，使得磨损件可以与结构件分离。 磨损件使用极硬的耐磨材料，而结构件则使用坚固的高强度钢进行制造。 这一链槽设计允许方便地更换已经磨损的上槽，而不会出现任何问题。

将磨损件分离的优点

• 显著延长使用寿命
• 大大降低链槽的整体磨损
• 轻松在井下更换磨损件

优化的接触面

在上槽使用经过验证的 PF 槽帮，可以最大程度地增加刮板和槽帮之间的接触面。 这可以尽可能减小在水平弯曲段和起伏煤层中的刮板表面压力。 底槽的特殊形状使接触面几乎增大了一倍，因此大大减小了刮板肩的摩擦力和磨损。 另外，链槽两端的曲线过渡也显著降低了链式输送机运行期间的噪音。

优化接触面的优点

• 摩擦力最小
• 底槽刮板肩磨损小
• 最大程度减小功率损失
• 刮板和槽帮使用寿命更长
• 运行时噪音较低

薄煤层液压支架

在薄煤层中作业的刨煤机系统的液压支架具有一些特殊的要求和限制：

• 直接作用的 DA 油缸允许使用较短的液压支架，以适应煤层起伏状况。
• 结构组件全部使用高强度钢材，以尽可能减小结构件的厚度，增加走道的高度。
• 采用分体式底座，使推移杆可在垂直方向上移动，以便进行有效的水平控制和对 DA 油缸进行维修保养。
• 可以采用“走象步”方式移架，防止架前堆积浮煤，并克服软底板带来的困难。

GH800B 刨煤机系统的薄煤层液压支架专为一种应用而设计。 它们配备了更短的顶篷，即便它们处在最低位置时，也不会与刨煤机发生碰撞。 此外，这些防护顶篷不仅更短，而且还变薄了 8 cm（3.15"），从而为工作面人员创造了一个更符合人体工程学原理的工作环境。 与刨煤机运动保持同步的顶篷喷水系统可将这一密闭环境中的粉尘保持在安全和健康的水平。

刨头没有内置驱动装置，因此 GH800B 刨煤机通过循环链组件（由位于工作面两端的驱动电机驱动）沿着煤壁进行牵引。 38 mm（1.5"）的驱动链允许安装最高 2 × 400 kW（2 × 536 hp）的电机。

过载保护

有效的过载保护对于速度快、功率高的刨煤操作而言非常重要。 Cat 行星 UEL 齿轮箱过载保护系统配备了集成式多片离合器，可以对作用在离合器上的压力进行设定，以使离合器在扭矩远低于驱动链断裂强度时就开始打滑。 如果感应到“离合器打滑”，将立即减小齿轮箱输出扭矩，同时关闭刨煤机电机，以免损坏驱动链。 Cat 过载保护系统：

• 消除来自所有驱动组件的冲击负载。
• 最大程度地减少驱动链故障和延长组件使用寿命。
• 允许快速重新启动系统。

负载分配

使用 Cat 变频驱动器（VFD，Variable Frequency Drives）的电机（比如 Cat VFD-A800/W800）的转速可在额定转速的 0-120% 区间内变化，并可在很宽的转速区间内保持恒定的扭矩。 通过对电机功率持续监控，可以实现在各个驱动之间均匀分布负载。

负载分配的优点

• 充分利用可用功率
• 防止电机过热而造成停机
• 优化起动期间的扭矩，减小电机电流
• 优异的功率系数（~1）

遥控

Cat 刨煤机系统提供了业界最先进的遥控系统。 在运行 GH800B 刨煤机系统时，操作员无需亲临工表面。 Cat MCU2 主控制装置可以从舒适的井下控制室，甚至是离工作面数英里远的地面控制室控制整个长壁开采工作。 它可在图形显示屏上显示工作面操作情况，包括 AFC 上的实际煤炭负载、护板位置、立柱压力、冲程和刨煤机位置。 MCU2 提供涵盖整个工作面的网络，允许对护板部件进行远程维护，并且能够记录数据并将其传输到地面。

PMC-D 驱动控制装置

由于刨煤机没有移动部件，因此刨煤机由单独的 PMC-D 驱动控制装置进行控制。 该装置通常专用于齿轮箱或驱动器，一般安装在它所控制的设备或应用的附近。 PMC-D 装置拥有所有必要的硬件，可以有效控制典型驱动系统的许多功能。 此外，通过测量驱动链的行程，PMC-D 还可准确可靠地确定刨煤机的位置。 PMC-D 通常与 PMC-V 配合使用，后者提供人机界面（HMI）和可视化功能。

可视化和控制装置（PMC-V，Visualization and Control Unit）

PMC-V 提供了可对所有已安装的 PMC-D 系统装置进行控制的操作员界面。 它使操作员可以设置参数以及存储和查看系统数据。 PMC-V 具有 24 个便于操作的按键，并且包括一个 4" 的 VGA 显示屏以显示数据。 另外，还可以清楚地显示趋势图以及任何警告和错误信息。 PMC-V 显示屏提供多种界面语言，能够显示所有可用的齿轮箱数据，包括传感器数值、状态信息、全局参数和本地参数以及网络状态。 VPlow 软件可实现整个刨煤机系统（从刨煤机的运动和作业过程到所有参数设置）的可视化，尤其是过载保护驱动控制装置的可视化。

有效的刨煤机水平控制对适应煤层的起伏变化是非常必要的。 沿着煤层刨削可以最大程度减少临近岩层的刨削量以及关联的洗选成本，减少刨削工具（刨刀）的消耗，降低功耗，并且尽可能回收煤炭资源。 Caterpillar 已经研发出悬臂式调斜系统，可通过位于 AFC 采空区侧与顶板支架的推杆之间的液压油缸沿着垂直方向进行水平控制。 伸展油缸将使刨煤机向下刨削（挖掘），回缩油缸将使刨煤机向上刨削（爬升）。 调斜油缸可手动控制，也可通过 Cat PMC-R 电液控制系统自动控制。 分段锚固系统由安装在工作面输送机和顶板支架之间且位于工作面两端的油缸组成，可以控制输送机的缓慢移位，并且有助于刨链保持正确的张力。

水平控制的优点

• 与滚齿采煤机相比，刨煤机的进刀量相对小一些。 这样即便在遇到严重的煤层起伏变化时，水平控制系统也可以沿着垂直方向操纵刨煤机，使其始终在煤层内刨削。 滚齿采煤机只能在垂直方向上进行逐步的改变，导致在煤层起伏严重时发生较多的“煤层外”刨削。
• 由于刨煤机的高度可以方便地调整，使得刨煤机能够平稳地穿越断层和起伏带，因此最大程度地减少了对邻近岩石的刨削。

定距刨煤

高性能刨煤操作的主要要求是遥控、刨深可调和保持工作面平直。 这些要求都可以通过 Cat 定距刨煤系统和全自动刨煤机长壁开采系统实现。 使用传统刨煤机时，煤炭的硬度变化会使刨深发生变化，经常会导致输送机及下游设备过载或使刨煤机卡刨。 定距刨煤则可保持刨深恒定，使其不受煤层硬度或夹矸层的影响，从而避免了这些问题。

定距刨煤的优点

• 遥控功能可在薄煤层中实现最高的安全性和最大的生产率。
• AFC/刨煤机系统和液压支架可精确地按照实际需要（水平弯曲段、顶板条件、断层等）布置。
• 系统可对“过推”或“欠推”进行自我修正，确保在任何条件下都使工作面保持平直。
• 充分利用装机功率，以便在工作面的不同区段都尽可能实现最大刨深。
• 采用 Cat 自动化刨煤机系统，可以充分开采薄煤层资源，实现更高的回采率。
• 通过更为有效的布局开采更多的煤炭，从而降低整体成本。

Caterpillar 不断改进自己的产品，致力于为所有地下作业的矿工提供一个安全的工作环境。

• Cat GH800B 刨煤机系统经过精心打造，不仅满足严格的安全标准，同时还可在薄煤层中实现最高的生产率。 通过使用遥控操作和创新的控制系统来保护操作员。 操作员无需在操作期间亲临长壁工作面。 开采作业可从设在井下（例如进风巷入口）或地面的中央控制站进行控制，因此操作员可以在干净无尘的区域工作。 由于实施持续的监控和可视化、准确一致的文档记录和分析以及不断改进的工艺，自动化操作还改善了工作面的管理。
• 刨煤机液压支架通过超细水雾提供了精密的抑尘功能。 刨煤机系统仅会产生最低量的粉煤（煤尘）。

刨头由机械组件构成，所有磨损件的更换均可在井下进行。 无论刨煤机停在工作面的什么位置，维护人员都可很容易接近，方便快速维修。 刨煤机链槽十分便于维护。 链槽采用了分离不同功能区的新颖概念 – 将易磨零件和结构零件分开布置。 易磨零件使用极其坚硬的耐磨材料，而结构零件由坚韧的高强度钢制成。 这样的链槽设计便于更换已经磨损了的上槽，可降低使用期内设备成本。 刨煤机系统在薄煤层中可带来最低的维护成本 - 尤其是与滚齿采煤机相比。