劉根民

(同煤集團(tuán)煤峪口礦，山西 大同037041)

0 引言

雖然近年來(lái)全球能源消費(fèi)量不斷增長(zhǎng)，但是煤炭產(chǎn)業(yè)依然是重要的能源產(chǎn)業(yè)。我國(guó)《國(guó)家能源發(fā)展戰(zhàn)略規(guī)劃綱要》明確提出“以煤炭為主體，以電力為中心”的能源發(fā)展格局。煤炭產(chǎn)業(yè)是關(guān)系到國(guó)民經(jīng)濟(jì)命脈的產(chǎn)業(yè)，具有重要的戰(zhàn)略地位。隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展與科技的進(jìn)步，煤炭開(kāi)采技術(shù)、開(kāi)采設(shè)備在不斷的革新[1]。作為煤礦機(jī)械化采煤設(shè)備“三機(jī)”之一的采煤機(jī)，在煤礦開(kāi)采中占據(jù)著極其重要的地位，對(duì)采煤機(jī)的發(fā)展現(xiàn)狀與未來(lái)展望的研究探討具有重要意義。

1 采煤機(jī)的概念

采煤機(jī)是一種集機(jī)械、電氣、液壓于一體的綜合大型裝備。采煤機(jī)的工作機(jī)構(gòu)承擔(dān)著截煤和裝煤兩項(xiàng)任務(wù)。按照工作機(jī)構(gòu)形式可以分為四大類(lèi)，分別是鋸削式（也稱(chēng)截煤機(jī)）、刨削式、鉆削式、銑削式。它與液壓支架和刮板運(yùn)輸機(jī)兩個(gè)大型機(jī)械裝備共同構(gòu)成了綜合機(jī)械化采煤設(shè)備，是煤礦現(xiàn)代化生產(chǎn)作業(yè)的重要機(jī)械之一[2]。

2 我國(guó)采煤機(jī)的發(fā)展史

我國(guó)于上世紀(jì)50年代才涉足采煤機(jī)技術(shù)。當(dāng)時(shí)全國(guó)只有幾個(gè)煤礦引進(jìn)前蘇聯(lián)的采煤機(jī)器，生產(chǎn)效率都比較低下。1963年，我國(guó)設(shè)計(jì)出第一臺(tái)采煤機(jī)，它是以渦旋式滾筒為工作機(jī)構(gòu)的采煤機(jī)，讓我國(guó)出現(xiàn)了零的突破。1979年引進(jìn)連續(xù)采煤機(jī)，并于大同礦務(wù)局大斗溝礦、姜家灣礦進(jìn)行開(kāi)采實(shí)驗(yàn)[3]。1980年在上海莘莊會(huì)議上，對(duì)煤礦采煤機(jī)的研發(fā)探討上升到了一定的高度，并在國(guó)家科技委的大力支持下，將采煤機(jī)技術(shù)納入國(guó)家“六五”計(jì)劃的重點(diǎn)科研項(xiàng)目。從此我國(guó)對(duì)采煤機(jī)的研發(fā)一直處于繁榮時(shí)期。在此期間，我國(guó)除了發(fā)展縱向布置采煤機(jī)系列產(chǎn)品，還成功研發(fā)了第一臺(tái)多電機(jī)控制橫向布置式的新型采煤機(jī)[4]。使得采煤技術(shù)、安全系數(shù)等，相比以前得到了極大的提升。從80年代中期到現(xiàn)在，我國(guó)電牽引采煤機(jī)的研發(fā)進(jìn)入了蓬勃發(fā)展的時(shí)期，相對(duì)于以前的液壓驅(qū)動(dòng)采煤機(jī)，具有更好的工作效率，得到了廣泛使用。

到了21世紀(jì)，我國(guó)太原煤科院自主研發(fā)并生產(chǎn)了一系列連續(xù)采煤機(jī)系統(tǒng)裝備。此后，經(jīng)過(guò)我國(guó)科研人員的不斷努力，成功研發(fā)了先進(jìn)的電牽引式薄煤層采煤機(jī)、中厚煤層采煤機(jī)等。太重煤機(jī)有限公司生產(chǎn)的MG1100/2860-WD采煤機(jī)、冀中能源邢臺(tái)機(jī)械廠生產(chǎn)的MGN132/316-WD薄煤層采煤機(jī)、天地科技股份有限公司生產(chǎn)的MG1000/2540-GWD采煤機(jī)、MG2×100/456-WD薄煤層采煤機(jī)、西安煤礦機(jī)械有限公司生產(chǎn)的MG1000/2550-GWD厚煤層采煤機(jī)、MG200/456-AWD薄煤層采煤機(jī)，雞西煤礦機(jī)械有限公司和無(wú)錫盛達(dá)機(jī)械制造公司、遼源煤礦機(jī)械有限公司成功研發(fā)了先進(jìn)的采煤機(jī)裝備，為我國(guó)煤企事業(yè)發(fā)展做出了重大貢獻(xiàn)。

3 我國(guó)采煤機(jī)的海外市場(chǎng)分析

2007年《煤炭工業(yè)發(fā)展“十一五”規(guī)劃》從政策上確立了我國(guó)大力發(fā)展采煤機(jī)械化的方針。近年來(lái)由于環(huán)保壓力的增加，煤礦“黃金十年”的情形不會(huì)再出現(xiàn)，這就需要國(guó)內(nèi)的采煤機(jī)廠家開(kāi)闊視野，開(kāi)拓國(guó)際市場(chǎng)，借助一帶一路建設(shè)時(shí)機(jī)，尋找新出路。2017年天地科技上海分公司完成“土耳其375采煤機(jī)出口項(xiàng)目”，2017年太重煤機(jī)與烏克蘭核心集團(tuán)簽訂合作機(jī)制，西安煤礦機(jī)械有限公司向印度、越南、俄羅斯等國(guó)進(jìn)行出口等等。

4 國(guó)外采煤機(jī)的發(fā)展史

國(guó)外的采煤機(jī)起步比我國(guó)早。在上世紀(jì)40年代，英國(guó)、蘇聯(lián)等相繼研發(fā)了鏈?zhǔn)讲擅簷C(jī)。以依諾斯公司CM28H型和永益公司3JCM等為代表的采煤機(jī)問(wèn)世。與此同時(shí)德國(guó)也研發(fā)了刨煤機(jī)。到了50年代，英國(guó)、德國(guó)又相繼成功研發(fā)了滾筒式采煤機(jī)。60年代，蘇聯(lián)、德國(guó)、法國(guó)先后對(duì)滾筒式采煤機(jī)進(jìn)行技術(shù)革新，奠定了現(xiàn)代化采煤機(jī)械裝備的基礎(chǔ)。美國(guó)對(duì)采煤機(jī)技術(shù)的研發(fā)也是相當(dāng)迅速，目前是采煤機(jī)技術(shù)最先進(jìn)，研發(fā)、使用最多的國(guó)家之一[5]。70年代以后采煤機(jī)向著信息化、智能化、綜合機(jī)械化的方向發(fā)展。

20世紀(jì)90年代，由于我國(guó)國(guó)內(nèi)連續(xù)采煤機(jī)裝備處于空白，美國(guó)JOY公司、Caterpiller公司、FLETCHER公司、LongAaidox公司、CE公司、以及德國(guó)的DBT公司等國(guó)外企業(yè)長(zhǎng)期壟斷國(guó)內(nèi)市場(chǎng)。目前，進(jìn)口采煤機(jī)相關(guān)計(jì)算、模擬試驗(yàn)等設(shè)計(jì)手段較為先進(jìn)，使得采煤機(jī)的尺寸、質(zhì)量得到了有效控制，國(guó)外的材料科學(xué)、加工工藝等技術(shù)較為先進(jìn)，采煤機(jī)的可靠性較強(qiáng)，基本符合使用說(shuō)明書(shū)中的使用周期與壽命周期，加之國(guó)外的采煤機(jī)信息化、智能化發(fā)展較為先進(jìn)，我國(guó)采煤機(jī)技術(shù)與國(guó)外先進(jìn)采煤機(jī)技術(shù)還有一些距離。

5 我國(guó)采煤機(jī)技術(shù)現(xiàn)狀與問(wèn)題

5.1 不注重基礎(chǔ)理論的創(chuàng)新

我國(guó)很多科研機(jī)構(gòu)不注重采煤機(jī)技術(shù)理論的研究，導(dǎo)致很多采煤機(jī)元部件不能按照預(yù)期設(shè)計(jì)進(jìn)行工作，達(dá)不到理想效果。

5.2 缺乏核心技術(shù)

對(duì)采煤機(jī)技術(shù)創(chuàng)新力度不夠，缺乏自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)，很多關(guān)鍵技術(shù)依然由國(guó)外掌握，目前，我國(guó)在采煤機(jī)裝備中很多零部件都是國(guó)外進(jìn)口。

5.3 穩(wěn)定性、可靠性差

我國(guó)目前很多零部件達(dá)不到國(guó)外先進(jìn)國(guó)家的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，使得我國(guó)采煤機(jī)裝備壽命周期短，可靠性差，一定程度上影響采煤作業(yè)的進(jìn)展。而國(guó)外一些采煤機(jī)裝備基本可以達(dá)到承諾的使用周期。

6 采煤機(jī)技術(shù)創(chuàng)新發(fā)展趨勢(shì)

6.1 強(qiáng)力銷(xiāo)軌式牽引系統(tǒng)

新型采煤機(jī)運(yùn)用強(qiáng)力銷(xiāo)軌式牽引系統(tǒng)牽引，使得采煤機(jī)具有速度快、節(jié)距大、壽命周期長(zhǎng)、可靠性與穩(wěn)定性高的優(yōu)勢(shì)。

6.2 基于網(wǎng)絡(luò)化、模塊化分布式電器控制系統(tǒng)

采煤機(jī)技術(shù)面向網(wǎng)絡(luò)化、模塊化發(fā)展，是綜合型新型采煤機(jī)發(fā)展的必然方向，為實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程控制、無(wú)人化、智能化發(fā)展奠定基礎(chǔ)[6]。

6.3 實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化開(kāi)采技術(shù)

實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化開(kāi)采技術(shù)，需要構(gòu)建一套完備的通訊系統(tǒng)與智能控制系統(tǒng)，能夠協(xié)調(diào)好煤礦開(kāi)采裝備“三機(jī)”建設(shè)，協(xié)調(diào)各個(gè)部件、機(jī)構(gòu)、系統(tǒng)進(jìn)行智能控制。

7 采煤機(jī)的發(fā)展方向

7.1 采煤機(jī)向無(wú)人化發(fā)展

無(wú)人化開(kāi)采的優(yōu)點(diǎn)：（1）降低了勞動(dòng)強(qiáng)度，減少了井下勞作時(shí)間，保障了井下作業(yè)人員的安全，解放了生產(chǎn)力。（2）提高了開(kāi)采效益。對(duì)一些地質(zhì)環(huán)境復(fù)雜的煤層及不能保障工作人員安全的生產(chǎn)作業(yè)面，一般采煤機(jī)裝備很難開(kāi)采，所以只能放棄，造成資源浪費(fèi)。

無(wú)人化開(kāi)采發(fā)展中的問(wèn)題：（1）適應(yīng)性差。遇到地質(zhì)條件復(fù)雜、環(huán)境惡劣的工作面時(shí)，無(wú)人化采煤機(jī)自主分析能力有限，導(dǎo)致無(wú)法正常工作或是生產(chǎn)效率低下。（2）專(zhuān)業(yè)技術(shù)人員缺乏。無(wú)人化開(kāi)采的核心是計(jì)算機(jī)信息化控制[7]，煤礦相關(guān)技術(shù)人員缺乏，造成無(wú)人化開(kāi)采設(shè)備無(wú)法正常運(yùn)轉(zhuǎn)。

7.2 采煤機(jī)向智能化發(fā)展

采煤機(jī)智能化的優(yōu)點(diǎn)：在煤礦開(kāi)采過(guò)程中能夠自主分析并解決問(wèn)題。較高的適應(yīng)性可以使采煤機(jī)能夠滿足各種環(huán)境下的工作[8]。

目前智能化采煤機(jī)主要面臨的問(wèn)題是：（1）采煤機(jī)在開(kāi)采過(guò)程中產(chǎn)生高強(qiáng)度的震動(dòng)，使得一些元部件接觸不良，造成故障。（2）由于頂板的落煤、巷道的積水等等，對(duì)采煤機(jī)的感應(yīng)器、信號(hào)器以及線路造成影響。（3）由于缺乏專(zhuān)業(yè)技術(shù)人員，對(duì)采煤機(jī)裝備的智能化維修困難[9]。

7.3 采煤機(jī)生產(chǎn)向標(biāo)準(zhǔn)化發(fā)展

標(biāo)準(zhǔn)化發(fā)展方向是任何工業(yè)發(fā)展到一定階段后必然發(fā)展的方向[10]，保證采煤機(jī)裝備零部件的高度互換性，可以有效節(jié)約成本。

8 結(jié)論

我國(guó)采煤機(jī)技術(shù)逐步走向成熟，也成功研發(fā)了一系列適應(yīng)不同開(kāi)采條件的采煤機(jī)系列產(chǎn)品，并構(gòu)建了一定的海外市場(chǎng)。但是我國(guó)采煤機(jī)技術(shù)與國(guó)外先進(jìn)采煤機(jī)技術(shù)上還存在差距，在穩(wěn)定性、適應(yīng)性、可靠性、遠(yuǎn)程監(jiān)控、自動(dòng)化控制以及智能化控制等方面尤其突出。為了煤礦行業(yè)可持續(xù)發(fā)展，對(duì)采煤機(jī)技術(shù)的開(kāi)發(fā)和創(chuàng)新勢(shì)在必行。