難采煤層的采煤機(jī)技術(shù)現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)

田連富

摘 要：近些年，由于全球能源消耗幅度急劇上升，對(duì)一次性能源的需求量每年都成倍的增長(zhǎng)，導(dǎo)致國(guó)際石油價(jià)格居高不下。為了降低石油消費(fèi)比例，世界各國(guó)都在調(diào)整能源的結(jié)構(gòu)，因此煤炭的消耗比例有所上升。目前除中東地區(qū)，其他地方的煤炭使用量都在不斷上升，并且在這種情況下，全球煤炭產(chǎn)量也呈逐年遞增趨勢(shì)。在我國(guó)，煤炭資源的埋藏普遍較深，且受成煤條件等多種地質(zhì)因素的影響，我國(guó)的煤層儲(chǔ)藏多為薄煤層和中厚煤層，這就對(duì)煤炭的開(kāi)采帶來(lái)一定困難，因此對(duì)難采煤層采煤機(jī)的技術(shù)研究迫在眉睫。

關(guān)鍵詞：能源消耗 煤炭資源 技術(shù)研究

中圖分類(lèi)號(hào)：TD421 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1007-3973（2013）005-056-02

煤礦作為世界上儲(chǔ)存量最大，分布最廣的常規(guī)資源，相比其他能源具有成本低，技術(shù)風(fēng)險(xiǎn)小的突出優(yōu)勢(shì)。隨著近年來(lái)對(duì)煤礦的需求量增大，國(guó)家頒布了《國(guó)家能源發(fā)展戰(zhàn)略規(guī)劃綱要》，其明確指出“我國(guó)的能源發(fā)展格局是以煤炭為主體，以電力為中心。”同時(shí)《煤炭工業(yè)發(fā)展“十一五”規(guī)劃》指出“煤炭是我國(guó)的主體能源，煤炭工業(yè)是關(guān)系能源安全和國(guó)民經(jīng)濟(jì)命脈的重要基礎(chǔ)產(chǎn)業(yè)”的規(guī)劃規(guī)定。為煤炭工業(yè)指明了發(fā)展方向。同時(shí)也為我國(guó)機(jī)械制造業(yè)創(chuàng)造了良好的機(jī)遇。

1 我國(guó)采煤機(jī)技術(shù)的發(fā)展歷史

20世紀(jì)50年代我國(guó)的采煤機(jī)技術(shù)正式起步，當(dāng)時(shí)我國(guó)的采煤工藝主要以炮采采煤為主，也有少數(shù)的煤礦采用從前蘇聯(lián)進(jìn)口先進(jìn)的采煤機(jī)做為主要的采煤工具，但在當(dāng)時(shí)我國(guó)的煤炭生產(chǎn)效率都較為低下。為此，我國(guó)科技人員開(kāi)展了采煤技術(shù)的研究，1963年我國(guó)第一臺(tái)采煤機(jī)問(wèn)世，它是以渦旋滾筒作為工作機(jī)構(gòu)。第一臺(tái)采煤機(jī)的成功研制開(kāi)啟了采煤技術(shù)的新篇章，自此我國(guó)的采煤技術(shù)達(dá)到了新的高度，并逐漸進(jìn)入采煤機(jī)技術(shù)的引進(jìn)、仿制、研制階段。

1980年，我國(guó)首次將采煤機(jī)技術(shù)的相關(guān)問(wèn)題提到日程上。并在同年在上海舉行的莘莊會(huì)議中將采煤機(jī)技術(shù)的研發(fā)推至高潮，最終得到了國(guó)家科技委員會(huì)的大力支持，自此采煤機(jī)技術(shù)被列入“五六”時(shí)期國(guó)家的重點(diǎn)科技攻關(guān)項(xiàng)目。這對(duì)于當(dāng)時(shí)的中國(guó)而言已經(jīng)是一個(gè)了不起的跨越。在當(dāng)時(shí)，采煤機(jī)技術(shù)得到了很大程度的提升，主要表現(xiàn)在：其元部件的可靠程度大幅提高；通過(guò)縱向布局的方式，使其整體結(jié)構(gòu)更加牢固；牽引力和牽引速度進(jìn)一步提升；無(wú)鏈牽引結(jié)構(gòu)也比以前更安全可靠。

20世紀(jì)80年代至20世紀(jì)90年代中期，我國(guó)的采煤機(jī)技術(shù)處于空前的繁榮狀態(tài)，在這期間，我國(guó)不斷研發(fā)縱向布置采煤機(jī)。與此同時(shí)我國(guó)還研發(fā)出了第一臺(tái)多電機(jī)驅(qū)動(dòng)橫向布置框架式結(jié)構(gòu)的新型采煤機(jī)，其改變了原來(lái)螺旋傘齒輪和橫穿機(jī)身的結(jié)構(gòu)，使其安全系數(shù)得到提高。至今，我國(guó)已經(jīng)進(jìn)入電牽引采煤機(jī)的迅猛發(fā)展時(shí)期，采煤機(jī)技術(shù)大幅提高，并還將繼續(xù)提高。

2 我國(guó)采煤機(jī)技術(shù)現(xiàn)狀

“十一五”期間，我國(guó)的煤礦企業(yè)制定了高產(chǎn)高效的生產(chǎn)方針，為滿(mǎn)足煤礦的生產(chǎn)需求，采煤機(jī)制造業(yè)及時(shí)地調(diào)整了產(chǎn)品的生產(chǎn)理念，以高智能性、可靠性和易維護(hù)性作為生產(chǎn)宗旨，朝大采高和薄煤層的方向進(jìn)行設(shè)計(jì)。

（1）薄煤層采煤機(jī)。我國(guó)煤層多屬于薄煤層和中厚煤層，因而對(duì)薄煤層采煤機(jī)的需求量很大，我國(guó)在“十一五”期間生產(chǎn)了一種電牽引采煤機(jī)，這種采煤機(jī)具有過(guò)夾矸甚至斷層的大功率薄煤層機(jī)載。目前這種采煤機(jī)的最大功率可到達(dá)920kW，這種大富余系數(shù)為企業(yè)在復(fù)雜煤層條件下進(jìn)行開(kāi)采提供了可靠保證。

（2）一次采全高高產(chǎn)高效采煤機(jī)。這種采煤機(jī)對(duì)不適宜用放頂采煤的5.5m以上的煤層進(jìn)行采煤是最合理有效的。目前我國(guó)已經(jīng)擁有一套成熟的厚煤層一次采全高的高產(chǎn)高效綜合采煤設(shè)備，一次采全高可達(dá)6.5m，裝機(jī)的功率也達(dá)到了2550kW，年產(chǎn)達(dá)600萬(wàn)噸至1000萬(wàn)噸綜采成套設(shè)備。這種采煤機(jī)實(shí)現(xiàn)了大功率重型化、集約化、自動(dòng)化，采煤機(jī)的設(shè)備儲(chǔ)備系數(shù)大，運(yùn)行的可靠程度高。

（3）長(zhǎng)臂采煤工藝。一些賦存穩(wěn)定，地質(zhì)構(gòu)造簡(jiǎn)單的薄煤層可采用長(zhǎng)臂機(jī)械采煤。無(wú)論是采用普采工藝還是綜采工藝，與厚、中厚煤層開(kāi)采相比，薄煤層開(kāi)采的破煤設(shè)備除了滾筒采煤機(jī)還可以采用刨煤機(jī)，不過(guò)這兩種破煤設(shè)備的空間高度都受煤層高度的限制。滾筒采煤機(jī)的破煤能力一般較高，至今我國(guó)研制使用的薄煤層滾筒采煤機(jī)已經(jīng)有近20種。這些采煤機(jī)大致分為騎溜式和爬底式兩種。

（4）信息技術(shù)的應(yīng)用。目前我國(guó)采用的交流變頻電牽引采煤機(jī)，這種采煤機(jī)具有故障顯示和診斷功能，操作人員可以在操作過(guò)程中清晰的看到主要的運(yùn)行參數(shù)，隨時(shí)掌控采煤機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)情況，并且可以根據(jù)運(yùn)行參數(shù)預(yù)測(cè)采煤機(jī)故障。目前，我國(guó)在采煤機(jī)上實(shí)現(xiàn)了遠(yuǎn)程在線(xiàn)監(jiān)測(cè)，實(shí)現(xiàn)了遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)和故障的診斷，為進(jìn)一步完全實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)控奠定了基礎(chǔ)。

目前企業(yè)對(duì)采煤機(jī)的記憶截割功能也有研究，在工作面煤層起伏相對(duì)穩(wěn)定的情況下，采集第一刀煤的厚度和起伏數(shù)據(jù)，通過(guò)記憶功能，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)調(diào)高，最終實(shí)現(xiàn)少人甚至無(wú)人工作面的目標(biāo)。國(guó)家863項(xiàng)目“煤礦井下采掘裝備遙控關(guān)鍵技術(shù)”現(xiàn)已全面啟動(dòng)，這對(duì)降低煤礦井下安全隱患，減少工作面值班人員起到了決定性作用。同時(shí)有助于實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)高度集中，井巷布置集約化的目標(biāo)。

3 我國(guó)難采煤層采煤機(jī)技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)分析

（1）薄煤層采煤機(jī)。在“十一五”期間我國(guó)已經(jīng)研制出了適用于薄煤層開(kāi)采的采煤機(jī)。但是這類(lèi)采煤機(jī)的開(kāi)采方式相對(duì)落后，這期間研制出的采煤機(jī)采用的技術(shù)大多為液壓牽引方式或非機(jī)載形式。而近幾年我國(guó)重新研制出來(lái)利用機(jī)載交流變頻電牽引技術(shù)的薄煤層采煤機(jī)。這種采煤機(jī)在采煤技術(shù)方面得到了一定的提高，但是由于對(duì)這種研究和應(yīng)用不具有系列化，導(dǎo)致采煤機(jī)的牽引強(qiáng)度和截割技術(shù)都還存在一定問(wèn)題，還不夠成熟?？傊覈?guó)的薄煤層采煤機(jī)技術(shù)較從前雖得到了很好的提高，但仍存在許多不完善的地方，采煤機(jī)在很大程度上受材料和工藝的制約，造成薄煤層采煤機(jī)無(wú)法滿(mǎn)足煤礦生產(chǎn)的要求。因此薄煤層采煤機(jī)必將成為我國(guó)采煤機(jī)的主要研究方向之一。

（3）大功率高產(chǎn)高效采煤設(shè)備。目前我國(guó)正處于煤炭生產(chǎn)的繁榮時(shí)期，且還將繼續(xù)發(fā)展，我國(guó)的煤炭勘查范圍正在不斷擴(kuò)大。據(jù)悉，煤層厚度大于7m的煤層數(shù)量在不斷增加。這就對(duì)大功率高產(chǎn)高效的采煤設(shè)備的要求量也會(huì)越來(lái)越大，因此高采高效的采煤設(shè)備的研究必然會(huì)成為我國(guó)采煤機(jī)技術(shù)未來(lái)研究方向之一。

（4）少人、無(wú)人工作面采掘成套設(shè)備。隨著科技的不斷發(fā)展，我國(guó)的礦井生產(chǎn)正一步步向少人、無(wú)人化生產(chǎn)看齊。目前我國(guó)的礦井生產(chǎn)設(shè)備自動(dòng)化程度正在提高，為了進(jìn)一步保障煤礦生產(chǎn)的安全，自動(dòng)化、智能化成為采煤機(jī)研究發(fā)展的重要方向之一。礦井工作本身就具有一定的危險(xiǎn)性，如果將工作面上的采掘設(shè)備操作人員控制在四人以?xún)?nèi)，其安全系數(shù)也會(huì)得到相應(yīng)的提高，因此我認(rèn)為，少人、無(wú)人工作面采掘成套設(shè)備的技術(shù)研制是采煤技術(shù)發(fā)展的趨勢(shì)之一。

4 結(jié)束語(yǔ)

目前我國(guó)的采煤技術(shù)正處于不斷進(jìn)步的時(shí)期，但與國(guó)際相比，仍存在一定的距離，特別是在薄煤層采煤機(jī)械設(shè)備方面，我國(guó)還需加強(qiáng)研究力度，研制出更加完善的采煤設(shè)備，只有攻克了薄煤層采煤技術(shù)上的難題，我國(guó)的煤礦開(kāi)采事業(yè)才能更好的發(fā)展。才能真正實(shí)現(xiàn)帶領(lǐng)我國(guó)難采煤層開(kāi)采行業(yè)走向新階段，進(jìn)而使我國(guó)的煤炭事業(yè)更好的發(fā)展。

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