綜述采煤機的發(fā)展歷程與現(xiàn)狀

劉根民

(同煤集團煤峪口礦，山西 大同037041)

0 引言

雖然近年來全球能源消費量不斷增長，但是煤炭產(chǎn)業(yè)依然是重要的能源產(chǎn)業(yè)。我國《國家能源發(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)系到國民經(jīng)濟命脈的產(chǎn)業(yè)，具有重要的戰(zhàn)略地位。隨著國民經(jīng)濟的發(fā)展與科技的進步，煤炭開采技術(shù)、開采設(shè)備在不斷的革新[1]。作為煤礦機械化采煤設(shè)備“三機”之一的采煤機，在煤礦開采中占據(jù)著極其重要的地位，對采煤機的發(fā)展現(xiàn)狀與未來展望的研究探討具有重要意義。

1 采煤機的概念

采煤機是一種集機械、電氣、液壓于一體的綜合大型裝備。采煤機的工作機構(gòu)承擔著截煤和裝煤兩項任務。按照工作機構(gòu)形式可以分為四大類，分別是鋸削式（也稱截煤機）、刨削式、鉆削式、銑削式。它與液壓支架和刮板運輸機兩個大型機械裝備共同構(gòu)成了綜合機械化采煤設(shè)備，是煤礦現(xiàn)代化生產(chǎn)作業(yè)的重要機械之一[2]。

2 我國采煤機的發(fā)展史

我國于上世紀50年代才涉足采煤機技術(shù)。當時全國只有幾個煤礦引進前蘇聯(lián)的采煤機器，生產(chǎn)效率都比較低下。1963年，我國設(shè)計出第一臺采煤機，它是以渦旋式滾筒為工作機構(gòu)的采煤機，讓我國出現(xiàn)了零的突破。1979年引進連續(xù)采煤機，并于大同礦務局大斗溝礦、姜家灣礦進行開采實驗[3]。1980年在上海莘莊會議上，對煤礦采煤機的研發(fā)探討上升到了一定的高度，并在國家科技委的大力支持下，將采煤機技術(shù)納入國家“六五”計劃的重點科研項目。從此我國對采煤機的研發(fā)一直處于繁榮時期。在此期間，我國除了發(fā)展縱向布置采煤機系列產(chǎn)品，還成功研發(fā)了第一臺多電機控制橫向布置式的新型采煤機[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，我國電牽引采煤機的研發(fā)進入了蓬勃發(fā)展的時期，相對于以前的液壓驅(qū)動采煤機，具有更好的工作效率，得到了廣泛使用。

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

3 我國采煤機的海外市場分析

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大力發(fā)展采煤機械化的方針。近年來由于環(huán)保壓力的增加，煤礦“黃金十年”的情形不會再出現(xiàn)，這就需要國內(nèi)的采煤機廠家開闊視野，開拓國際市場，借助一帶一路建設(shè)時機，尋找新出路。2017年天地科技上海分公司完成“土耳其375采煤機出口項目”，2017年太重煤機與烏克蘭核心集團簽訂合作機制，西安煤礦機械有限公司向印度、越南、俄羅斯等國進行出口等等。

4 國外采煤機的發(fā)展史

國外的采煤機起步比我國早。在上世紀40年代，英國、蘇聯(lián)等相繼研發(fā)了鏈式采煤機。以依諾斯公司CM28H型和永益公司3JCM等為代表的采煤機問世。與此同時德國也研發(fā)了刨煤機。到了50年代，英國、德國又相繼成功研發(fā)了滾筒式采煤機。60年代，蘇聯(lián)、德國、法國先后對滾筒式采煤機進行技術(shù)革新，奠定了現(xiàn)代化采煤機械裝備的基礎(chǔ)。美國對采煤機技術(shù)的研發(fā)也是相當迅速，目前是采煤機技術(shù)最先進，研發(fā)、使用最多的國家之一[5]。70年代以后采煤機向著信息化、智能化、綜合機械化的方向發(fā)展。

20世紀90年代，由于我國國內(nèi)連續(xù)采煤機裝備處于空白，美國JOY公司、Caterpiller公司、FLETCHER公司、LongAaidox公司、CE公司、以及德國的DBT公司等國外企業(yè)長期壟斷國內(nèi)市場。目前，進口采煤機相關(guān)計算、模擬試驗等設(shè)計手段較為先進，使得采煤機的尺寸、質(zhì)量得到了有效控制，國外的材料科學、加工工藝等技術(shù)較為先進，采煤機的可靠性較強，基本符合使用說明書中的使用周期與壽命周期，加之國外的采煤機信息化、智能化發(fā)展較為先進，我國采煤機技術(shù)與國外先進采煤機技術(shù)還有一些距離。

5 我國采煤機技術(shù)現(xiàn)狀與問題

5.1 不注重基礎(chǔ)理論的創(chuàng)新

我國很多科研機構(gòu)不注重采煤機技術(shù)理論的研究，導致很多采煤機元部件不能按照預期設(shè)計進行工作，達不到理想效果。

5.2 缺乏核心技術(shù)

對采煤機技術(shù)創(chuàng)新力度不夠，缺乏自主知識產(chǎn)權(quán)，很多關(guān)鍵技術(shù)依然由國外掌握，目前，我國在采煤機裝備中很多零部件都是國外進口。

5.3 穩(wěn)定性、可靠性差

我國目前很多零部件達不到國外先進國家的質(zhì)量標準，使得我國采煤機裝備壽命周期短，可靠性差，一定程度上影響采煤作業(yè)的進展。而國外一些采煤機裝備基本可以達到承諾的使用周期。

6 采煤機技術(shù)創(chuàng)新發(fā)展趨勢

6.1 強力銷軌式牽引系統(tǒng)

新型采煤機運用強力銷軌式牽引系統(tǒng)牽引，使得采煤機具有速度快、節(jié)距大、壽命周期長、可靠性與穩(wěn)定性高的優(yōu)勢。

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發(fā)展的必然方向，為實現(xiàn)遠程控制、無人化、智能化發(fā)展奠定基礎(chǔ)[6]。

6.3 實現(xiàn)自動化開采技術(shù)

實現(xiàn)自動化開采技術(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)好煤礦開采裝備“三機”建設(shè)，協(xié)調(diào)各個部件、機構(gòu)、系統(tǒng)進行智能控制。

7 采煤機的發(fā)展方向

7.1 采煤機向無人化發(fā)展

無人化開采的優(yōu)點：（1）降低了勞動強度，減少了井下勞作時間，保障了井下作業(yè)人員的安全，解放了生產(chǎn)力。（2）提高了開采效益。對一些地質(zhì)環(huán)境復雜的煤層及不能保障工作人員安全的生產(chǎn)作業(yè)面，一般采煤機裝備很難開采，所以只能放棄，造成資源浪費。

無人化開采發(fā)展中的問題：（1）適應性差。遇到地質(zhì)條件復雜、環(huán)境惡劣的工作面時，無人化采煤機自主分析能力有限，導致無法正常工作或是生產(chǎn)效率低下。（2）專業(yè)技術(shù)人員缺乏。無人化開采的核心是計算機信息化控制[7]，煤礦相關(guān)技術(shù)人員缺乏，造成無人化開采設(shè)備無法正常運轉(zhuǎn)。

7.2 采煤機向智能化發(fā)展

采煤機智能化的優(yōu)點：在煤礦開采過程中能夠自主分析并解決問題。較高的適應性可以使采煤機能夠滿足各種環(huán)境下的工作[8]。

目前智能化采煤機主要面臨的問題是：（1）采煤機在開采過程中產(chǎn)生高強度的震動，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，對采煤機的感應器、信號器以及線路造成影響。（3）由于缺乏專業(yè)技術(shù)人員，對采煤機裝備的智能化維修困難[9]。

7.3 采煤機生產(chǎn)向標準化發(fā)展

標準化發(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

我國采煤機技術(shù)逐步走向成熟，也成功研發(fā)了一系列適應不同開采條件的采煤機系列產(chǎn)品，并構(gòu)建了一定的海外市場。但是我國采煤機技術(shù)與國外先進采煤機技術(shù)上還存在差距，在穩(wěn)定性、適應性、可靠性、遠程監(jiān)控、自動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，對采煤機技術(shù)的開發(fā)和創(chuàng)新勢在必行。