綜述采煤機的發展歷程與現狀

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，但是煤炭產業依然是重要的能源產業。我國《國家能源發展戰略規劃綱要》明確提出“以煤炭為主體，以電力為中心”的能源發展格局。煤炭產業是關系到國民經濟命脈的產業，具有重要的戰略地位。隨著國民經濟的發展與科技的進步，煤炭開采技術、開采設備在不斷的革新[1]。作為煤礦機械化采煤設備“三機”之一的采煤機，在煤礦開采中占據著極其重要的地位，對采煤機的發展現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。采煤機的工作機構承擔著截煤和裝煤兩項任務。按照工作機構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成了綜合機械化采煤設備，是煤礦現代化生產作業的重要機械之一[2]。

2 我國采煤機的發展史

我國于上世紀50年代才涉足采煤機技術。當時全國只有幾個煤礦引進前蘇聯的采煤機器，生產效率都比較低下。1963年，我國設計出第一臺采煤機，它是以渦旋式滾筒為工作機構的采煤機，讓我國出現了零的突破。1979年引進連續采煤機，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一直處于繁榮時期。在此期間，我國除了發展縱向布置采煤機系列產品，還成功研發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、安全系數等，相比以前得到了極大的提升。從80年代中期到現在，我國電牽引采煤機的研發進入了蓬勃發展的時期，相對于以前的液壓驅動采煤機，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并生產了一系列連續采煤機系統裝備。此后，經過我國科研人員的不斷努力，成功研發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的MG1100/2860-WD采煤機、冀中能源邢臺機械廠生產的MGN132/316-WD薄煤層采煤機、天地科技股份有限公司生產的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了先進的采煤機裝備，為我國煤企事業發展做出了重大貢獻。

3 我國采煤機的海外市場分析

2007年《煤炭工業發展“十一五”規劃》從政策上確立了我國大力發展采煤機械化的方針。近年來由于環保壓力的增加，煤礦“黃金十年”的情形不會再出現，這就需要國內的采煤機廠家開闊視野，開拓國際市場，借助一帶一路建設時機，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、蘇聯等相繼研發了鏈式采煤機。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了刨煤機。到了50年代，英國、德國又相繼成功研發了滾筒式采煤機。60年代，蘇聯、德國、法國先后對滾筒式采煤機進行技術革新，奠定了現代化采煤機械裝備的基礎。美國對采煤機技術的研發也是相當迅速，目前是采煤機技術最先進，研發、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展。

20世紀90年代，由于我國國內連續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公司等國外企業長期壟斷國內市場。目前，進口采煤機相關計算、模擬試驗等設計手段較為先進，使得采煤機的尺寸、質量得到了有效控制，國外的材料科學、加工工藝等技術較為先進，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、智能化發展較為先進，我國采煤機技術與國外先進采煤機技術還有一些距離。

5 我國采煤機技術現狀與問題

5.1 不注重基礎理論的創新

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

5.2 缺乏核心技術

對采煤機技術創新力度不夠，缺乏自主知識產權，很多關鍵技術依然由國外掌握，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 采煤機技術創新發展趨勢

6.1 強力銷軌式牽引系統

新型采煤機運用強力銷軌式牽引系統牽引，使得采煤機具有速度快、節距大、壽命周期長、可靠性與穩定性高的優勢。

6.2 基于網絡化、模塊化分布式電器控制系統

采煤機技術面向網絡化、模塊化發展，是綜合型新型采煤機發展的必然方向，為實現遠程控制、無人化、智能化發展奠定基礎[6]。

6.3 實現自動化開采技術

實現自動化開采技術，需要構建一套完備的通訊系統與智能控制系統，能夠協調好煤礦開采裝備“三機”建設，協調各個部件、機構、系統進行智能控制。

7 采煤機的發展方向

7.1 采煤機向無人化發展

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

無人化開采發展中的問題：（1）適應性差。遇到地質條件復雜、環境惡劣的工作面時，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效率低下。（2）專業技術人員缺乏。無人化開采的核心是計算機信息化控制[7]，煤礦相關技術人員缺乏，造成無人化開采設備無法正常運轉。

7.2 采煤機向智能化發展

采煤機智能化的優點：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）由于缺乏專業技術人員，對采煤機裝備的智能化維修困難[9]。

7.3 采煤機生產向標準化發展

標準化發展方向是任何工業發展到一定階段后必然發展的方向[10]，保證采煤機裝備零部件的高度互換性，可以有效節約成本。

8 結論

我國采煤機技術逐步走向成熟，也成功研發了一系列適應不同開采條件的采煤機系列產品，并構建了一定的海外市場。但是我國采煤機技術與國外先進采煤機技術上還存在差距，在穩定性、適應性、可靠性、遠程監控、自動化控制以及智能化控制等方面尤其突出。為了煤礦行業可持續發展，對采煤機技術的開發和創新勢在必行。