煤礦井下工作面運(yùn)輸裝備的現(xiàn)狀及發(fā)展前景

劉慶華 張 林

（寧夏天地奔牛實(shí)業(yè)集團(tuán)有限公司，寧夏自治區(qū)石嘴山市，753001）

煤礦井下工作面運(yùn)輸裝備的現(xiàn)狀及發(fā)展前景

劉慶華 張 林

（寧夏天地奔牛實(shí)業(yè)集團(tuán)有限公司，寧夏自治區(qū)石嘴山市，753001）

闡述了我國(guó)綜采工作面運(yùn)輸裝備的發(fā)展現(xiàn)狀，介紹了國(guó)外煤機(jī)裝備的關(guān)鍵技術(shù)與裝備取得的突破，分析了我國(guó)綜采輸送裝備與國(guó)外產(chǎn)品存在的差距，并從提高國(guó)產(chǎn)裝備自動(dòng)化水平和關(guān)鍵元部件等方面提出了建議。

井工煤礦 綜采工作面 運(yùn)輸裝備 刮板輸送機(jī)

我國(guó)煤炭賦存條件十分復(fù)雜，特厚、中厚、薄和極薄煤層并存，分別占到全部可采儲(chǔ)量的44%、37%、11%和8%，為了滿足不同條件綜采工作面的安全高效機(jī)械化開采，必須開發(fā)不同形式的綜采輸送裝備。隨著煤礦井工開采技術(shù)和工藝的不斷發(fā)展以及我國(guó)煤機(jī)裝備制造業(yè)的不斷成熟，國(guó)產(chǎn)煤機(jī)裝備的研制能力得到了大幅提升，國(guó)產(chǎn)運(yùn)輸裝備在各種煤層厚度的綜采工作面得到了廣泛應(yīng)用，有效支撐了高產(chǎn)高效礦井建設(shè)和煤炭產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)升級(jí)，保障了煤炭資源的產(chǎn)量，滿足了國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展的需要。

1 我國(guó)井工煤礦輸送裝備的發(fā)展現(xiàn)狀

我國(guó)井工煤礦運(yùn)輸裝備制造業(yè)發(fā)展較晚，從20世紀(jì)70年代起步，逐步建立起門類齊全的裝備設(shè)計(jì)和加工制造業(yè)。煤炭開采技術(shù)的不斷進(jìn)步促進(jìn)了我國(guó)煤機(jī)制造業(yè)的改革與技術(shù)創(chuàng)新，井工煤礦運(yùn)輸機(jī)械產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)不斷完善，形成了系列化和成套化的裝備。隨著礦井高產(chǎn)高效建設(shè)的不斷深入，我國(guó)已形成較為完整的井工運(yùn)輸裝備設(shè)計(jì)和制造體系，研制成功了一些在國(guó)內(nèi)外具有一定市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力的優(yōu)秀井工運(yùn)輸裝備。部分井工運(yùn)輸裝備出口到印度、俄羅斯、烏克蘭和土爾其等國(guó)家，取得了較好的經(jīng)濟(jì)效益?！笆濉逼陂g，我國(guó)主要煤機(jī)企業(yè)抓住機(jī)遇，加大投資力度，進(jìn)行了技術(shù)改造和裝備升級(jí)換代，制造能力大幅度提高。同時(shí)大力開展技術(shù)升級(jí)，瞄準(zhǔn)國(guó)際煤機(jī)制造的先進(jìn)水平，研制了一批大型重點(diǎn)煤礦急需的重型煤機(jī)運(yùn)輸裝備，實(shí)現(xiàn)了重點(diǎn)煤礦重型運(yùn)輸裝備的全面國(guó)產(chǎn)化，為促進(jìn)我國(guó)煤炭工業(yè)的結(jié)構(gòu)調(diào)整、技術(shù)升級(jí)做出了較大貢獻(xiàn)?！笆晃濉逼陂g，我國(guó)煤機(jī)裝備制造業(yè)再接再厲，研制開發(fā)了一批具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)和核心技術(shù)的創(chuàng)新產(chǎn)品，初步具備了按照地質(zhì)條件和開采工藝進(jìn)行裝備研制的能力，形成了具有我國(guó)特色的綜采、綜放以及薄煤層綜采裝備體系。

1.1 一次采全高工作面輸送裝備現(xiàn)狀

一次采全高是3～6 m煤層實(shí)現(xiàn)安全高效開采的主要途徑，工作面生產(chǎn)能力約為200～800萬(wàn)t／a。在我國(guó)內(nèi)蒙、山西、陜西等地的部分煤礦，單工作面最高產(chǎn)量可達(dá)1000萬(wàn)t／a以上。綜采工作面運(yùn)輸裝備主要由刮板輸送機(jī)、轉(zhuǎn)載機(jī)和破碎機(jī)組成，機(jī)械化程度較高的工作面還配置了皮帶自移機(jī)尾 （馬蒂爾）和轉(zhuǎn)載機(jī)自移裝置。

“十五”期間，神華集團(tuán)金烽公司昌漢溝煤礦使用槽寬1000 mm的國(guó)產(chǎn)刮板輸送機(jī)，在平均采高4.8 m的條件下，實(shí)現(xiàn)最高日產(chǎn)4.62萬(wàn)t，最高月產(chǎn)108.02萬(wàn)t，連續(xù)3個(gè)月平均月產(chǎn)96.23萬(wàn)t?！笆晃濉逼陂g，一次采全高綜采運(yùn)輸裝備研發(fā)取得新突破，陜煤化集團(tuán)紅柳林礦7 m大采高工作面投產(chǎn)，設(shè)計(jì)最大采高7.2 m。工業(yè)性試驗(yàn)期間，工作面具備平均月產(chǎn)原煤109.91萬(wàn)t和年產(chǎn)原煤1200萬(wàn)t的生產(chǎn)能力。工作面輸送設(shè)備均為國(guó)產(chǎn)裝備，刮板輸送機(jī)內(nèi)槽寬達(dá)到1400 mm，裝機(jī)總功率4500 k W，輸送能力達(dá)到4500 t／h；轉(zhuǎn)載機(jī)內(nèi)槽寬達(dá)到1600 mm，裝機(jī)功率700 k W，輸送能力達(dá)到5000 t／h；破碎機(jī)裝機(jī)功率700 k W，破碎能力達(dá)到6000 t／h。本項(xiàng)目成功開發(fā)了與液壓支架同規(guī)格的2050 mm槽長(zhǎng)規(guī)格的輸送機(jī)溜槽，使液壓支架將工作阻力提升到1700 k N以上成為現(xiàn)實(shí)；首創(chuàng)了172 mm節(jié)距的異形嚙全合曲線的超規(guī)格銷排，較147 mm銷排的許用牽引力增大了50%以上，使采煤機(jī)的牽引速度和截割效率大幅度增加；成功研制出長(zhǎng)壽命可更換式交叉?zhèn)刃稒C(jī)頭、1000 mm行程全自動(dòng)液壓伸縮機(jī)尾、1600 k W四行星輪減速器、?56 mm×187 mm規(guī)格的刮板鏈組件、抗彎曲的大高度電纜槽等輸送機(jī)關(guān)鍵元部件，有效地提升了設(shè)備的可靠性；開發(fā)了用于驅(qū)動(dòng)部狀態(tài)監(jiān)測(cè)的輸送機(jī)運(yùn)行分析技術(shù)，包含電機(jī)、減速器軸承溫度、冷卻水溫度和壓力、潤(rùn)滑油油質(zhì)在線采集和分析系統(tǒng)以及基于振動(dòng)的在線故障預(yù)警檢測(cè)系統(tǒng)。

1.2 綜放工作面輸送裝備現(xiàn)狀

我國(guó)綜采放頂煤開采技術(shù)處于國(guó)際領(lǐng)先水平，2005年兗礦集團(tuán)向國(guó)外公司轉(zhuǎn)讓的 “兩柱式綜采放頂煤液壓支架”專利技術(shù)是我國(guó)煤炭行業(yè)首次向國(guó)外輸出采煤技術(shù)。綜采放頂煤開采方法適用于地質(zhì)結(jié)構(gòu)復(fù)雜和煤層厚度較大的采煤工作面，如緩傾斜特厚煤層是當(dāng)前厚度大于7 m的煤層的首選采煤方法。綜放工作面在我國(guó)分部較廣，尤其在山東、山西、河北、安徽等地使用較為普遍。綜放工作面生產(chǎn)能力在150～800萬(wàn)t／a，個(gè)別工作面生產(chǎn)能力達(dá)到1000萬(wàn)t／a以上。在放頂煤開采技術(shù)發(fā)展的早期，有高位放頂、中位放頂和低位放頂3種放煤形式，其中前兩種放煤形式使用的運(yùn)輸裝備與“一次采全高”采煤工藝完全相同，由于安全性差及開采效率低，這兩種放煤方式已很少采用。低位放頂是目前廣泛采用的開采形式，在支架尾梁后部增加一臺(tái)后部刮板輸送機(jī)運(yùn)送放落的原煤。

“十五”期間，國(guó)家組織了重點(diǎn)技術(shù)創(chuàng)新 “600萬(wàn)t綜放工作面設(shè)備配套與技術(shù)研究”項(xiàng)目，以綜采放頂煤技術(shù)為核心，深入開展了放頂煤開采技術(shù)與裝備的研究，研制成功了技術(shù)先進(jìn)和性能優(yōu)良的綜放工作面輸送裝備。在兗礦興隆莊煤礦使用7年，工作面平均回采工效達(dá)到313 t／工，回采率達(dá)到87.43%，平均日產(chǎn)達(dá)到20376 t，平均月產(chǎn)達(dá)到57.0532萬(wàn)t，年產(chǎn)達(dá)684萬(wàn)t。“十一五”期間，我國(guó)綜放技術(shù)取得重大發(fā)展，最大放煤高度達(dá)到20 m。在大同塔山礦8105工作面進(jìn)行了特厚煤層綜合放頂煤試驗(yàn)，試驗(yàn)工作面煤層厚度14～20 m，采煤機(jī)割煤4.5 m，最大放煤高度約12 m，采放比接近1∶3，試驗(yàn)取得了良好效果，試驗(yàn)期間最高日產(chǎn)達(dá)到3.94萬(wàn)t，創(chuàng)造了放頂煤工作面的最好成績(jī)。

放頂煤工作面輸送裝備一般由前部刮板輸送機(jī)、后部刮板輸送機(jī)、轉(zhuǎn)載機(jī)和破碎機(jī)組成。前部刮板輸送機(jī)與一次采全高工作面刮板輸送機(jī)結(jié)構(gòu)相同，由于采高相對(duì)較低，且產(chǎn)量主要受限于放煤作業(yè)的節(jié)奏，放頂煤工作面對(duì)刮板輸送機(jī)中部溜槽強(qiáng)度、牽引銷排以及電纜槽等的強(qiáng)度要求較一次采全高工作面設(shè)備低。由于當(dāng)前還未對(duì)增大支架工作阻力以及提高采煤機(jī)牽引速度等方面提出更高的需求，所以長(zhǎng)度規(guī)格為2050 mm和強(qiáng)力銷排為172 mm等提高開采效率的新技術(shù)尚未在綜放工作面應(yīng)用。綜放工作面前部刮板輸送機(jī)的內(nèi)槽寬為800～1000 mm，裝機(jī)功率為2×315～2×1200 k W，輸送能力為1000～2500 t／h。后部輸送機(jī)由于不需要與采煤機(jī)進(jìn)行配套，中部溜槽結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單。為增加后部刮板輸送機(jī)承載斷面，還可以在其溜槽上安裝浮煤回收裝置。后部刮板輸送機(jī)的內(nèi)槽寬為800～1250 mm，裝機(jī)功率為2×315～2×1200 k W，輸送能力為1000～2500 t／h。當(dāng)采放比在1∶2附近時(shí)，前后部刮板輸送機(jī)可以選擇相同的槽寬規(guī)格。由于后部刮板輸送機(jī)運(yùn)輸?shù)脑壕鶆蚨容^前部刮板輸送機(jī)更差，往往還含有大量的矸石等雜物，通常情況下同規(guī)格的后部刮板輸送機(jī)所需的驅(qū)動(dòng)力應(yīng)比前部刮板機(jī)大8%～10%以上。在實(shí)際應(yīng)用中，為了減少備件儲(chǔ)備量以及工作面的維護(hù)量，大部分客戶選擇前后部刮板輸送機(jī)同功率的配制形式，以使前后部刮板輸送機(jī)的頭和尾驅(qū)動(dòng)部相同。由于要同時(shí)轉(zhuǎn)接來(lái)自前、后部刮板輸送機(jī)的原煤，放頂煤工作面的轉(zhuǎn)載機(jī)通常長(zhǎng)度較長(zhǎng)，約比用于一次采全高工作面的轉(zhuǎn)載機(jī)長(zhǎng)8～20 m。最長(zhǎng)的綜放工作面刮板轉(zhuǎn)載機(jī)長(zhǎng)度達(dá)到100 m。目前主要使用的綜放工作面轉(zhuǎn)載機(jī)內(nèi)槽寬為800～1350 mm，裝機(jī)功率為200～700 k W，輸送能力為1000～3000 t／h。放頂煤工作面的運(yùn)巷寬度一般在4 m左右，小于一次采全高工作面支巷寬度的5～5.5 m，更適用于布置皮帶傳動(dòng)的破碎機(jī)。受皮帶傳動(dòng)能力的限制，破碎機(jī)的裝機(jī)功率為110～315 k W，破碎能力為1000～3000 t／h。近幾年還研制了雙皮帶傳動(dòng)破碎機(jī)、聯(lián)組 “V”帶傳動(dòng)破碎機(jī)、窄型減速器傳動(dòng)破碎機(jī)等一批新型破碎機(jī)，以上問(wèn)題有所改善，但未從根本上解決問(wèn)題。

1.3 薄煤層工作面輸送裝備現(xiàn)狀

薄煤層綜合機(jī)械化開采主要有滾筒采煤機(jī)—刮板輸送機(jī)組和刨煤機(jī)—刮板輸送機(jī)組兩種開采方式。刨煤機(jī)—刮板輸送機(jī)組采用刨煤機(jī)、刮板輸送機(jī)和液壓支架組成，刨煤機(jī)用于工作面落煤，刮板輸送機(jī)負(fù)責(zé)鏟裝和運(yùn)輸，液壓支架提供隨移保護(hù)。刨煤機(jī)組主要適用于0.6～2.5 m厚的煤層開采，其優(yōu)點(diǎn)一是位于工作面內(nèi)的機(jī)械裝置結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，落煤、裝煤容易實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化；二是驅(qū)動(dòng)部位于工作面兩端的巷道內(nèi)，易于維護(hù)。其缺點(diǎn)是工況適應(yīng)性差，不能在工作面內(nèi)調(diào)整采高；不但要求煤的存儲(chǔ)厚度要均勻 （不能有夾矸和斷層），還要求煤的節(jié)理發(fā)育充分，滿足 “可刨性”指標(biāo)。我國(guó)鐵法、晉城、西山和大同等煤礦由國(guó)外引進(jìn)的高速滑行刨煤機(jī)是目前最先進(jìn)的刨煤機(jī)組，刨頭運(yùn)行速度為3 m／s，刨鏈規(guī)格為?42 mm×137 mm，刨頭驅(qū)動(dòng)功率為2×800 k W，鋪設(shè)長(zhǎng)度為300 m。刮板輸送機(jī)槽寬為800 mm，裝機(jī)功率為2×800 k W。鐵法小青礦使用的刨煤機(jī)組在煤厚1.0～1.6 m的工作面年產(chǎn)量達(dá)到100萬(wàn)t。

美國(guó)使用刨煤機(jī)最為普遍，開采和管理水平最高。刨煤工作面的采高為0.8～2.2 m，最高達(dá)到2.5 m；工作面長(zhǎng)度為300～450 m，年生產(chǎn)能力為300～800萬(wàn)t。在煤厚低于0.8 m時(shí)雖然仍可使用刨煤機(jī)組采煤，但此時(shí)對(duì)刨頭及運(yùn)輸槽的高度限制較嚴(yán)格，因此需要通過(guò)減小刨鏈及運(yùn)輸鏈的規(guī)格來(lái)降低刨頭最小高度。這樣一來(lái)會(huì)導(dǎo)致刨鏈和輸送鏈破斷負(fù)荷減小，反而限制了刨煤工作面的長(zhǎng)度，最終影響刨煤工作面的產(chǎn)量和效益。刨煤機(jī)組相比于其它開采方式投資巨大且限制條件多，因而在前期規(guī)劃中更重視工作面效益。對(duì)于厚度在0.8 m以下的煤層，除因?yàn)橄∮忻悍N等特殊因素能確獲得較好收益的工作面外，很少采用刨煤機(jī)組開采。

南宋時(shí)期的《世說(shuō)新語(yǔ)·汰侈》，記載了叫作“豆粥”的方便食品。它的制作方法，是先將豆子煮爛，研磨成粉，晾干擱置起來(lái)。待到需要使用時(shí)，只要將其沖入熱湯中即可。當(dāng)有客人來(lái)了，立馬就可以端上熱氣騰騰的豆粥，請(qǐng)客人品嘗。

由于我國(guó)大部分地區(qū)的薄煤層工作面地質(zhì)條件復(fù)雜，而且煤的品質(zhì)也不高，再加上對(duì)于煤的可刨性分析不夠，以及受進(jìn)口的刨煤機(jī)組價(jià)格較高、維護(hù)費(fèi)用和刨刀等備件的價(jià)格昂貴等因素的影響，刨煤機(jī)在我國(guó)沒有得到推廣使用。

中厚煤層采煤機(jī)組開采技術(shù)的長(zhǎng)足發(fā)展引領(lǐng)了我國(guó)薄綜采裝備的發(fā)展方向。在中厚煤層成熟采煤機(jī)的基礎(chǔ)上，我國(guó)成功研制出多型號(hào)矮機(jī)身采煤機(jī)以及與之配套的各種刮板輸送機(jī)，成功實(shí)現(xiàn)了薄煤層工作面由炮采到機(jī)械化開采的轉(zhuǎn)型。采煤機(jī)開采的最小采高達(dá)到0.80 m，已接近刨煤機(jī)組。2010年，由兗礦集團(tuán)主導(dǎo)研制的 “1 m以下含堅(jiān)硬夾矸薄煤層安全高效綜采成套裝備與技術(shù)”項(xiàng)目獲中國(guó)煤炭工業(yè)科學(xué)技術(shù)獎(jiǎng)一等獎(jiǎng)。該項(xiàng)目研制成功的薄煤層刮板輸送機(jī)在煤層厚度為0.75～1.5 m、煤層含夾矸在1～2層和黃鐵礦結(jié)核體的條件下，工作面最高班產(chǎn)量為1387 t，最高日產(chǎn)量為2657 t，最高月產(chǎn)量為6.9萬(wàn)t。SGZ630／220薄煤層抬底刮板輸送機(jī)是本項(xiàng)目的重要研究成果之一，創(chuàng)新研制了液壓抬底中部溜槽防止飄溜、準(zhǔn)中雙鏈形式的刮板鏈增大過(guò)煤斷面、反置式底銷排降底采煤機(jī)嚙合高度、反曲線結(jié)構(gòu)的輸送機(jī)機(jī)頭解決工作面兩端“三角煤”的問(wèn)題以及輸送兩端的原煤防漏煤裝置等新技術(shù)和新結(jié)構(gòu)。

延長(zhǎng)工作面長(zhǎng)度、減少巷道數(shù)量以及提高單工作面的出煤率是提高薄煤層工作面的一個(gè)大膽嘗試。工作面長(zhǎng)度主要受地質(zhì)條件和刮板輸送機(jī)最大允許鋪設(shè)長(zhǎng)度的制約，在薄煤層工作面則主要受刮板輸送機(jī)的許用鋪設(shè)長(zhǎng)度制約，通常薄煤層工作面的長(zhǎng)度在60～120 m，個(gè)別達(dá)到150 m。薄煤層刮板輸送機(jī)的所用的刮板鏈直徑在18～22 mm之間，個(gè)別達(dá)到?26 mm，其強(qiáng)度不允許刮板輸送機(jī)的鋪設(shè)長(zhǎng)度進(jìn)一步加長(zhǎng)，只有通過(guò)增大鏈條規(guī)格的方式延長(zhǎng)刮板輸送機(jī)的鋪設(shè)長(zhǎng)度。鏈條規(guī)格的增大勢(shì)必引起輸送機(jī)溜槽高度和寬度的增加，在神華石圪臺(tái)和錦界等礦成功試用了SGZ1000／2×1000薄煤層刮板輸送機(jī)，輸送機(jī)槽寬為1000 mm，刮板鏈規(guī)格?42 mm×146 mm，試驗(yàn)最小采高為1.6 m，工作面長(zhǎng)度為300～350 m。在進(jìn)行400 m超長(zhǎng)工作面試驗(yàn)時(shí)效果不理想，斷鏈?zhǔn)鹿暑l繁發(fā)生。在刮板輸送機(jī)繼續(xù)使用圓環(huán)鏈進(jìn)行傳動(dòng)的情況下，通過(guò)延長(zhǎng)工作面長(zhǎng)度提高薄煤層工作面產(chǎn)量的方法困難很大。

2 工作面輸送裝備的發(fā)展前景

2.1 工作面輸送裝備發(fā)展現(xiàn)狀

我國(guó)是世界上最大的產(chǎn)煤國(guó)，也是世界上最大的煤機(jī)裝備市場(chǎng)。我國(guó)工作面輸送裝備以國(guó)產(chǎn)裝備為主，進(jìn)口裝備約占總數(shù)的3%～5%，但價(jià)值可達(dá)總量的8%～10%。我國(guó)井工輸送裝備的型號(hào)、功率以及槽寬等主要技術(shù)指標(biāo)已經(jīng)與世界先進(jìn)水平持平，甚至略有超越，但行業(yè)整體技術(shù)水平跨距大，占行業(yè)中最大比例的中小企業(yè)技術(shù)落后，創(chuàng)新能力不足。刮板輸送機(jī)核心元件的國(guó)產(chǎn)化率、可靠性、裝備的控制與智能化水平較低，產(chǎn)品質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)化程度低，設(shè)備使用壽命及可維護(hù)性等方面與國(guó)際水平相比還落后很大的距離。主要表現(xiàn)為：拿來(lái)主義盛行，缺乏自主創(chuàng)新，產(chǎn)品的同質(zhì)化現(xiàn)象嚴(yán)重；核心零部件的壽命和可靠性低，大功率的傳動(dòng)部件還需要進(jìn)口；關(guān)鍵的耐磨材料和驅(qū)動(dòng)裝置仍無(wú)法國(guó)產(chǎn)；行業(yè)缺乏活力，新技術(shù)和新成果應(yīng)用遲緩。造成以上問(wèn)題的主要原因有以下幾方面的原因：

（1）追求短期利益，在基礎(chǔ)理論、材料等方面投入的研究不足。新技術(shù)、新工藝及行業(yè)發(fā)展趨勢(shì)等方面的研究不被重視，過(guò)于追求 “人無(wú)我有”的型號(hào)創(chuàng)新，側(cè)重于結(jié)構(gòu)、功能設(shè)計(jì)與研究，忽視了“人有我優(yōu)”的質(zhì)量創(chuàng)新，在基礎(chǔ)理論研究和新材料、新工藝等方面的投入不足。造成產(chǎn)品質(zhì)量控制手段和可靠性技術(shù)研究發(fā)展滯后，基礎(chǔ)制造和質(zhì)量保證能力低，制造不能準(zhǔn)確反映設(shè)計(jì)思想，嚴(yán)重影響產(chǎn)品的品質(zhì)和故障分析的正確性；基礎(chǔ)材料性能不穩(wěn)定，鍛造、鑄造、熱處理技術(shù)和研究落后，設(shè)備更新緩慢。

（2）行業(yè)整體管理水平低，質(zhì)量管理和品牌意識(shí)差。近幾年煤炭市場(chǎng)的持續(xù)火爆吸引了相當(dāng)一部分資金，大量新生企業(yè)抱著撈一把的心態(tài)涌入煤機(jī)行業(yè)，依靠仿制生產(chǎn)中、低端井工運(yùn)輸設(shè)備；依靠少量專業(yè)技術(shù)和管理人員進(jìn)行產(chǎn)品制造質(zhì)量和過(guò)程管理，管理水平低且質(zhì)量控制手段和能力不完善；缺乏有競(jìng)爭(zhēng)力的核心技術(shù)，只能依靠?jī)r(jià)格拼市場(chǎng)，過(guò)分壓低成本，產(chǎn)品質(zhì)量反差極大，影響了行業(yè)的整體形象；缺乏長(zhǎng)遠(yuǎn)的戰(zhàn)略布局，及時(shí)提供備件和售后服務(wù)的能力差，甚至無(wú)法保證用戶的正常生產(chǎn)，影響了用戶對(duì)國(guó)產(chǎn)設(shè)備的信心。

（3）刮板輸送機(jī)的設(shè)計(jì)理論和核心技術(shù)方法還沒有完全掌握，大部分企業(yè)還采用類比設(shè)計(jì)或靜強(qiáng)度校核等粗糙設(shè)計(jì)階段，現(xiàn)代化的分析和設(shè)計(jì)工具尚未推廣使用。決定設(shè)備壽命和可靠性的關(guān)鍵技術(shù)仍需要從國(guó)外采購(gòu) （比如用于刮板輸送機(jī)驅(qū)動(dòng)的調(diào)速耦合器、大功率變頻電機(jī)、大扭矩限矩器等，決定中部槽壽命的高性能可焊耐磨板以及制造大規(guī)格鏈條的特種合金圓鋼等），特別是與大功率電力驅(qū)動(dòng)相關(guān)的產(chǎn)品技術(shù)落后，功率超過(guò)1000 k W的電機(jī)、軟啟動(dòng)器、扭矩保護(hù)器以及電磁控制器仍然選用進(jìn)口或其他非井工行業(yè)的產(chǎn)品。由于刮板輸送機(jī)是移動(dòng)式連續(xù)工作方式，一個(gè)工作循環(huán)通常為5～8個(gè)月，再加上煤礦防爆、淋水、電磁干擾等惡劣環(huán)境，其它行業(yè)的成熟產(chǎn)品很難適應(yīng)煤礦井工的特殊環(huán)境，無(wú)法直接使用，往往需要進(jìn)行特殊的防護(hù)處理。但由于技術(shù)更新快，新產(chǎn)品在煤機(jī)市場(chǎng)的贏利周期短，投入重金的專業(yè)設(shè)計(jì)很難收回成本，限制了優(yōu)質(zhì)產(chǎn)品的開發(fā)能力，因此新技術(shù)發(fā)展緩慢，投資熱情低。

（4）井工裝備的一體化設(shè)計(jì)能力和專業(yè)研究力量薄弱，不重視裝備的持續(xù)改進(jìn)和進(jìn)化，設(shè)備性能參數(shù)選擇不合理，運(yùn)輸系統(tǒng)工作能力缺乏彈性。往往依據(jù)工作面的最大生產(chǎn)能力進(jìn)行各運(yùn)輸系統(tǒng)的能力設(shè)計(jì)，導(dǎo)致大部分時(shí)間工作面各運(yùn)輸系統(tǒng)只能發(fā)揮50%～70%的能力。而在片幫等特殊情況發(fā)生引起超載時(shí)，由于運(yùn)輸系統(tǒng)不能進(jìn)一步增大工作能力而導(dǎo)致原煤溢出。運(yùn)輸裝備的自動(dòng)化和智能化程度低，缺乏工作能力適時(shí)調(diào)節(jié)和工作模式轉(zhuǎn)換的能力，各類保護(hù)系統(tǒng)、實(shí)時(shí)檢測(cè)系統(tǒng)、故障診斷系統(tǒng)以及可預(yù)見性維護(hù)系統(tǒng)等方面與國(guó)外先進(jìn)水平還有很大差距。

（5）井工運(yùn)輸裝備與其它煤機(jī)裝備的配套通用性差，煤機(jī)配套缺乏統(tǒng)一的法規(guī)性標(biāo)準(zhǔn)和原則，不重視行業(yè)的標(biāo)準(zhǔn)化建設(shè)和匹配性設(shè)計(jì)，不同企業(yè)的同型設(shè)備配套標(biāo)準(zhǔn)和設(shè)計(jì)不同，提供的產(chǎn)品不具備行業(yè)通用性和互換性。另外，采用的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)更新慢、跟不上產(chǎn)品發(fā)展的需要、沒有與國(guó)際先進(jìn)標(biāo)準(zhǔn)接軌以及產(chǎn)品質(zhì)量和某些性能達(dá)不到國(guó)際強(qiáng)制標(biāo)準(zhǔn)的要求，這些因素直接影響了我國(guó)井工輸送設(shè)備走向國(guó)際市場(chǎng)。

（6）輸送設(shè)備的產(chǎn)能分布不合理，80%以上的企業(yè)以生產(chǎn)槽寬764 mm及以下規(guī)格的中小型設(shè)備為主，產(chǎn)能重疊，嚴(yán)重缺乏技術(shù)優(yōu)勢(shì)，完全依靠?jī)r(jià)格競(jìng)爭(zhēng)獲得訂單，陷入了低質(zhì)低價(jià)競(jìng)爭(zhēng)的怪圈。少數(shù)企業(yè)主導(dǎo)槽寬1000 mm以上的重型設(shè)備市場(chǎng)，雖然面臨部分國(guó)外同行的競(jìng)爭(zhēng)，但仍占據(jù)了國(guó)內(nèi)大部分市場(chǎng)。

（7）科研投入不足，技術(shù)人才隊(duì)伍建設(shè)緩慢，創(chuàng)新能力弱。煤機(jī)制造業(yè)一向被認(rèn)為是技術(shù)含量低的行業(yè)，大部分企業(yè)不重視科研，而且機(jī)械制造業(yè)的利潤(rùn)率低也影響了企業(yè)投資科研的熱情。由于煤礦專業(yè)的大專院校紛紛易幟，煤機(jī)制造業(yè)已多年招不到本專業(yè)的畢業(yè)生，從其它機(jī)械或電氣專業(yè)招聘的學(xué)生需要再經(jīng)過(guò)3～5年的培養(yǎng)才能適應(yīng)煤機(jī)設(shè)計(jì)專業(yè)的工作，而且有相當(dāng)一部分技術(shù)人才不能忍受這個(gè)過(guò)渡期，很早便離開了煤機(jī)設(shè)計(jì)行業(yè)。

（8）井工運(yùn)輸機(jī)械行業(yè)缺乏集中管理，各生產(chǎn)企業(yè)各自為政，行業(yè)缺乏有效監(jiān)管。由于存在大量以仿制為主的中小型企業(yè)，各企業(yè)間技術(shù)壁壘森嚴(yán)，技術(shù)信息和資源共享性極差。

（9）市場(chǎng)秩序不完善，專利保護(hù)和知識(shí)產(chǎn)權(quán)意識(shí)淡薄。大批依靠仿制為生的低端企業(yè)入市和出市門檻低，能輕易獲得MA認(rèn)證成為煤機(jī)制造商，效益差時(shí)又可以隨時(shí)退出，無(wú)需承擔(dān)社會(huì)責(zé)任。這些企業(yè)依靠?jī)r(jià)格和非市場(chǎng)因素占據(jù)了某些地方市場(chǎng)，導(dǎo)致了不公平的市場(chǎng)環(huán)境，優(yōu)質(zhì)的產(chǎn)品難以獲得優(yōu)價(jià)，從而失去了競(jìng)爭(zhēng)力。

2.2 井工煤礦運(yùn)輸裝備的發(fā)展前景

煤炭高效機(jī)械化開采是世界煤炭工業(yè)的發(fā)展方向，國(guó)外以露天開采為主，研制了移動(dòng)破碎站、大噸位自卸卡車等一大批重型裝備，我國(guó)大部分煤炭資源埋藏較深，不適宜進(jìn)行露天開采，目前露天開采只占全國(guó)原煤總產(chǎn)量的3%～5%，高效機(jī)械化井工開采是我國(guó)煤炭的主要生產(chǎn)方式。近20年來(lái)，煤礦生產(chǎn)效率持續(xù)提升，單工作面年產(chǎn)量由100萬(wàn)t左右提升至1000～1200萬(wàn)t，原煤日生產(chǎn)量達(dá)到了3～5萬(wàn)t，與之相適應(yīng)的綜采運(yùn)輸裝備也向長(zhǎng)運(yùn)距、成套化和大功率發(fā)展，并開始引入智能控制和自動(dòng)化技術(shù)。應(yīng)用于這些高產(chǎn)高效礦井的井工輸送設(shè)備不但運(yùn)輸能力強(qiáng)，還配備了完善的安全保護(hù)和工況監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，設(shè)備自動(dòng)化水平和可靠性的提高大量減少了井下人員的數(shù)量。事實(shí)證明，國(guó)產(chǎn)成套化的井工運(yùn)輸裝備基本滿足我國(guó)高產(chǎn)高效大型礦井的發(fā)展需要，在備件保障和配套靈活性等方面相比國(guó)外供應(yīng)商更具優(yōu)勢(shì)。隨著井工運(yùn)輸裝備的配制越來(lái)越高和結(jié)構(gòu)越來(lái)越復(fù)雜，煤礦用戶越來(lái)越依賴于供應(yīng)商提供的售后服務(wù)和備件保障來(lái)確保煤機(jī)裝備的正常運(yùn)行。煤機(jī)銷售已不僅僅是向用戶交付設(shè)備的問(wèn)題，而是包括多設(shè)備選型、制造交付、安裝調(diào)試、備件儲(chǔ)備、現(xiàn)場(chǎng)維護(hù)、大修、殘值利用等煤機(jī)的全生命周期的服務(wù)，即以銷售煤機(jī)產(chǎn)品為開端，為煤礦的生產(chǎn)提供全方位的支持。

2.3 井工煤礦輸送裝備的技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)

（1）開采裝備的成套化開發(fā)是當(dāng)今煤機(jī)裝備發(fā)展的趨勢(shì)，也是滿足煤礦減人增效和提高煤炭生產(chǎn)安全性的重要途徑。開采裝備的成套化開發(fā)包括采、運(yùn)、支整個(gè)井工開采裝備和系統(tǒng)的功能集成及交融。如在薄煤層刮板輸送機(jī)上出現(xiàn)的液壓抬高裝備就是為了改善刮板輸送機(jī)的鏟煤效果，以解決薄煤層采煤機(jī)由于滾筒直徑小和上煤效果差的問(wèn)題。成套化開發(fā)就是要不斷提升煤機(jī)裝備的研制能力，完善運(yùn)輸設(shè)備的各種功能，按照采煤工藝和用戶特定開采條件為輸送設(shè)備增加特殊功能。成套化要為用戶提供全面的解決方案，圍繞井工運(yùn)輸設(shè)備為用戶提供全面的技術(shù)配套、定制化制造、軟啟動(dòng)控制技術(shù)、機(jī)電管理技術(shù)、故障診斷與可預(yù)見性維護(hù)技術(shù)、設(shè)備中期改造與技術(shù)升級(jí)、設(shè)備全壽命周期管理等。設(shè)備成套化建設(shè)的目標(biāo)是提高井工輸送裝備對(duì)不同開采工作面的適用性、提高開采效率、設(shè)備可靠性和設(shè)備自動(dòng)化程度，提升設(shè)備供應(yīng)商在設(shè)備全生命周期的服務(wù)能力，降低用戶的后期使用成本和維修能力建設(shè)投入。

（2）加快關(guān)鍵元部件和高性能耐磨材料的國(guó)產(chǎn)化。目前井工輸送設(shè)備雖完全可以國(guó)產(chǎn)，但大功率電機(jī)、減速器、軟啟動(dòng)裝置等還依靠進(jìn)口，尤其是1000 k W以大功率軟啟動(dòng)器和高壓變頻一體機(jī)被國(guó)外少數(shù)幾家企業(yè)壟斷，價(jià)格昂貴且交貨期長(zhǎng)，嚴(yán)重限制了重型井工輸送設(shè)備的發(fā)展，急需改變現(xiàn)狀，在國(guó)內(nèi)尋找替代產(chǎn)品或替代技術(shù)。我國(guó)缺乏針對(duì)煤礦特殊使用條件研制的特種耐磨鋼材，國(guó)內(nèi)鋼鐵企業(yè)近幾年研究出了幾種與國(guó)外材料性能接近的耐磨鋼材，但存在焊接性能差和機(jī)械加工困難等問(wèn)題，與國(guó)外產(chǎn)品還有不小的差距，特別是在不同批次材料的性能穩(wěn)定性方面差距明顯。

（3）通過(guò)引進(jìn)吸收或借鑒等手段，加快其它行業(yè)機(jī)械和電氣行業(yè)成熟先進(jìn)的技術(shù)融入煤機(jī)裝備業(yè)，促進(jìn)煤機(jī)產(chǎn)業(yè)的技術(shù)升級(jí)。包括高壓變頻技術(shù)、直流電機(jī)、液壓驅(qū)動(dòng)技術(shù)對(duì)刮板輸送機(jī)交流電牽引系統(tǒng)的替代和升級(jí)；液力變矩器、液體粘性傳動(dòng)、磁力限位器等新型傳動(dòng)裝置的引進(jìn)和再開發(fā)；輕質(zhì)金屬、高分子復(fù)合材料應(yīng)用于刮板組件，大幅降低刮板鏈的重量，降底刮板機(jī)的空載損耗和磨損；矩型鏈環(huán)、異型鏈等新型傳動(dòng)鏈替代圓環(huán)鏈，改善鏈條與鏈輪的嚙合條件，提高傳動(dòng)系統(tǒng)的效率和可靠性等。

（4）提高裝備的整體可靠性。通過(guò)運(yùn)動(dòng)學(xué)和動(dòng)力學(xué)的仿真分析，在采購(gòu)、制造、檢驗(yàn)、調(diào)試的全過(guò)程進(jìn)行質(zhì)量控制，提高成套裝備的制造可靠性，最終提高井工運(yùn)輸設(shè)備的可靠性和易維護(hù)性。在行業(yè)內(nèi)開展標(biāo)準(zhǔn)化工作，形成統(tǒng)一的設(shè)計(jì)及制造標(biāo)準(zhǔn)，積累數(shù)據(jù)，逐步建立關(guān)鍵元件的基準(zhǔn)壽命指標(biāo)，以此為基礎(chǔ)建立健全井工設(shè)備的壽命預(yù)估系統(tǒng)，提高設(shè)備的可靠性和主動(dòng)維護(hù)性。

［1］康虎彪.我國(guó)綜采工作面裝備現(xiàn)狀及其與國(guó)外的差距 ［J］.中國(guó)煤炭，2004 （10）

［2］洪源.論中國(guó)煤機(jī)行業(yè)的發(fā)展趨勢(shì) ［J］.中國(guó)煤炭，2008 （7）

［3］柏振軍.中國(guó)煤礦機(jī)械裝備發(fā)展現(xiàn)狀和 “十二五”展望 ［J］.中國(guó)煤炭，2011（4）

Present situation and development prospect of transportation equipments at mining face in underground mine

Liu Qinghua，Zhang Lin
（Ningxia Tiandi Benniu Industrial Group Co.，Ltd.，Shizuishan，Ningxia 753001，China）

The present situation of transportation equipments at fully mechanized mining face was described，and the key technology and the achieved breakthroughs of foreign equipments were also introduced.The gap between home-made and foreign equipments were analyzed.Meanwhile，some suggestions were proposed in terms of how to enhance the automation level and key components＇quality of home-made equipments.

underground mines，fully mechanized mining face，transportation equipments，scraper conveyer

TD52

A

劉慶華 （1974-），男，陜西富平人，碩士學(xué)位，副總工程師，主要從事井工煤礦機(jī)械的研究。

（責(zé)任編輯 路 強(qiáng)）