我國(guó)采煤裝備發(fā)展現(xiàn)狀

尚建榮

(山西蘭花科創(chuàng)伯方煤礦分公司,山西高平 048411)

我國(guó)采煤裝備發(fā)展現(xiàn)狀

尚建榮

(山西蘭花科創(chuàng)伯方煤礦分公司,山西高平 048411)

煤礦開(kāi)采是煤礦生產(chǎn)的重要環(huán)節(jié),先進(jìn)高效的采煤裝備則是提高煤礦效率、降低成本和保證安全的核心方法。指出了我國(guó)采煤裝備在可靠性、穩(wěn)定性、工作效率、大型化和智能化等方面的不足及其原因。詳細(xì)介紹了我國(guó)在刮板輸送機(jī)智能化、采煤機(jī)智能化、液壓支架大型化、成套裝備關(guān)鍵技術(shù)、遠(yuǎn)程遙控采煤、采煤裝備融資租賃等方面取得的成績(jī)。

采煤裝備 采煤機(jī) 液壓支架 輸送機(jī) 智能化

“十一五”以來(lái)，國(guó)家以大基地、大集團(tuán)、大煤礦建設(shè)以及淘汰落后產(chǎn)能為重要抓手，加快推進(jìn)煤炭產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整。2012年以來(lái)，我國(guó)煤炭需求總量減緩，煤炭?jī)r(jià)格呈現(xiàn)下行趨勢(shì)。在這樣一種形勢(shì)下，煤炭生產(chǎn)企業(yè)更多地把工作重心放在如何提高效率、降低成本和保證安全三大問(wèn)題上。而先進(jìn)高效的煤礦機(jī)械設(shè)備能促進(jìn)新技術(shù)、新工藝的衍生，也是解決這三大問(wèn)題的核心方法之一，因此步入歷史上最好的發(fā)展階段。

1 采煤裝備發(fā)展現(xiàn)狀

我國(guó)鼓勵(lì)煤炭機(jī)械制造企業(yè)由單機(jī)制造為主向系統(tǒng)集成為主轉(zhuǎn)變，并引導(dǎo)專(zhuān)業(yè)化零部件生產(chǎn)企業(yè)向?qū)＞胤较虬l(fā)展，以技術(shù)裝備水平的提高，支撐中型煤礦機(jī)械化程度提升。但當(dāng)前我國(guó)煤炭機(jī)械裝備制造水平與煤炭工業(yè)整體發(fā)展要求相比，存在著裝備水平發(fā)展滯后的問(wèn)題。特別是具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的大型綜采設(shè)備的制造設(shè)計(jì)、高強(qiáng)度材料、加工工藝和關(guān)鍵質(zhì)量指標(biāo)等方面，同國(guó)際先進(jìn)水平還存在不小差距。

首先，可靠性差、穩(wěn)定性差、效率低。雖然中國(guó)制造的采礦設(shè)備在參數(shù)和應(yīng)用方面與國(guó)外產(chǎn)品相差不大，但在現(xiàn)場(chǎng)使用的可靠性和適應(yīng)性方面卻差距較大。

其次，大型化程度較低。隨著我國(guó)煤炭資源整合力度加大，開(kāi)采規(guī)模擴(kuò)大，煤礦的大型化開(kāi)采已成趨勢(shì)，但國(guó)內(nèi)采煤設(shè)備的大型化并不理想。

最后，智能化水平較低。國(guó)外采礦設(shè)備的智能化作業(yè)質(zhì)量和效率，是中國(guó)無(wú)法相比的。

究其根源主要有以下三個(gè)方面:一是知識(shí)產(chǎn)權(quán)保護(hù)力度不夠，創(chuàng)新和研發(fā)環(huán)境欠缺，企業(yè)和個(gè)人缺乏積極性。二是激勵(lì)機(jī)制不夠，創(chuàng)新精神缺乏。三是對(duì)煤礦設(shè)備的理解過(guò)于局限。采煤設(shè)備不僅僅是設(shè)備本身的性能問(wèn)題，更重要的使命是為用戶(hù)提供個(gè)性化的最終解決方案，涉及到生產(chǎn)線(xiàn)的成本控制、工期控制和工程預(yù)期收益的達(dá)成。這需要包括財(cái)務(wù)、管理、技術(shù)等多方面的配合才能有效完成，這對(duì)中國(guó)的礦機(jī)行業(yè)形成了更大的挑戰(zhàn)。

2 主要采煤裝備取得的成就

2.1 刮板輸送機(jī)智能化

天地奔牛集團(tuán)研制的智能刮板輸送機(jī)為世界首套智能控制大型刮板輸送機(jī)，并實(shí)現(xiàn)皮帶機(jī)、采煤機(jī)等采掘系統(tǒng)的雙向協(xié)同作業(yè)，整體技術(shù)指標(biāo)達(dá)到國(guó)際先進(jìn)水平。它具備煤量感應(yīng)鏈速控制、全范圍變頻調(diào)速、工作面條件及采煤機(jī)狀態(tài)的變速?zèng)Q策系統(tǒng)以及停機(jī)松鏈保護(hù)等創(chuàng)新功能。與傳統(tǒng)機(jī)型相比，具有節(jié)能降耗、高可靠性、長(zhǎng)壽命的優(yōu)勢(shì)，可用于我國(guó)年產(chǎn)200萬(wàn)噸至1200萬(wàn)噸的骨干煤礦的綜采、綜放工作面生產(chǎn)，對(duì)煤炭高效清潔開(kāi)采和提升我國(guó)煤礦機(jī)械裝備水平具有重要意義。

2.2 采煤機(jī)在智能化、機(jī)身低方面獲重大突破

太重煤機(jī)公司成功研制智能型電牽引采煤機(jī)，功率達(dá)2660千瓦，可實(shí)現(xiàn)煤巖識(shí)別、遠(yuǎn)程集中控制等現(xiàn)代化智能功能，標(biāo)志著我國(guó)向最終實(shí)現(xiàn)無(wú)人采煤工作面邁出了重要一步。雞西煤機(jī)公司研制的MG350/811-MD型采煤機(jī)具有整機(jī)重量大、裝機(jī)功率大、機(jī)面高度低、過(guò)煤空間大、穩(wěn)定性好、采煤效率高等特點(diǎn)，可實(shí)現(xiàn)故障診斷、人機(jī)交互對(duì)話(huà)、記憶分割、分段遙控等功能，已達(dá)到國(guó)際先進(jìn)水平。天地科技上海分公司與神華寧煤集團(tuán)共同研制的MG750/1920-WD型電牽引采煤機(jī)，大大提高了采煤機(jī)在特殊條件下的適應(yīng)能力。解決了傾斜厚煤層中大自重傾斜采煤機(jī)左右牽引負(fù)荷不平衡、啟動(dòng)下滑和溜坡等關(guān)鍵技術(shù)難題，使大功率采煤機(jī)的工作面最大傾角由目前的15°增大到35°。

據(jù)統(tǒng)計(jì)，我國(guó)超過(guò)85%的礦區(qū)均有薄煤層(1.3米以下)分布，可采儲(chǔ)量約為60多億噸，占總可采儲(chǔ)量的19%。由于薄煤層開(kāi)采難度大，投入產(chǎn)出低，一直被認(rèn)為是“雞肋”，許多煤礦都將薄煤層擱置。這不僅造成煤炭資源浪費(fèi)，還留下不少安全隱患。三一國(guó)際自主研制的400B系列薄煤層采煤機(jī)，具有采高最低、自動(dòng)化程度最高的特點(diǎn)，是世界上最短機(jī)身的采煤機(jī)。與國(guó)內(nèi)外同類(lèi)產(chǎn)品比較，具有截割密度大和自動(dòng)化智能化程度高等優(yōu)勢(shì)，進(jìn)一步提高了設(shè)備的適應(yīng)性和抗振能力。西安煤礦機(jī)械公司聯(lián)合陜煤黃陵礦業(yè)公司最新研制的MG2×200/925-AWD型采煤機(jī)，集成國(guó)內(nèi)先進(jìn)的抗干擾技術(shù)、總線(xiàn)技術(shù)、控制技術(shù)和數(shù)據(jù)雙向通訊技術(shù)等工藝，具有井下通訊、定位、監(jiān)視和控制系統(tǒng)操縱采煤機(jī)設(shè)備等功能，提高了采煤安全系數(shù)和生產(chǎn)效率，滿(mǎn)足了自動(dòng)化礦井對(duì)較薄煤層工作面采煤機(jī)開(kāi)采的要求。

2.3 液壓支架大型化

神華神東煤炭集團(tuán)與鄭州煤機(jī)共同研制開(kāi)發(fā)的國(guó)內(nèi)首套架寬2050毫米、工作阻力18000千牛的3.9米放頂煤液壓支架，由電液控制系統(tǒng)、噴霧系統(tǒng)、數(shù)據(jù)傳輸裝置、主供回液系統(tǒng)、負(fù)壓除塵系統(tǒng)、數(shù)據(jù)上傳系統(tǒng)等組成，是目前國(guó)內(nèi)3.9米放頂煤液壓支架中工作阻力和單臺(tái)寬度最大的液壓支架。目前，我國(guó)放頂煤液壓支架均為手動(dòng)控制，移架速度慢，勞動(dòng)強(qiáng)度大，兗礦自主研發(fā)的電液控放頂煤液壓支架與我國(guó)目前使用的四柱式放頂煤液壓支架相比，避免了體積大、受力不均衡的缺陷，實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)割煤、移架、噴霧相結(jié)合。與同等效率的液壓支架相比，可減少用工人數(shù)50名至80名，并最終實(shí)現(xiàn)工作面無(wú)人值守。

2.4 成套裝備關(guān)鍵技術(shù)取得較大進(jìn)展

為解決大傾角煤層綜采綜放開(kāi)采中的共性技術(shù)難題，中煤裝備公司聯(lián)合行業(yè)骨干企業(yè)、高校經(jīng)過(guò)10余年“產(chǎn)學(xué)研”聯(lián)合攻關(guān)，成功研制開(kāi)發(fā)了達(dá)到國(guó)際領(lǐng)先水平的電牽引采煤機(jī)、液壓支架、電液控制系統(tǒng)和刮板輸送機(jī)成套裝備，并獲國(guó)家科技進(jìn)步二等獎(jiǎng)。該成套裝備技術(shù)首次實(shí)現(xiàn)了35°～55°大傾角煤層的安全高效開(kāi)采，目前已在全國(guó)30多個(gè)礦井的大傾角煤層推廣使用，并出口到俄羅斯、孟加拉、印度等國(guó)家。

目前，厚度14m以下煤層開(kāi)采技術(shù)已基本解決，但厚度14m以上的煤層在全世界范圍內(nèi)還沒(méi)有一種安全、高效、高回收率的開(kāi)采技術(shù)。而從我國(guó)煤炭資源儲(chǔ)量來(lái)看，特厚煤層儲(chǔ)量豐富，總資源量上萬(wàn)億噸。因此實(shí)現(xiàn)14m以上煤層安全高效開(kāi)采，成為了保障我國(guó)煤炭工業(yè)持續(xù)發(fā)展和能源安全亟待突破的難題。中國(guó)煤炭科工集團(tuán)研發(fā)完成的“特厚煤層大采高綜放開(kāi)采關(guān)鍵技術(shù)及裝備”項(xiàng)目因成功解決了14—20m特厚煤層開(kāi)采的世界性難題，實(shí)現(xiàn)了厚煤層開(kāi)采技術(shù)與

············裝備的重大突破，獲得了國(guó)家科學(xué)技術(shù)進(jìn)步獎(jiǎng)一等獎(jiǎng)。該裝備技術(shù)開(kāi)發(fā)了世界首套年產(chǎn)千萬(wàn)噸特厚煤層大采高綜放開(kāi)采成套設(shè)備，實(shí)現(xiàn)了千萬(wàn)噸綜放工作面裝備的全國(guó)產(chǎn)化;首次開(kāi)發(fā)了特大斷面全煤巷道高強(qiáng)度錨桿錨索聯(lián)合支護(hù)技術(shù)及材料，解決了大采高綜放開(kāi)采全煤巷道支護(hù)技術(shù)難題，保障了巷道安全與工作面快速推進(jìn);開(kāi)發(fā)出大采高綜放工作面瓦斯防治與綜合防火安全保障技術(shù)，解決了“低瓦斯賦存、高瓦斯涌出”高強(qiáng)度綜放開(kāi)采瓦斯治理難題和高綜放工作面防火難題。研究成果已經(jīng)在大同塔山煤礦試驗(yàn)成功，年產(chǎn)量達(dá)1085萬(wàn)噸，并在大同、平朔、神東、新疆等13個(gè)礦區(qū)的32個(gè)煤礦得到推廣應(yīng)用。

太原重型機(jī)械集團(tuán)煤機(jī)公司和西山煤電集團(tuán)等單位承擔(dān)的“十二五”智能制造裝備發(fā)展專(zhuān)項(xiàng)“煤炭綜采成套裝備智能系統(tǒng)開(kāi)發(fā)與示范應(yīng)用”，為國(guó)內(nèi)首套智能型千萬(wàn)噸級(jí)煤炭綜采成套裝備，實(shí)現(xiàn)了采煤工作面設(shè)備智能化控制及自動(dòng)化生產(chǎn)，獲得了一批具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的專(zhuān)利技術(shù)，多項(xiàng)創(chuàng)新技術(shù)填補(bǔ)了國(guó)內(nèi)外空白，標(biāo)志著我國(guó)向?qū)崿F(xiàn)“自動(dòng)化采煤工作面”邁出重要一步。

2.5 遠(yuǎn)程遙控采煤得以實(shí)現(xiàn)

神寧集團(tuán)梅花井礦實(shí)現(xiàn)了“以工作面自動(dòng)控制為主、監(jiān)控中心遠(yuǎn)程干預(yù)控制為輔”的工作自動(dòng)化生產(chǎn)模式。操作人員在辦公室使用電腦智能化系統(tǒng)就可實(shí)時(shí)監(jiān)控跟蹤井下的生產(chǎn)情況，在自動(dòng)化監(jiān)控中心就可以遠(yuǎn)程操作順槽、皮帶機(jī)、破碎機(jī)、刮板機(jī)、轉(zhuǎn)載機(jī)，減少了人員主觀因素導(dǎo)致的反復(fù)開(kāi)停機(jī)、未按操作規(guī)程操作耽誤有效工時(shí)，大大降低了員工的勞動(dòng)強(qiáng)度，實(shí)現(xiàn)了綜采工作面的高產(chǎn)高效。國(guó)內(nèi)首個(gè)全視頻集中控制、綜采自動(dòng)化工作面—神東煤炭集團(tuán)石圪臺(tái)煤礦31202綜采工作面，實(shí)現(xiàn)了工作面視頻畫(huà)面拼接和部分設(shè)備的遠(yuǎn)程控制，標(biāo)志著綜采自動(dòng)化項(xiàng)目初現(xiàn)成果。綜采工作面視頻監(jiān)測(cè)系統(tǒng)是國(guó)內(nèi)首套井下視頻拼接系統(tǒng)，在國(guó)內(nèi)煤炭行業(yè)尚屬首例。

2.6 采煤裝備融資租賃漸成模式

現(xiàn)代技術(shù)服務(wù)業(yè)以創(chuàng)新的模式展示風(fēng)采，在重點(diǎn)領(lǐng)域建設(shè)、企業(yè)技術(shù)服務(wù)、現(xiàn)代服務(wù)業(yè)發(fā)展的相互合作和資源融合，逐步構(gòu)建了金融與煤機(jī)企業(yè)的發(fā)展平臺(tái)。

3 結(jié)語(yǔ)

據(jù)統(tǒng)計(jì)，我國(guó)煤炭機(jī)械產(chǎn)品更新周期平均為5年。資料顯示，2011-2016年的設(shè)備更新需求主要取決于2006-2011年的設(shè)備投資額。2006年以來(lái)我國(guó)煤炭機(jī)械銷(xiāo)量保持高速增長(zhǎng)，預(yù)計(jì)未來(lái)幾年我國(guó)煤炭機(jī)械更新?lián)Q代需求也將保持較快增長(zhǎng)。而且，未來(lái)幾年，小煤礦整合將大幅提高我國(guó)煤炭行業(yè)的機(jī)械化率。所以，采煤裝備面臨著前所未有的發(fā)展機(jī)遇和空間。

尚建榮(1973—),女,山西高平人,太原理工大學(xué)采礦工程本科畢業(yè),現(xiàn)就職于山西蘭花科創(chuàng)伯方煤礦分公司供應(yīng)科。