采煤機(jī)技術(shù)發(fā)展歷程(三)
——電牽引采煤機(jī)

葛世榮

(1. 中國礦業(yè)大學(xué)(北京)機(jī)電與信息工程學(xué)院，北京市海淀區(qū)，100083；2.中國礦業(yè)大學(xué)(北京)智慧礦山與機(jī)器人研究院，北京市海淀區(qū)，100083)

采煤機(jī)屬于行走作業(yè)機(jī)械，實現(xiàn)電牽引行走是其重大的技術(shù)變革。采煤機(jī)最早實現(xiàn)的自動控制是牽引調(diào)速，其發(fā)展過程經(jīng)歷了從恒功率調(diào)速到恒轉(zhuǎn)矩調(diào)速，再到目前的自適應(yīng)調(diào)速。當(dāng)今，煤礦建設(shè)智能化采煤工作面對采煤機(jī)牽引技術(shù)提出了更高的自適應(yīng)控制要求，同時有更苛刻的可靠性要求。

采煤機(jī)行走技術(shù)譜系歸納如圖1所示。行走動力有液壓(高速馬達(dá)、低速馬達(dá))、電機(jī)(直流、交流)等4種形式，行走驅(qū)動分為外驅(qū)動(絞車、鏈輪)和內(nèi)驅(qū)動(嚙合、油缸)等4種形式，行走方式包括導(dǎo)軌行走(鋼繩、錨鏈、齒鏈、齒軌、齒銷)和路面行走(膠輪、履帶)等7種形式。因此，理論上的采煤機(jī)行走技術(shù)可有4×4×7=112種組合。但受技術(shù)可靠性和可控性所限，至今只產(chǎn)生了10多種采煤機(jī)行走技術(shù)，早期出現(xiàn)了鋼絲繩、圓環(huán)鏈的柔性外牽引，到1970年代末出現(xiàn)了齒輪嚙合的剛性內(nèi)牽引，目前得到認(rèn)可和普“變頻電機(jī)調(diào)速+齒銷或齒排傳動”的智能電牽引技術(shù)。

電牽引是利用電動機(jī)自驅(qū)動行走的一種采煤機(jī)牽引方式，已成為當(dāng)今大功率采煤機(jī)的主流牽引方式，為實現(xiàn)采煤機(jī)自適應(yīng)調(diào)速、恒功率截割等智能化控制提供了技術(shù)條件。電牽引采煤機(jī)的調(diào)速方式分為交流變頻調(diào)速和直流可控硅調(diào)速，目前是交流變頻調(diào)速占絕對主導(dǎo)地位，具有調(diào)速范圍大、效率高、可實現(xiàn)四象限運(yùn)行、易實現(xiàn)過程控制等優(yōu)點，功率因數(shù)可達(dá)95%以上，并且雙電機(jī)牽引對過載沖擊能夠?qū)崿F(xiàn)快速保護(hù)[1]。

電牽引采煤機(jī)始創(chuàng)于1975年，以德國艾柯夫(EICKHOFF)公司的EDW-150-2L-2W型直流電牽引采煤機(jī)和美國久益(JOY)公司的1LS型交-直流可控硅調(diào)速電牽引采煤機(jī)為標(biāo)志，到20世紀(jì)80年代末期，國外煤礦大規(guī)模采用電牽引采煤機(jī)，在美國煤礦工作面占65%，在德國煤礦占51%，在澳大利亞煤礦占46%。

1986年我國制造出第1臺用于極薄煤層開采的電牽引單滾筒采煤機(jī)。

德國艾柯夫公司統(tǒng)計表明，電牽引技術(shù)可使采煤機(jī)牽引部故障率從10%降至1.6%～2%。

圖1 采煤機(jī)行走技術(shù)譜系

1 無鏈牽引技術(shù)發(fā)展

1.1 無鏈牽引技術(shù)基礎(chǔ)

采煤機(jī)無鏈牽引技術(shù)發(fā)展受益于機(jī)載驅(qū)動技術(shù)創(chuàng)新及成熟應(yīng)用，包括齒軌傳動機(jī)構(gòu)、液壓傳動、電機(jī)調(diào)速等技術(shù)。

1811年，英國人約翰·布倫金索普(John Blenkinsop)設(shè)計Blenkinsop齒軌驅(qū)動鐵路機(jī)車并取得專利，如圖2(a)所示。1812年，第1條齒軌鐵路在英國米德爾頓與利茲之間建成通車[2]。

1861年，美國人西爾維斯特·馬什(Sylvester Marsh)設(shè)計的Marsh 齒軌系統(tǒng)獲得美國設(shè)計專利授權(quán)，如圖2(b)所示，1868年首次應(yīng)用于美國第1條齒軌鐵路——美國華盛頓山齒軌鐵路，至今仍在運(yùn)營使用。

1871年，瑞士人尼克勞斯·里根巴赫(Niklaus Riggenbach)設(shè)計出Riggenbach齒軌系統(tǒng)，如圖2(c)所示，首次應(yīng)用于歐洲第1條齒軌鐵路——瑞吉山齒軌鐵路，它在齒軌鐵路中得到廣泛應(yīng)用。

1882年，瑞士工程師卡爾·羅曼·阿布特(Carl Roman Abt)對Riggenbach齒軌進(jìn)行改良，設(shè)計出Abt 齒軌系統(tǒng)，如圖2(d)所示，它有3排規(guī)則排列的齒坑，確保至少有一個齒輪處于嚙合傳動，是一種高可靠性的并聯(lián)驅(qū)動系統(tǒng)。

1889年，德國工程師 埃德華·羅赫爾(Eduard Locher)設(shè)計了Locher齒軌系統(tǒng)，如圖2(e)所示，用于世界上最陡峭的皮拉特斯山齒軌鐵路，這是目前唯一的Locher齒軌鐵路，其特點是齒形在鋼軌的兩旁，因此提供了非常穩(wěn)定的軌道驅(qū)動，特別適合攀爬陡峭的斜坡。

1900年，美國人埃德蒙·C·摩根(Edmund C Morgan)發(fā)明了Morgan 齒軌系統(tǒng)，如圖2(f)所示，簡化了齒軌固定方式，在中間軌道上開設(shè)方孔，可作為電力機(jī)車的第3根軌道。古德曼機(jī)器公司把Morgan 齒軌用于煤礦運(yùn)輸，1903年在西弗吉尼亞羅利煤礦井下鋪設(shè)Morgan齒軌鐵路，1905年在愛荷華州艾佛里斯特煤礦井下鋪設(shè)Morgan齒軌鐵路，最大爬坡坡度為16%，如圖3所示。

齒軌鐵路技術(shù)的實踐經(jīng)驗為后來的采煤機(jī)齒軌牽引技術(shù)提供了思路啟發(fā)，早期采用過Marsh 齒軌系統(tǒng)，現(xiàn)在主要是Riggenbach齒軌系統(tǒng)，即業(yè)界通稱的齒銷(齒排)牽引機(jī)構(gòu)。

圖2 齒軌驅(qū)動的典型系統(tǒng)構(gòu)成

圖3 艾佛里斯特煤礦井下齒軌運(yùn)輸車

液壓驅(qū)動技術(shù)在二戰(zhàn)期間最早用于艦船或作戰(zhàn)車輛的炮塔驅(qū)動裝置，1954 年，英國國立農(nóng)業(yè)工程研究所(NIAE)研制出世界上首臺液壓驅(qū)動的農(nóng)業(yè)拖拉機(jī)，具有雙向無級變速功能，這為采煤機(jī)液壓馬達(dá)牽引提供了技術(shù)借鑒。液壓傳動依靠電機(jī)驅(qū)動形成二次動力，具有良好的調(diào)速特性，但其負(fù)載曲線較軟，對環(huán)境保持要求很高。在重載驅(qū)動情況下，采用電氣傳動是較好選擇，電牽引具有調(diào)速可靠性好、傳動效率高、牽引力大、牽引速度高的優(yōu)點。

1898年，兩名瑞典人達(dá)蘭德(R Dahlander)和林德斯特倫(K A Lindstrom)發(fā)明了第1臺交流調(diào)速電機(jī)，通過改變電機(jī)極對數(shù)，實現(xiàn)了電機(jī)兩擋調(diào)速，1903年獲美國專利授權(quán)；1925年，蘇聯(lián)的柯斯琴科院士(М П Костеико)提出了電壓隨頻率變化而實現(xiàn)變頻調(diào)速的理論方法；1956年，瑞士歐瑞康(OERLIKON)公司制造異步變頻機(jī)控制的變頻調(diào)速電力機(jī)車；1956年，美國貝爾實驗室發(fā)明了可控硅整流器(晶閘管)，1958年美國通用電氣公司首次生產(chǎn)出工業(yè)型晶閘管，開創(chuàng)了交流電機(jī)變頻調(diào)速新技術(shù)；1961年，麥克默里(W Mcmurry)和貝德福德(B D Bedford)提出了改進(jìn)型SCR強(qiáng)迫換向逆變器，使其成為SCR逆變器發(fā)展的基礎(chǔ)；1964年，德國施康農(nóng)(A Shconung)等人率先提出了正弦波脈寬調(diào)制(SPWM)的變頻技術(shù)思想；1969年，德國學(xué)者哈塞(Hasee)提出了轉(zhuǎn)矩傳遞函數(shù)常數(shù)化控制方法；1970年，蘇聯(lián)制造出1000 kW超同步可控硅串級調(diào)速裝置，在馬爾干涅茨礦井罐籠提升機(jī)上運(yùn)行；1971年，德國學(xué)者勃拉希克(Blaschke)和弗洛特(Floter)提出了交流電機(jī)變頻調(diào)速的矢量變換控制方法，用微計算機(jī)實現(xiàn)交流電機(jī)調(diào)速控制；1974年，三菱公司生產(chǎn)出2×1800 kW超同步可控硅串級調(diào)速裝置，用于礦井提升機(jī)傳動；1984年，德國西門子公司研發(fā)出2×10920 kW的同步電動機(jī)交-交變頻矢量控制系統(tǒng)，用于迪林根(Dillingen)鋼廠的軋機(jī)驅(qū)動。

電氣傳動技術(shù)創(chuàng)新推動了采煤機(jī)向電牽引發(fā)展，1976年，德國艾柯夫公司研制出第1臺直流調(diào)速電牽引采煤機(jī)，1986年，日本三井三池制造所(MITSUI MIIKE MACHINERY CO., LTD.)研發(fā)出第1臺交流調(diào)速電牽引采煤機(jī)。

我國煤礦的早期電牽引調(diào)速技術(shù)研發(fā)主要用于電機(jī)車，1971年浙江長廣煤礦改造了可控硅脈沖調(diào)速的5 T直流電機(jī)車，電機(jī)功率5 kW，最大行駛速度5 km/h；1972年，撫順西露天礦和遼寧省煤炭研究所合作把12 T架線電機(jī)車改造為可控硅脈沖調(diào)速電機(jī)車；1973年，長沙礦山研究院研發(fā)可控硅變頻調(diào)速交流電機(jī)車，1977年試制出40 kW的可控硅變頻調(diào)速裝置，用于7 T交流電機(jī)車，在磁山鐵礦露天采場運(yùn)行了約2000 km。

1.2 采煤機(jī)無鏈牽引技術(shù)

早期的采煤機(jī)采用鋼絲繩牽引行走，1954年英國安德森公司將圓環(huán)鏈牽引用于AB型鉆削式采煤機(jī)。由于鋼絲繩和圓環(huán)鏈均為柔性牽引部件，存在牽引力受限、隨控性弱、易發(fā)生斷裂和振動事故等問題。

1948年，無鏈牽引裝置在英國問世，但未在采煤機(jī)上實際應(yīng)用。1958年，艾柯夫英國分公司首次設(shè)計齒輪與滾柱齒條傳動的Eicotrack無鏈牽引系統(tǒng)，其原理如圖4所示，它采用液壓馬達(dá)驅(qū)動，在埃森國際采礦展覽會上展出[3]。該系統(tǒng)首次用于SWE670型滾筒采煤機(jī)，由固定在運(yùn)輸機(jī)外側(cè)槽幫上的滾柱齒條與煤機(jī)上的齒輪組成傳動副[4]。艾柯拉克牽引系統(tǒng)已是當(dāng)今電牽引采煤機(jī)普遍采用的行走方式。

1965年，蘇聯(lián)斯柯欽斯基礦業(yè)研究院研制出鏈銷式和齒條式無鏈牽引系統(tǒng)。

20世紀(jì)60年代末，國外研發(fā)無鏈牽引技術(shù)出現(xiàn)熱潮。其在英國煤礦的應(yīng)用表明，無鏈牽引使采煤機(jī)開機(jī)時間比有鏈牽引提高約5%。1976年，英國煤炭局(NCB)將無鏈牽引技術(shù)作為采煤機(jī)最有意義的技術(shù)突破，要求新投入使用的采煤機(jī)必須是無鏈牽引。

圖4 Eicotrack齒輪銷軌牽引系統(tǒng)

迄今，采煤機(jī)無鏈牽引技術(shù)主要有4種形式，它們是齒軌式、銷軌式、孔軌式、推進(jìn)式，如圖5所示。

圖5 采煤機(jī)無鏈牽引技術(shù)形式

1971年，英國皮特克拉夫特公司設(shè)計出Rack-a-track型齒輪齒軌牽引系統(tǒng)，進(jìn)行地面試驗并取得成功，1972年在英國煤礦井下工作面使用Rack-a-track齒軌牽引的2項發(fā)明專利，其工作原理如圖6所示。到1977年，英國煤礦工作面運(yùn)行了69臺無鏈牽引采煤機(jī)，其中40臺是Rack-a-track系統(tǒng)[5]。

圖6 Rack-a-track牽引裝置的工作原理

1972年，英國安德森公司和斯特拉斯克萊德公司聯(lián)合研制出滾輪與齒軌傳動的Rollrack 無鏈牽引系統(tǒng)，如圖7所示，最早用于安德森公司的AM150型、AM420型采煤機(jī)。

圖7 安德森研發(fā)的Rollrack牽引裝置

1974年，蘇聯(lián)在莫斯科近郊煤礦使用了批量生產(chǎn)的采煤機(jī)無鏈牽引系統(tǒng)，到1979年已有10套КШ-1КГ型采煤機(jī)配裝無鏈牽引系統(tǒng)，1981年該煤礦開始廣泛使用無鏈牽型采煤機(jī)[6]。

1975年，英國煤礦機(jī)械研究所研制出千斤頂行走機(jī)構(gòu)(Ram Propulsion)，在特制的導(dǎo)軌上安裝2個千斤頂，交替卡住導(dǎo)軌并推動采煤機(jī)前行，通過控制液壓閥，使采煤機(jī)連續(xù)移動，但有瞬時停頓現(xiàn)象。英國博爾頓公司也研發(fā)了類似的千斤頂推移裝置(Tandem ramtrack)，如圖8所示。

圖8 Tandem ramtrack千斤頂推移裝置

1978年，西德哈爾巴赫-布朗公司(HHB)研制出齒輪與鏈軌傳動的Dynatrac牽引系統(tǒng)，它用1條特制的不等直徑和節(jié)距的圓環(huán)鏈(Φ38 mm×71 mm+Φ34 mm×160 mm)作為鏈軌，與牽引部驅(qū)動的齒輪相嚙合，鏈軌嵌在工作面輸送機(jī)擋板(或鏟板)的異形導(dǎo)槽內(nèi)，在機(jī)頭、機(jī)尾拉緊固定或若干節(jié)溜槽上固定。1979年2月，該系統(tǒng)在阿亨巴赫聯(lián)合礦進(jìn)行了井下工業(yè)性試驗，使用EDW-170-200L型采煤機(jī)和帶曲線轉(zhuǎn)盤的90°轉(zhuǎn)彎EKF-3型刮板輸送機(jī)[5]。

1978年，波蘭法姆爾(Famur)煤機(jī)廠設(shè)計出齒銷傳動的Poltrak牽引系統(tǒng)，依靠齒輪與運(yùn)輸機(jī)上的銷軌驅(qū)動采煤機(jī)，Poltrak-Ⅰ型是銷軌與垂直安裝的牽引齒輪配副，Poltrak-Ⅱ型是銷軌與水平安裝的牽引齒輪配副，如圖9所示。1979年P(guān)oltrak-Ⅱ型無鏈牽引系統(tǒng)在哈利巴礦進(jìn)行試驗之后，生產(chǎn)出10臺配置Poltrak無鏈牽引機(jī)構(gòu)的KWB-3RDU型采煤機(jī)[7]。

截至1979年10月，西德煤礦使用的滾筒采煤機(jī)總計96臺(單滾筒采煤機(jī)18臺，雙滾筒采煤機(jī)78臺)，其中32臺采用無鏈牽引系統(tǒng)，包括Eicotrack型28臺、Dynatrac型和Rack-on-track型各1臺。1980年3月的艾柯夫公司資料顯示，全球已有150臺艾柯夫滾筒采煤機(jī)使用Eicotrack銷軌式無鏈牽引系統(tǒng)，采煤機(jī)行走輪采用擺線形齒輪，與鋪設(shè)在工作面輸送機(jī)上的銷軌嚙合，銷軌分為圓柱銷焊接銷軌和齒形鑄造銷軌，銷齒軌節(jié)距125 mm[8]。20世紀(jì)70年代英國無鏈牽引采煤機(jī)使用數(shù)量及其增長趨勢如圖10所示。

圖9 Poltrak-Ⅱ型齒銷牽引機(jī)構(gòu)

圖10 英國無鏈采煤機(jī)發(fā)展趨勢

1979年，日本三井三池制造所研制出8292型銷軌式無鏈牽引系統(tǒng)，最初用于日本有明煤礦，輸出輪是10齒漸開線鏈輪，過橋輪是14個圓柱銷的銷輪，行走輪是13齒漸開線鏈輪，銷軌節(jié)距100 mm；后來經(jīng)過改進(jìn)形成6565型無鏈牽引系統(tǒng)，在日本四山煤礦使用，改為輸出輪8齒，過橋輪12齒，行走輪9齒，銷軌節(jié)距122 mm[9]。

1982年，英國杰弗里·戴蒙德(BJD)公司創(chuàng)制了復(fù)合齒軌式(Multitrack)牽引系統(tǒng)，用2片胖齒齒條、齒凸與齒凹交錯結(jié)合而形成的雙齒條作為齒軌，嚙合齒輪也雙疊交錯六齒，從而使嚙合強(qiáng)度增大，嚙合過程有連續(xù)齒面承力，故接觸率較大，運(yùn)行平穩(wěn)，沖擊負(fù)荷小。

1987年，英國安德森公司研制出強(qiáng)力鏈軌式(Powertrack)牽引系統(tǒng)，其鏈軌是由1個中環(huán)和2個邊環(huán)可拆卸的模鍛件組成的長鏈條，嵌在溜槽擋板上的方形斷面導(dǎo)槽內(nèi)，導(dǎo)槽外口兼作滑靴導(dǎo)向，每節(jié)溜槽固定1點，嚙合鏈裝配后放入鏈軌座內(nèi)，采煤機(jī)行走輪與嚙合鏈嚙合[10]。

1990年，美國長壁公司研制出主力鏈軌式(Mastertrack)牽引系統(tǒng)，如圖11所示，采用可拆卸式模鍛鏈作軌道，整個軌鏈?zhǔn)怯猛恍螤畹逆湱h(huán)互相鉤連而成的，鏈環(huán)外形呈方形斷面，裝嵌在重型輸送機(jī)擋板上的鏈軌座內(nèi)，鑄造鏈軌座焊在輸送機(jī)擋板上，外口也兼作采煤機(jī)導(dǎo)向，1991年在井下試用[10]。

圖11 Mastertrack型牽引系統(tǒng)

我國對無鏈牽引系統(tǒng)研究不多，基本采用國外的無鏈牽引系統(tǒng)，開展了一些對齒距、齒形方面的改進(jìn)設(shè)計工作。

2 國外電牽引采煤機(jī)發(fā)展

國外的電牽引采煤機(jī)制造集中在德國艾柯夫公司、美國久益公司和英國安德森公司，各自形成了系列化機(jī)型[1,11-13]。

2.1 艾柯夫電牽引采煤機(jī)

艾柯夫公司在世界上較早推出電牽引采煤機(jī)，形成以EDW450、EDW300-LN為代表的EDW系列機(jī)型，1990年之后新研發(fā)出SL300、SL400、SL750、SL900和SL1000系列電牽引采煤機(jī)(SL表示Shearer Loader，截割裝載機(jī))。

1976年，艾柯夫公司研制出世界第1臺直流電牽引(他勵電機(jī))的EDW-150-2L-2W采煤機(jī)，如圖12所示，被稱為第四代采煤機(jī)。該機(jī)采高1.3～3.3 m，截割功率2×150 kW。同年11月，該機(jī)在奧地利特里梅卡爾姆礦試用成功，最高月產(chǎn)達(dá)到33.6萬t，故障率比液壓牽引采煤機(jī)降低80%。1978年艾柯夫公司造出EDW-230-2LN-2W型電牽引薄煤層采煤機(jī)，是EDW-170LN采煤機(jī)增大功率和改進(jìn)裝煤裝置的衍生機(jī)型，該機(jī)1979年7月在魯爾礦區(qū)瓦爾祖姆礦試用，1980年在薩爾礦區(qū)投入使用[14]。1978年研制出EDW-450-L電牽引采煤機(jī)，是新一代大功率采煤機(jī)，1980年5月該樣機(jī)在恩斯多夫煤礦下井試驗，與EDW-300L機(jī)型相比，功率增大60%，機(jī)身縮短0.8 m[15]。1984年研制出世界上第1臺3.3 kV高電壓采煤機(jī)。1986年將EDW-450型采煤機(jī)升級為EDW-450/1000L型， 1987年在澳大利亞新南威爾士州烏蘭礦(Ulan)2號井使用[16]。1989年制造出EDW 380/400L交流電牽引采煤機(jī)，截割功率為2×380 kW，牽引功率為AC 2×40 kW，最大牽引速度為14 m/min，截深750～1000 mm。

圖12 艾柯夫EDW150-2L-2W電牽引采煤機(jī)

1990年，艾柯夫公司研發(fā)出世界第1臺現(xiàn)代化電牽引的SL300雙滾筒采煤機(jī)，如圖13所示，1995年投入市場。該機(jī)采用無底托架設(shè)計，多電機(jī)橫向布置結(jié)構(gòu)，交流變頻無級調(diào)速的強(qiáng)力銷排牽引，用計算機(jī)操作控制和顯示記錄運(yùn)行狀態(tài)并檢測故障。1993年SL500采煤機(jī)進(jìn)入市場，能適應(yīng)當(dāng)時多種井下條件的中高煤層開采需求。

圖13 艾柯夫SL300采煤機(jī)

2000年，艾柯夫公司推出新型SL300L薄煤層采煤機(jī)，該機(jī)型具有高功率密度、高可靠性、易操作及易維護(hù)的優(yōu)點，具有先進(jìn)的遠(yuǎn)程控制自動化功能，機(jī)身高度僅為0.75 m，截割功率2×300 kW，適用采高1.2～2.0 m的薄煤層開采。2003年，艾柯夫公司推出SL750采煤機(jī)，它將SL500的強(qiáng)動力與SL300的緊湊性融為一體，擁有EiControl Plus自動化系統(tǒng)，配備紅外和雷達(dá)傳感器，曾獲寶馬創(chuàng)新獎。2007年第1臺SL1000型采煤機(jī)在神華集團(tuán)使用，總裝機(jī)功率為2600 kW，是當(dāng)時最大功率采煤機(jī)，具有交互式人機(jī)對話、設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測與故障預(yù)報、在線控制、數(shù)據(jù)傳輸?shù)裙δ堋?010年推出中厚煤層SL900采煤機(jī)，該機(jī)介于SL750和SL1000采煤機(jī)之間，綜合了這2種采煤機(jī)的優(yōu)點。2011年SL1000型大采高采煤機(jī)投入使用，總裝機(jī)功率為2590 kW，供電電壓3.3 kV，采高為2.7～7.0 m。

自1998年以來，艾柯夫公司在中國銷售了260余套電牽引采煤機(jī)，目前該公司形成了SL系列電牽引采煤機(jī)[17]。

2.2 久益電牽引采煤機(jī)

久益公司在20世紀(jì)70年代中期開始研發(fā)多電機(jī)驅(qū)動的直流電牽引采煤機(jī)，80年代推出3LS、4LS和6LS機(jī)型，形成了LS系列電牽引采煤機(jī)(LS表示Longwall Shearer，長壁采煤機(jī))。

1975年，美國久益公司研制出世界第1臺1LS型交-直流可控硅調(diào)速的電牽引采煤機(jī)，如圖14所示，截割功率2×96 kW，在美國凱瑟礦首先使用，它是世界上第1臺采用多電機(jī)分布驅(qū)動采煤機(jī)，打破了采煤機(jī)單一電機(jī)驅(qū)動的傳統(tǒng)理念，顯著改善了可靠性和維護(hù)性。之后，久益公司推出1LS1～1LS6系列采煤機(jī)，1976-1987年間共生產(chǎn)46臺1LS型采煤機(jī)，1LS3型在設(shè)計過程中并入1LS1型系列，故沒有生產(chǎn)。1LS6型裝有離機(jī)遙控裝置，1LS5、1LS6型采煤機(jī)還裝有真空啟動器[18]。

圖14 久益公司的1LS采煤機(jī)長壁采煤系統(tǒng)

1978年，久益公司的電牽引采煤機(jī)及相關(guān)設(shè)備裝備了美國第1個長壁開采工作面。1979年推出2LS型厚煤層開采的重型電牽引采煤機(jī)，截割功率2×180 kW。1980年在1LS4采煤機(jī)上采用了多個微處理機(jī)控制系統(tǒng)，這是采煤機(jī)控制技術(shù)的重大進(jìn)步，除了能對采煤機(jī)進(jìn)行計算機(jī)控制，還能提供一系列診斷功能[19]。1983年推出3LS型中厚煤層電牽引采煤機(jī)，截割功率2×180 kW，該機(jī)為橫向布置的多電機(jī)驅(qū)動，采用2臺微處理機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)采集、處理顯示、監(jiān)控故障診斷并發(fā)出指令，帶有可分離機(jī)器5 m的有線操作盒，顯示電機(jī)及控制系統(tǒng)的運(yùn)行參數(shù)[20]。1986年推出4LS采煤機(jī)，截割功率2×335 kW，該機(jī)采用Eicotrack或Dynatrac無鏈牽引系統(tǒng)、微處理機(jī)控制系統(tǒng)和SIRA遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)，1986年7月首臺樣機(jī)在匹茲堡礦區(qū)的煤礦使用。1994年，我國引進(jìn)2臺4LS采煤機(jī)，在山西大同煤礦和河南永城煤礦使用。1990年推出6LS大采高采煤機(jī)，截割功率2×450 kW，其機(jī)身分為3大模塊，以高強(qiáng)度螺栓連接，放棄了傳統(tǒng)的底托架結(jié)構(gòu)；采用多電機(jī)橫向布置結(jié)構(gòu)，改變了以往的單電機(jī)雙出軸驅(qū)動模式；采用久益第七系列電牽引控制系統(tǒng)是當(dāng)時最完善、最可靠的電氣控制系統(tǒng)；采用微處理機(jī)控制液壓閥，有無線電遙控器[21]。

1993年，久益公司推出6LS3型電牽引采煤機(jī)，我國神府公司進(jìn)口1臺，在大柳塔煤礦使用。1996年推出6LS5型電牽引采煤機(jī)，截割功率為2×610 kW，在1996-2001年期間，神華集團(tuán)進(jìn)口8臺6LS5采煤機(jī)。1997年推出7LS系列變頻采煤機(jī)，7LS0適用于1.3～2.0 m低采高機(jī)型；7LS1A適用于1.5～3.0 m小采高機(jī)型；7LS1D適用于1.5～3.5 m中采高機(jī)型；7LS2A適用于1.6～3.5 m中采高機(jī)型；7LS3A適用于2.0～4.0 m較大采高機(jī)型；7LS5適用于2.0～4.5 m大采高機(jī)型；7LS6適用于大于5 m超大采高機(jī)型；7LS7適用于大于6 m的特大采高機(jī)型，如圖15所示；7LS8適用于大于7 m極大采高機(jī)型。1999年生產(chǎn)首臺7LS5采煤機(jī)，在美國阿拉巴馬州的沙洲溪(Shoal Creek)煤礦運(yùn)行。

圖15 久益7LS7型采煤機(jī)

2011年，久益公司推出7LS8采煤機(jī)，是為我國神華集團(tuán)神東煤炭公司定制的機(jī)型，總裝機(jī)功率為2925 kW，截割功率2×1000 kW，采高4.5～7.2 m，最大牽引速度26 m/min，采高和裝機(jī)功率均為當(dāng)時的世界之最，用于大柳塔煤礦7 m大采高工作面[22]。

2.3 安德森電牽引采煤機(jī)

1981年，英國安德森公司試制成功世界上最大功率的ASTRO 1000型電牽引采煤機(jī)，以滿足美國食品機(jī)械化學(xué)公司(FMC)用長壁法開采厚度2.9 m、抗壓強(qiáng)度高達(dá)48 MPa的天然堿礦。1984年研制出首臺截割電機(jī)嵌入搖臂的Electra 550直流電牽引采煤機(jī)，如圖16所示，總裝機(jī)功率430 kW，采高1.3～3.5 m，采用MIDAS自動導(dǎo)向控制。該機(jī)是根據(jù)美國煤礦用戶的要求而設(shè)計，1984年底投入使用。1988年研制出Electra 1000直流電牽引采煤機(jī)，該機(jī)最初為美國二十英里礦長壁綜采工作面研制，截割功率為2×375 kW，其機(jī)身結(jié)構(gòu)不同于傳統(tǒng)采煤機(jī)的串聯(lián)式結(jié)構(gòu)，主機(jī)架呈箱形結(jié)構(gòu)，其他部件則插裝或鏈接在主機(jī)架上，這些部件在結(jié)構(gòu)上具有獨立性，且各自擁有獨立電動機(jī)驅(qū)動。在1991和1993年2次大修時，加裝了自動記憶滾筒搖臂調(diào)高系統(tǒng)(MIMIC)和機(jī)載紅外線引導(dǎo)液壓支架升降推移系統(tǒng)，解決了工作面開采中的頂板管理問題，顯著提高了產(chǎn)量和效率。

圖16 Electra 550型直流電牽引采煤機(jī)

1991年，安德森公司制造出Electra 750型直流電牽引采煤機(jī)，1991年研制出Electra 2000型電牽引采煤機(jī)，是世界上第1臺5 kV高壓電牽引采煤機(jī)，為法國洛林(Lorriane)礦區(qū)研制，該機(jī)具有無限電遙控、端頭遠(yuǎn)程控制和人工控制功能，通過Telsafe系統(tǒng)傳輸數(shù)據(jù)[23]。

1996年，并入美國朗艾道(Long Airdox)的安德森公司推出EL3000強(qiáng)力重型電牽引采煤機(jī)，如圖17所示，用于美國二十英里礦超級綜采工作面，這是當(dāng)時世界上功率最大、牽引速度最快的新型采煤機(jī)，截割電機(jī)功率為2×600 kW，交流變頻牽引電機(jī)功率為2×100 kW，最大牽引速度為45.9 m/min，該采煤機(jī)裝有γ射線傳感器，實現(xiàn)煤巖分界自動調(diào)節(jié)，可控制割留煤皮厚度[24]。

2.4 三井三池電牽引采煤機(jī)

1985年，日本三井三池制作所研發(fā)出MCLE500-DR101101型交流電牽引采煤機(jī)，其截割電機(jī)功率500 kW，適用于厚度1.9～4.5 m煤層開采，首臺采煤機(jī)在日本煤礦使用，第2臺采煤機(jī)于1987年應(yīng)用于澳大利亞煤礦；1986年研發(fā)了MCLE400-DR6868型交流電牽引采煤機(jī)，是世界首臺交流電牽引采煤機(jī)，有遙控和手動2種操作功能；1987年研發(fā)出MCLE300-DR7575交流電牽引薄煤層采煤機(jī)，如圖18所示，采高0.8～1.69 m；1987年又研發(fā)出MCLE350-DR7770電牽引雙滾筒采煤機(jī)，1臺截割電機(jī)功率為350 kW，驅(qū)動2個截割滾筒，1987年12月該機(jī)在日本太平洋煤礦投入使用，后來該機(jī)截割功率增至400 kW，轉(zhuǎn)型為MCLE400-DR6868電牽引采煤機(jī)。

圖17 朗艾道EL3000重型電牽引采煤機(jī)

1992年，三井三池制作所研發(fā)出MCLE600-DR102102交流變頻調(diào)速電牽引采煤機(jī)，其截割電機(jī)功率600 kW，具有顯示監(jiān)控、主電機(jī)恒功率自動控制和故障診斷系統(tǒng)；并能實現(xiàn)手動控制、遙控和無線電控制功能，1994年該機(jī)在我國山西大同礦務(wù)局使用。

圖18 日本MCLE300-DR7575薄煤層采煤機(jī)

2.5 其他國家的電牽引采煤機(jī)

1977年，蘇聯(lián)制造出К128П型直流電牽引采煤機(jī)，之后研制出多種直流電牽引采煤機(jī)，其中1КЩЭ電牽引采煤機(jī)成為中厚以上煤層的綜采機(jī)組主力配套機(jī)型，1991年代又開發(fā)出К-88Э型交流電牽引采煤機(jī)。

1990年代中期，波蘭陸續(xù)開發(fā)了KSE系列交流電牽引采煤機(jī)，包括薄煤層的KSE-360型采煤機(jī)、中厚煤層的KSE-700、KSE-800RW/2BP、KSE-535S/2BP、KSE1000型采煤機(jī)，截深800～1000 mm。

1995年，法國沙吉姆公司研制成功Panda-E型交流電牽引采煤機(jī)。

1995年，烏克蘭研制出УКД200-250電牽引爬底板薄煤層采煤機(jī)，電磁調(diào)速外牽引，采高0.8～1.3 m；2000年研制出УКД300型電牽引爬底板薄煤層采煤機(jī)，非機(jī)載變頻調(diào)速牽引，截割功率2×180 kW，采高0.85～1.5 m；2016年研制出УКД400型雙滾筒薄煤層采煤機(jī)，如圖19所示。

圖19 烏克蘭УКД400 爬底板采煤機(jī)

3 我國電牽引采煤機(jī)發(fā)展

1986年，四川煤礦機(jī)械廠與重慶大學(xué)、德陽礦機(jī)廠等單位聯(lián)合研制了MG62-D型極薄煤層電牽引單滾筒采煤機(jī)(MLTB-50型)，它是我國研發(fā)的第1臺電牽引采煤機(jī)，截割電機(jī)功率為50 kW，牽引部采用2.5 T電機(jī)車的DZJB-4.5直流電機(jī)，采高為0.35～0.55 m，該機(jī)在重慶江北煤礦和開縣煤礦進(jìn)行了工業(yè)性試驗[25]。

1987年，我國引進(jìn)了2臺美國久益公司的3LS直流電牽引采煤機(jī)，之后我國開始自主研發(fā)大功率電牽引采煤機(jī)。

3.1 煤炭科學(xué)研究總院上海分院創(chuàng)制機(jī)型

1991年，煤炭科學(xué)研究總院上海分院(以下簡稱“上海分院”)與波蘭柯瑪格(KOMAG)采煤機(jī)械研究院合作研發(fā)了MG344-PWD型交流變頻電牽引采煤機(jī)，如圖20所示，柯瑪格采煤機(jī)械研究院承擔(dān)部分機(jī)殼及傳動系統(tǒng)的制造，上海分院負(fù)責(zé)電氣部分制造及整機(jī)裝配，該機(jī)截割功率為2×150 kW，處于當(dāng)時的國際先進(jìn)水平，適用采高0.9～1.6 m的薄煤層開采，同年9月在大同礦務(wù)局雁崖礦11號煤層81402工作面進(jìn)行了工業(yè)性試驗[26]。

1995年上海分院研制的MG200/500-WD型電牽引采煤機(jī)填補(bǔ)了我國自主制造多電機(jī)驅(qū)動、橫向布置的交流電牽引采煤機(jī)的空白。1997年研制的MG400/880-WD型交流電牽引采煤機(jī)是為日產(chǎn)7000 t高產(chǎn)高效工作面研制的大功率交流電牽引采煤機(jī)[27]；同年研制出MG200/450-WD型騎輸送機(jī)薄煤層采煤機(jī)，是我國第1臺搖臂電機(jī)在煤壁側(cè)布置的交流電牽引薄煤層采煤機(jī)。2003年制造的MG420/965-WD型采煤機(jī)是采用多電機(jī)驅(qū)動、截割電機(jī)橫向布置的新型無鏈電牽引采煤機(jī)，可與當(dāng)時的SL300電牽引采煤機(jī)媲美[28]。2005年制造的MG750/1815-GWD型電牽引采煤機(jī)是我國第1臺采用分布嵌入式DSP控制系統(tǒng)的厚煤層大功率采煤機(jī)，采用CAN總線技術(shù)、DSP數(shù)據(jù)處理技術(shù)和巷道數(shù)據(jù)通訊技術(shù)，實現(xiàn)了采煤機(jī)工況監(jiān)測、控制、故障診斷和安全預(yù)警功能[29]。

圖20 國產(chǎn)MG344-PWD型爬底板采煤機(jī)

至今，上海分院及后來更名的中國煤炭科工集團(tuán)上海研究院有限公司共研發(fā)出40種電牽引采煤機(jī)，如表1所示，成為我國電牽引采煤機(jī)的重要創(chuàng)新基地。

表1 上海分院創(chuàng)制機(jī)型及時間

2018年3月，上海分院研制出MG1100/2925-WD型超大采高采煤機(jī)，最大采高8.8 m，創(chuàng)造了當(dāng)時采煤機(jī)割煤高度的新記錄[30]。2019年7月設(shè)計制造的MG1100/3030-WD型超重型電牽引采煤機(jī)，如圖21所示，總裝機(jī)功率為目前世界采煤機(jī)最大，為3450 kW，可實現(xiàn)9 m超厚煤層一次采全高的智能化高效開采。

圖21 出廠前的MG1100/3030-WD型采煤機(jī)

3.2 雞西煤礦機(jī)械廠創(chuàng)制機(jī)型

1991年，黑龍江雞西煤礦機(jī)械廠(以下簡稱“雞西煤機(jī)廠”)仿制美國3LS型電牽引采煤機(jī)生產(chǎn)出MG463-WD型交流變頻電牽引采煤機(jī)，如圖22所示，是國家“七五”期間煤炭采掘機(jī)械技術(shù)引進(jìn)一條龍專項項目之一[31]，截割功率2×200 kW，6臺交流電機(jī)都以橫向布置，主控制器采用微機(jī)技術(shù)，交流變頻調(diào)速系統(tǒng)采用WOLKMANM9000變頻器，該機(jī)在鐵法煤業(yè)集團(tuán)曉明礦進(jìn)行了工業(yè)性試驗[32]；同年制造出MG300/680-WD中厚煤層電牽引采煤機(jī)，是當(dāng)時國內(nèi)最大功率的電牽引采煤機(jī)，采高2.0～3.6 m，填補(bǔ)了我國自行研制大功率電牽引采煤機(jī)的空白，該機(jī)在大同礦務(wù)局晉華宮礦綜采一隊12號煤層8101工作面進(jìn)行了工業(yè)試驗；1999年研制出MG400/985-WD型電牽引采煤機(jī)，選用正弦波脈寬調(diào)制(SPWM)、數(shù)字控制的交流-直流-交流型電壓控制變頻器，具有運(yùn)行參數(shù)顯示、故障記憶及保護(hù)等功能[33]。

圖22 國產(chǎn)第1臺MG463-WD型電牽引采煤機(jī)

2000年，雞西煤機(jī)廠造出MG400/920-WD型大功率交流電牽引采煤機(jī)，交流變頻調(diào)速系統(tǒng)采用 ABB系列變頻器，大功率整流晶體管采用IGBT模塊，控制系統(tǒng)采用32位微機(jī)處理，大屏幕PLC顯示各種保護(hù)、診斷[34]；2002年制造MG132/315-WD型薄煤層采煤機(jī)，采高0.95～1.70 m，采用電磁滑差調(diào)速銷軌式無鏈牽引。2003年制造MG300/730-WD型電牽引采煤機(jī)，采高1.9～3.8 m，搖臂設(shè)有強(qiáng)迫潤滑系統(tǒng)，牽引部實現(xiàn)電液驅(qū)動互換；2004年制造MG80/102-BWD薄煤層單滾筒采煤機(jī)，適用于采高范圍0.8～1.4 m；2007年改制之后的雞西煤礦機(jī)械有限公司制造出MG800/2040-WD型電牽引采煤機(jī)，采高為2.7～5.5 m；2011年制造MG2×70/325-BWD型薄煤層采煤機(jī)，采用機(jī)載無鏈電牽引(四象限控制)，采高0.85～1.55 m。

3.3 太原礦山機(jī)器廠創(chuàng)制機(jī)型

山西太原礦山機(jī)器廠已累計生產(chǎn)各種采煤機(jī)1600多臺，應(yīng)用于山西煤礦采出煤炭60多億t，研發(fā)制造出我國第1臺900 kW大功率電牽引采煤機(jī)、第1臺MG1100/3000-WD型智能化采煤機(jī)。

1996年，太原礦山機(jī)器廠與上海分院聯(lián)合研制MG375/830-WD型交流電牽引采煤機(jī)，基于AM500/3.5液壓采煤機(jī)改造設(shè)計，用大功率晶體管PWM變頻調(diào)速技術(shù)改造，同年在山西晉煤集團(tuán)鳳凰山煤礦5303工作面進(jìn)行了井下工業(yè)性試驗[35]。1997年，該廠在引進(jìn)英國安德森公司Electra 1000直流電牽引全套技術(shù)的基礎(chǔ)上，制造出MGTY400/900-3.3D型交流變頻電牽引采煤機(jī)，如圖23所示，同年11月在山東兗礦集團(tuán)南屯礦和山西大同礦務(wù)局馬脊梁礦進(jìn)行了工業(yè)性試驗[36]；以此為基礎(chǔ)，1999年開發(fā)出MG250/600-1.1D、MG300/700-1.1D型交流電牽引采煤機(jī)，該機(jī)是多電動機(jī)驅(qū)動、橫向布置結(jié)構(gòu)的采煤機(jī)，采用可編程序控制器、PWM變頻調(diào)速技術(shù)和先進(jìn)信號傳輸技術(shù)，實現(xiàn)了操作可靠簡便和牽引無級調(diào)速，在山西潞安礦務(wù)局漳村煤礦1307工作面進(jìn)行了工業(yè)性試驗[37-38]。

圖23 MGTY400/900-3.3D型采煤機(jī)

2006年，太原重型機(jī)械集團(tuán)煤機(jī)有限公司制造出MGTY750/1800-3.3D型交流電牽引采煤機(jī)，在山西同煤集團(tuán)大斗溝煤業(yè)公司使用。2009年研制出MG1000/2500-WD型大采高電牽引采煤機(jī)，是國家“十一五”科技支撐計劃課題“年產(chǎn)千萬噸級礦井大采高綜采工作面成套裝備與關(guān)鍵技術(shù)”的重點設(shè)備，最大采高6.3 m，具有滾筒高度位置檢測、記憶、自動調(diào)高等功能。2012年研發(fā)出國家“十二五”智能制造裝備專項的MG1100/3000-WD智能化電牽引采煤機(jī)，該機(jī)在智能化方面采用了新一代采煤機(jī)煤巖分界技術(shù)，首創(chuàng)采區(qū)截割煤層地質(zhì)構(gòu)造的數(shù)字平臺，實現(xiàn)截割軌跡的規(guī)劃和導(dǎo)航。2015年研制出MG1100/2860-WD電牽引采煤機(jī)，一次采全高可達(dá)7.2 m，在山西潞安集團(tuán)王莊煤礦進(jìn)行了工業(yè)性試驗，被評為“2015年中國煤機(jī)行業(yè)十大科技創(chuàng)新成果”。

3.4 遼源煤礦機(jī)械廠創(chuàng)制機(jī)型

1997年， 遼源煤礦機(jī)械廠(以下簡稱“遼源煤機(jī)廠”)仿制蘇聯(lián)的1К103型電牽引采煤機(jī)，制造了我國第1臺MG668-WD型電磁調(diào)速電牽引采煤機(jī)；2005年研制出MG80/188-BWD型極薄煤層電牽引采煤機(jī)，是一種新型多電機(jī)驅(qū)動采煤機(jī)，采高0.7～1.5 m，4臺截割電機(jī)分別橫向布置在左右搖臂上，采用無底拖架設(shè)計，最大程度地增大過煤高度；2006年制造出MG80/108-BWD型單滾筒采煤機(jī)，采用非機(jī)載變頻電牽引，采高 0.80～1.23 m；2008年制造MG500/1220-WD交流電牽引采煤機(jī)，采高2.00～4.35 m；2009年研制出MG110/130-TPD型單滾筒采煤機(jī)，首次在極薄煤層采煤機(jī)中采用了交流變頻電牽引技術(shù)，采高 0.52～0.80 m；同年，研發(fā)出MG170/388-BWD型系列交流電牽引采煤機(jī)，適于0.9～1.6 m煤層，傾角≤35°，煤硬度f≤4的煤層開采，后又研制出MG140/330-BWD型薄煤層采煤機(jī)，是一種多電機(jī)驅(qū)動、橫向布置的交流機(jī)外載交流變頻電牽引采煤機(jī)； 2010年，遼源煤機(jī)廠制造出MG110/265-BWD型薄煤層電牽引采煤機(jī)，如圖24所示，適用于采高0.9～1.6 m、傾角≤40°、煤硬度f≤4的煤層開采；同年，制造出MG200/245-TPD型極薄煤層電牽引單滾筒采煤機(jī)，是一種多電機(jī)橫向布置的爬底板式、齒鏈牽引采煤機(jī)，適用于開采0.69～0.95 m的極薄煤層；2012年研制出MG150/350-PWD型懸機(jī)身爬底板無鏈牽引雙滾筒采煤機(jī)，采高0.75～1.30 m，在小河嘴煤礦4026和4028兩個大傾角工作面進(jìn)行了工業(yè)試驗。

圖24 MG110/265-BWD型薄煤層采煤機(jī)

3.5 西安煤礦機(jī)械廠創(chuàng)制機(jī)型

1994年，陜西西安煤礦機(jī)械廠(以下簡稱“西安煤機(jī)廠”)與德國艾柯夫公司合作生產(chǎn)MXA-380E/3.5型電牽引采煤機(jī)，在MXA-300/3.5液壓采煤機(jī)上改裝艾柯夫公司的電牽引部和配電箱；1996年推出MXB-880型直流電牽引采煤機(jī)，總體布置、傳動系統(tǒng)與EDW450/1000-L型直流電牽引采煤機(jī)相近，是我國當(dāng)時功率最大、技術(shù)最先進(jìn)的電牽引采煤機(jī)，采高為2～4 m[1]；2001年推出MXG-150/350D和MXG-500/4.5D型電磁調(diào)速電牽引采煤機(jī)；2008年，該廠研制成功MG900/2320-GWD型采煤機(jī)，最大采高6.3 m，可實現(xiàn)遠(yuǎn)程智能監(jiān)控，2009年在陜西煤化集團(tuán)紅柳林礦投入使用；2009年研制出MG1000/2550-GWD型交流電牽引采煤機(jī)，最高割煤高度為7.1 m，可實現(xiàn)自動記憶調(diào)節(jié)采煤高度，遠(yuǎn)程自動化監(jiān)控，采煤工作面“三機(jī)”聯(lián)動等功能；2010年研制出世界首臺大功率MG2×200/925-AWD交流電牽引薄煤層采煤機(jī)，該機(jī)采高2.5 m，具有記憶截割功能，是當(dāng)時薄煤層采煤機(jī)中最大功率的采煤機(jī)，在陜西煤業(yè)化工集團(tuán)韓城礦業(yè)象山礦12301工作面進(jìn)行了工業(yè)性試驗[39]；2017年改制出8 m大采高采煤機(jī)，在補(bǔ)連塔煤礦12512綜采工作面運(yùn)行；2019年研發(fā)出MG1100/3030-GWD型采煤機(jī)，如圖25所示，采高8.8 m，在國家能源集團(tuán)神東礦業(yè)公司上灣煤礦12402綜采工作面投運(yùn)。西安煤礦機(jī)械廠的主要創(chuàng)制機(jī)型如表2所示。

圖25 井下運(yùn)行的MG1100/3030-GWD型采煤機(jī)

3.6 我國其他制造企業(yè)創(chuàng)制機(jī)型

2001年，河北邢臺金牛礦業(yè)機(jī)械公司研發(fā)出MGN132/316-WD型電磁調(diào)速電牽引采煤機(jī)，適于1.1～1.9 m、傾角<30°的薄煤層開采，采用電磁滑差調(diào)速交流驅(qū)動齒輪銷軌式無鏈牽引，牽引速度0～6 m/min[40]。

表2 西安煤機(jī)廠創(chuàng)制機(jī)型及時間

2005年，山東先河機(jī)電公司制造出ZB2D-111型交流電牽引采煤機(jī)，采用SPWM變頻調(diào)速技術(shù)，適用于采高0.75～1.50 m、煤層硬度f≤2.5的薄煤層開采。

2006年，三一重裝集團(tuán)公司制造出MG200/500-WD采煤機(jī)，它是該公司生產(chǎn)的首臺采煤機(jī)，采高1.6～3.0 m。2014年推出MG210/485-PWD型交流電牽引采煤機(jī)，如圖26所示，截割功率2×210 kW。

2012年，上海創(chuàng)力公司與同煤集團(tuán)聯(lián)合研發(fā)了MG200/455-BWD型交流電牽引薄煤層采煤機(jī)，采高1.0～1.7 m，2013年該機(jī)在同煤集團(tuán)云岡礦8805工作面首采成功。

2014年，江蘇徐工集團(tuán)生產(chǎn)的電牽引采煤機(jī)通過了國家安標(biāo)礦用產(chǎn)品安全評審，標(biāo)志著徐工集團(tuán)從工程機(jī)械進(jìn)入采煤機(jī)制造領(lǐng)域，目前已生產(chǎn)MG150、MG160、MG180、MG200、MG250、MG300、MG400、MG450、MG500等型號的交流變頻電牽引采煤機(jī)，采高范圍0.9～4.0 m，總裝機(jī)功率為360～1180 kW。

圖26 MG210/485-PWD型電牽引采煤機(jī)

2017年，山東兗礦東華重工研制出MG2×70/325-BWD電牽引薄煤層采煤機(jī)，用2臺70 kW電機(jī)共同驅(qū)動截割滾筒，截深630 mm，機(jī)載無鏈電牽引，牽引速度0～6.58 m/min；適合于采高0.85～1.55 m、傾角≤35°和煤質(zhì)硬度f<4的煤層開采，具有采煤機(jī)傾斜角度和搖臂位置檢測、現(xiàn)場總線控制和記憶截割功能；該機(jī)在兗礦集團(tuán)北宿煤礦5615工作面進(jìn)行了工業(yè)性試驗，期間累計生產(chǎn)原煤108萬t[41]。

4 結(jié)語

電牽引采煤機(jī)誕生之后，使采煤機(jī)自動化程度得到大幅度提高，這得益于齒軌驅(qū)動和電機(jī)調(diào)速技術(shù)創(chuàng)新，產(chǎn)生了第四代的無鏈牽引采煤機(jī)和第五代的電牽引采煤機(jī)。

以單滾筒截割功率為對比指標(biāo)，中外電牽引采煤機(jī)向重型化發(fā)展態(tài)勢如圖27所示。我國電牽引采煤機(jī)起步比國外滯后約10年，先是通過技貿(mào)結(jié)合方式，與波蘭、美國、英國、德國的先進(jìn)技術(shù)合作制造產(chǎn)品，之后我國電牽引采煤機(jī)發(fā)展速度與國外基本平行。從2006年起，我國電牽引采煤機(jī)開始大跨越，迅速達(dá)到國外技術(shù)水平，近15年間在截割功率和采高指標(biāo)上趕超了國外產(chǎn)品。

我國電牽引采煤機(jī)發(fā)展呈現(xiàn)了類似剪刀狀的3條脈絡(luò)，如圖28所示。

(1)1990-2010年期間，電牽引采煤機(jī)的截割功率近似線性地從300 kW增至2000 kW，之后10年的截割功率大致保持在2200 kW左右，但總裝機(jī)功率出現(xiàn)增大趨勢，以滿足重載牽引及高產(chǎn)量破碎的功率需求。

(2)從1995年開始，我國對截割功率在 300 kW左右的電牽引采煤機(jī)研發(fā)速度加快，出現(xiàn)了各類中小功率電牽引采煤機(jī)，以滿足薄煤層開采的需要。

圖27 中外電牽引采煤機(jī)截割功率發(fā)展態(tài)勢

圖28 我國電牽引采煤機(jī)的型譜分布

(3)2005-2010年期間，我國研發(fā)出一批400～1600 kW截割功率的電牽引采煤機(jī)，填補(bǔ)了大采高與低采高之間的采煤機(jī)型譜空白。由此，形成了剪刀形的電牽引采煤機(jī)型譜。

截至2020年5月，我國煤礦有井工礦4841處，其中在產(chǎn)井工礦2187處，有超過3330個綜采工作面，另有在產(chǎn)露天礦207座。如果把采煤機(jī)使用壽命設(shè)為5年，由此測算我國采煤機(jī)的需求量在670臺/年左右，這個數(shù)量與“采煤機(jī)技術(shù)發(fā)展歷程(二)——銑削式滾筒采煤機(jī)”[43](《中國煤炭》2020年第7期)一文所預(yù)測的產(chǎn)量曲線(近700臺)基本吻合。

筆者認(rèn)為，電牽引采煤機(jī)是未來我國煤礦智能化開采的必需裝備，總截割功率覆蓋范圍300～2400 kW，如此寬的采煤機(jī)型譜說明我國煤炭開采條件差異非常大。但是，目前的電牽引采煤機(jī)依然采用傳統(tǒng)的刮板機(jī)導(dǎo)控行走方式，存在著偏載力矩大、行走阻力大、導(dǎo)向部件磨損快等難題，始終沒有得到很好解決。隨著機(jī)械傳動技術(shù)創(chuàng)新、永磁電機(jī)的成熟應(yīng)用，未來的電牽引采煤機(jī)行走技術(shù)還需改進(jìn)，大功率電牽引采煤機(jī)亟需研發(fā)更可靠、更智能的采煤機(jī)器人行走技術(shù)。

致謝：謹(jǐn)以此文向為我國電牽引采煤機(jī)發(fā)展做出卓越貢獻(xiàn)的前輩們致敬！致謝為本文索引資料提供便利的中國知網(wǎng)、百度咨詢、360百科等信息平臺。本文述及的采煤機(jī)研發(fā)年份可能有偏差，請讀者幫助校正和補(bǔ)充。