论文部分内容阅读
内容摘要：在矿井投放与应用现代化的煤机装备及自动化技术，是实现矿山安全、高效、高产和洁净生产目标的根本途径，也是重要的物质保障措施。本文对煤炭开采机械装备及自动化技术的应用现状进行了总结性阐述，并指出目前存在的缺陷问题，同时对未来发展趋势进行了简要展望，具重要的现实意义。
关键词：煤矿；装备及自动化；应用现状；存在缺陷；展望
我国是世界产煤大国，2010年已突破了30亿吨的煤炭开采量，占世界总产量高达44%以上，因此，煤矿工业成为国家战略性的重要能源行业。为了实现矿井安全、高效、高产和洁净的生产，国家将煤矿开采机械装备及自动化技术列入到国家中长期发展规划纲要中进行重点研究，并通过多年的技术攻关，煤机装备及自动化技术取得了智能化、高可靠性重大成就，基本满足了国内市场需要的自给自足，并向制造强国发展，从而全面提升了煤炭开采的综合实力。
1、煤矿开采机械装备及自动化技术的应用现状
从传统走向技术创新，煤机装备及自动化技术在重型输送机、高端液压支架等核心技术上，取得了国际先进水平并实现国产化生产，一些综采装备技术已处于国际领先地位并开始出口等重大成果，目前，大多数煤矿基本实现了机械化作业，其应用现状为：
1.1在复杂地质条件下应用了国产多系列的液压支架
通过自主研发，生产出了能适应井下复杂难采煤层，最大高度和工作阻力的500 多种液压支架自有品牌，囊括有大倾角、轻型、薄煤层和特厚煤层大采高放顶煤等支架架构，并采用了先进的焊接工艺与高强度的材料，实现了电液与自动的控制，大大提高了工作面支撑的稳定性、可靠性。适用参数限值最大可达支护高度 0.5～7.2 m，架宽≤2.05 m、立柱缸径≤500mm、倾角≤ 60°，循环时间< 10 s[1]。
1.2在不同开采条件下应用了系列智能化高可靠性的采煤机
自主研发了5 大系列具有超大功率、大采高煤层等系列采煤机，其技术参数与性能指标已接近国际先进水平，并实现了以微处理技术为基础的机电一体化。适用参数限值最大可达3000kW装机功率，7.5m采高，55°大倾角，落煤能力6000 t/h，年产能力1400万吨，整机利用率达到 95% 。也有可采0. 65～1. 20 m[2]较薄煤层的系列采煤机。
1.3在综采工作面应用了大型超重和大运量的刮板输送机
目前，广泛应用各大矿井自主研发的系列刮板输送机成套设备，具安全性能高，使用寿命长，整机可软启动运行，机尾自动伸缩等特征。适用参数限值最大可达长度300 m，槽宽630～1400 mm、输送运力4500 t/h，满足单一工作面年产量1000万吨[3]。比如象：天地奔牛的1250 型刮板输送机，在应用中能有效满足矿井安全高效的生产需要，也摆脱了进口依赖的局面。张家口的SGZ1200 /2000 型刮板输送机，通过改进焊接工艺方法，确保了输送机中部槽焊接达到质量优良，结构可靠。同时发明的电液控制自动伸缩机尾，是彻底杜绝了中板翘曲的头疼问题。
1.4在运输线上应用了长运距大运量的带式输送机
带式输送机目前普遍采用的是中压变频驱动控制技术及液压自控张紧装置，能够保持挠度平衡，保证低速平稳运行，促进了输送机向长距离、大功率、高带速、大运量、高可靠性的方向发展。适用参数限值最大为：输送带宽2.0 m，带速4.5 m/s，运力 4500 t/h，单条运输距离6000 m 以上，增加了卸载驱动点，保证单一工作面年产1000万吨的运力要求[4]，并能够满足各类矿井各种复杂条件下的运输要求。特别是新型多层输送带缠绕方式的储带系统，很好地解决了输送带在储带仓易跑偏和张紧车易掉轨问题。
1.5在工作面应用了快速搬家的辅助运输设备
目前已研制出了具有独立知识产权的轻型车、工程车、特种车 3 大系列20多个品种的辅助运输设备，能够满足矿井人员、材料、设备和特殊需要等运输要求。其中，有载重80吨的世界上最重的拖车式支架搬运车；有载重量达40吨铲板式支架搬运车等；使约6000 吨左右的工作面装备搬家时间，由原1-2月缩短到7天左右，极大地提高了工作面的煤机装备使用效率。
2、目前煤矿开采机械装备及自动化技术应用中存在的缺陷问题
经过多年的技术创新和攻关努力，煤机装备及自动化技术正与国际间的水平差距在逐渐缩小，一些煤机装备还取得了显著成效，领先于国际水平，原有依赖进口的局面也被主动打破，成为制造装备的强国。但这些成绩的取得，并不能够证明我国煤机装备及自动化技术已经完全走在了国际水平的前列，而且还在高可靠性、安全性以及智能化、信息化和自动化上存在较大差距，有待进一步提高，主要表现在以下几个大的方面：
一是煤机装备及自动化的一些关键技术还是落后于国外，比如象工作面的通信技术，设备自动找直技术，采煤机位置的三维检测等等。
二是采煤机在机载视频、全过程记忆割煤、煤岩识别等智能化功能方面还是落后于国外高端的煤机装备及自动化技术，相比还是处在探索的阶段；
三是刮板输送机在软启动、在线故障诊断等方面还存在不足，伸缩带式输送机也在动态分析和自控张紧技术、自动化监控智能程度等方面存在不足；
四是液压支架与国外高端产品等综合可靠性方面存在差距，关键的元部件还在靠进口。
3 未来煤矿开采机械装备及自动化技术发展的方向
因此，要想确保煤炭工业保持年产量呈现出良好上升态势，须继续加大对煤机装备及自动化技术的研究力度，重点放在机电一体化和自动化方面，以此确保煤矿开采高质、高效和安全、洁净的生产，但同时也应该针对现有煤矿开采的生产现状特征，加快适用性与适应性强的煤机装备及自动化研究步伐，具体综述为：研发经济、简易、实用的小煤矿煤机装备及自动化技术，实现小型矿井机械化生产；加快对短壁开采煤机装备及自动化技术的研发力度，适应资源枯竭，一些大型矿井需对原有粗放型的采掘工作面进行煤柱回采的需求；应积极研究矿井集约化开拓布置的煤机装备及自动化技术供给，可降低成本，提高年产量，带来更大经济效益。比如良好地质采掘一井一面集约化生产规模的，以及地质相对复杂多井生产一井出煤的。
参考文献：
[1]王国法.煤矿高效开采工作面成套装备技术创新与发展[J]]煤炭科学技术.2010.（38）.
[2]吴有增.余吾.煤业厚煤层低位放顶煤综放开采技术[J].煤炭科学技术.2010.（22）.
[3]郭淑芬.张 倩.中国煤机装备市场竞争态势研究[J].现代工业经济和信息化.2011.（16）.
[4]黄学文.陈兵奎.煤机装备关键零部件再制造工程和产业化研究[J].煤矿机械，2010.（ 3） ：.
关键词：煤矿；装备及自动化；应用现状；存在缺陷；展望
我国是世界产煤大国，2010年已突破了30亿吨的煤炭开采量，占世界总产量高达44%以上，因此，煤矿工业成为国家战略性的重要能源行业。为了实现矿井安全、高效、高产和洁净的生产，国家将煤矿开采机械装备及自动化技术列入到国家中长期发展规划纲要中进行重点研究，并通过多年的技术攻关，煤机装备及自动化技术取得了智能化、高可靠性重大成就，基本满足了国内市场需要的自给自足，并向制造强国发展，从而全面提升了煤炭开采的综合实力。
1、煤矿开采机械装备及自动化技术的应用现状
从传统走向技术创新，煤机装备及自动化技术在重型输送机、高端液压支架等核心技术上，取得了国际先进水平并实现国产化生产，一些综采装备技术已处于国际领先地位并开始出口等重大成果，目前，大多数煤矿基本实现了机械化作业，其应用现状为：
1.1在复杂地质条件下应用了国产多系列的液压支架
通过自主研发，生产出了能适应井下复杂难采煤层，最大高度和工作阻力的500 多种液压支架自有品牌，囊括有大倾角、轻型、薄煤层和特厚煤层大采高放顶煤等支架架构，并采用了先进的焊接工艺与高强度的材料，实现了电液与自动的控制，大大提高了工作面支撑的稳定性、可靠性。适用参数限值最大可达支护高度 0.5～7.2 m，架宽≤2.05 m、立柱缸径≤500mm、倾角≤ 60°，循环时间< 10 s[1]。
1.2在不同开采条件下应用了系列智能化高可靠性的采煤机
自主研发了5 大系列具有超大功率、大采高煤层等系列采煤机，其技术参数与性能指标已接近国际先进水平，并实现了以微处理技术为基础的机电一体化。适用参数限值最大可达3000kW装机功率，7.5m采高，55°大倾角，落煤能力6000 t/h，年产能力1400万吨，整机利用率达到 95% 。也有可采0. 65～1. 20 m[2]较薄煤层的系列采煤机。
1.3在综采工作面应用了大型超重和大运量的刮板输送机
目前，广泛应用各大矿井自主研发的系列刮板输送机成套设备，具安全性能高，使用寿命长，整机可软启动运行，机尾自动伸缩等特征。适用参数限值最大可达长度300 m，槽宽630～1400 mm、输送运力4500 t/h，满足单一工作面年产量1000万吨[3]。比如象：天地奔牛的1250 型刮板输送机，在应用中能有效满足矿井安全高效的生产需要，也摆脱了进口依赖的局面。张家口的SGZ1200 /2000 型刮板输送机，通过改进焊接工艺方法，确保了输送机中部槽焊接达到质量优良，结构可靠。同时发明的电液控制自动伸缩机尾，是彻底杜绝了中板翘曲的头疼问题。
1.4在运输线上应用了长运距大运量的带式输送机
带式输送机目前普遍采用的是中压变频驱动控制技术及液压自控张紧装置，能够保持挠度平衡，保证低速平稳运行，促进了输送机向长距离、大功率、高带速、大运量、高可靠性的方向发展。适用参数限值最大为：输送带宽2.0 m，带速4.5 m/s，运力 4500 t/h，单条运输距离6000 m 以上，增加了卸载驱动点，保证单一工作面年产1000万吨的运力要求[4]，并能够满足各类矿井各种复杂条件下的运输要求。特别是新型多层输送带缠绕方式的储带系统，很好地解决了输送带在储带仓易跑偏和张紧车易掉轨问题。
1.5在工作面应用了快速搬家的辅助运输设备
目前已研制出了具有独立知识产权的轻型车、工程车、特种车 3 大系列20多个品种的辅助运输设备，能够满足矿井人员、材料、设备和特殊需要等运输要求。其中，有载重80吨的世界上最重的拖车式支架搬运车；有载重量达40吨铲板式支架搬运车等；使约6000 吨左右的工作面装备搬家时间，由原1-2月缩短到7天左右，极大地提高了工作面的煤机装备使用效率。
2、目前煤矿开采机械装备及自动化技术应用中存在的缺陷问题
经过多年的技术创新和攻关努力，煤机装备及自动化技术正与国际间的水平差距在逐渐缩小，一些煤机装备还取得了显著成效，领先于国际水平，原有依赖进口的局面也被主动打破，成为制造装备的强国。但这些成绩的取得，并不能够证明我国煤机装备及自动化技术已经完全走在了国际水平的前列，而且还在高可靠性、安全性以及智能化、信息化和自动化上存在较大差距，有待进一步提高，主要表现在以下几个大的方面：
一是煤机装备及自动化的一些关键技术还是落后于国外，比如象工作面的通信技术，设备自动找直技术，采煤机位置的三维检测等等。
二是采煤机在机载视频、全过程记忆割煤、煤岩识别等智能化功能方面还是落后于国外高端的煤机装备及自动化技术，相比还是处在探索的阶段；
三是刮板输送机在软启动、在线故障诊断等方面还存在不足，伸缩带式输送机也在动态分析和自控张紧技术、自动化监控智能程度等方面存在不足；
四是液压支架与国外高端产品等综合可靠性方面存在差距，关键的元部件还在靠进口。
3 未来煤矿开采机械装备及自动化技术发展的方向
因此，要想确保煤炭工业保持年产量呈现出良好上升态势，须继续加大对煤机装备及自动化技术的研究力度，重点放在机电一体化和自动化方面，以此确保煤矿开采高质、高效和安全、洁净的生产，但同时也应该针对现有煤矿开采的生产现状特征，加快适用性与适应性强的煤机装备及自动化研究步伐，具体综述为：研发经济、简易、实用的小煤矿煤机装备及自动化技术，实现小型矿井机械化生产；加快对短壁开采煤机装备及自动化技术的研发力度，适应资源枯竭，一些大型矿井需对原有粗放型的采掘工作面进行煤柱回采的需求；应积极研究矿井集约化开拓布置的煤机装备及自动化技术供给，可降低成本，提高年产量，带来更大经济效益。比如良好地质采掘一井一面集约化生产规模的，以及地质相对复杂多井生产一井出煤的。
参考文献：
[1]王国法.煤矿高效开采工作面成套装备技术创新与发展[J]]煤炭科学技术.2010.（38）.
[2]吴有增.余吾.煤业厚煤层低位放顶煤综放开采技术[J].煤炭科学技术.2010.（22）.
[3]郭淑芬.张 倩.中国煤机装备市场竞争态势研究[J].现代工业经济和信息化.2011.（16）.
[4]黄学文.陈兵奎.煤机装备关键零部件再制造工程和产业化研究[J].煤矿机械，2010.（ 3） ：.