近 10 余年來，我國煤炭開采技術(shù)和裝備的自主創(chuàng)新研究取得了重大進(jìn)展，在液壓支架、采煤機(jī)、刮板輸送機(jī)、帶式輸送機(jī)以及綜采自動化技術(shù)等方面都實(shí)現(xiàn)了重大突破，經(jīng)過井下工業(yè)性試驗(yàn)取得了良好的應(yīng)用效果，使我國煤炭開采技術(shù)和裝備整體上達(dá)到國際先進(jìn)水平。依靠自主創(chuàng)新，我國長壁綜采裝備取得了巨大進(jìn)展: 一是綜采工作面生產(chǎn)能力大幅度提高，出現(xiàn)了“一礦一面”年產(chǎn)千萬噸級的高產(chǎn)高效、集約化生產(chǎn)模式; 二是安全高效綜采裝備和開采技術(shù)不斷完善，推廣使用范圍不斷擴(kuò)大，中厚煤層開采、7 m 厚煤層一次采全高和薄煤層自動化開采等技術(shù)和工藝取得巨大成功; 三是自主研發(fā)的重大綜采裝備取得新的突破，單工作面年生產(chǎn)能力已經(jīng)突破 1 000 萬 t，實(shí)現(xiàn)了綜采工作面生產(chǎn)過程自動化，整體上達(dá)到國際先進(jìn)水平。

　　1 我國采煤機(jī)械裝備實(shí)現(xiàn)重大突破

　　1. 1 液壓支架液壓支架是煤礦井下長壁工作面的關(guān)鍵設(shè)備之一，近年來，以研究支架與圍巖的相互作用為基礎(chǔ)，以采用現(xiàn)代優(yōu)化設(shè)計、三維 CAD 動態(tài)參數(shù)優(yōu)化設(shè)計、系統(tǒng)可靠性設(shè)計為手段，以提高鋼材強(qiáng)度和焊接性能為途徑，以實(shí)現(xiàn)電液控制和自動控制為目標(biāo)，經(jīng)過長期自主創(chuàng)新，成功研發(fā)適應(yīng)于我國各類復(fù)雜地質(zhì)條件的液壓支架結(jié)構(gòu)，包括輕型支架、大傾角支架、薄煤層支架、厚煤層一次采全高支架、特厚煤層大采高放頂煤支架、三軟難采煤層支架等架型。液壓支架高度適應(yīng)范圍為 0. 65 ～ 7. 20 m，支架中心距為 1. 50、1. 75、2. 05 m，支架最大工作阻力達(dá)18 800 kN。支架全面實(shí)現(xiàn)電液控制，支架的降、移、升循環(huán)時間小于 10 s。液壓支架目前已經(jīng)完全實(shí)現(xiàn)國產(chǎn)化，全面替代國外產(chǎn)品，且在最大高度、工作阻力和復(fù)雜難采煤層液壓支架適應(yīng)性等方面領(lǐng)先于國外產(chǎn)品。我國自主研發(fā)的世界上最大工作阻力、最大支撐高度，一次采全高液壓支架參數(shù)如下( 其中 P 為油缸壓強(qiáng)) : 支架高度/mm 3 200 ～ 7 200 支架寬度/mm 1 960 ～ 2 210 支架中心距/mm 2 050 支護(hù)強(qiáng)度/MPa 1. 60 /1. 47 底板尖端比壓/MPa 2. 6 ～ 5. 6 初撐力/kN 12 364 工作阻力/kN( P = 47. 8 /43. 3 MPa) 18 800 /17 000 操作方式 電液控制泵站壓力/MPa 31. 5 長 × 寬 × 高/( mm × mm × mm) 9 200 × 1 960 × 3 200 質(zhì)量/t 69. 79

　　1. 2 采煤機(jī)自 20 世紀(jì) 90 年代煤炭科學(xué)研究總院上海研究院與波蘭科瑪克公司合作，成功研制出我國第 1 臺交流變頻電牽引采煤機(jī)，20 年來我國電牽引采煤機(jī)技術(shù)得到了快速發(fā)展。經(jīng)過采煤機(jī)生產(chǎn)企業(yè)和用戶的開發(fā)研究，使我國的交流變頻電牽引采煤機(jī)技術(shù)日趨成熟，基本實(shí)現(xiàn)采煤機(jī)無線遙控、端頭控制、電控箱面板控制和加變頻器箱面板直接控制，并具有截割功率監(jiān)測、恒功率控制和過載保護(hù)、牽引電機(jī)電流監(jiān)測和負(fù)荷控制、故障跟蹤記憶、開機(jī)運(yùn)行提示的功能，同時具有截割電機(jī)、牽引電機(jī)和冷卻系統(tǒng)的溫度檢測和保護(hù)功能。

　　1. 3 刮板輸送機(jī)隨著我國采煤安全高效技術(shù)水平的不斷提高，對綜采工作面刮板輸送機(jī)技術(shù)提出了更高的要求。經(jīng)過多年研究攻關(guān)，隨著新技術(shù)、新材料、新工藝的不斷引進(jìn)和廣泛應(yīng)用，我國的刮板輸送機(jī)技術(shù)水平不斷提高，技術(shù)含量不斷提升，正向著超重型、大型化、大運(yùn)量、高可靠性的方向發(fā)展。截至目前，我國自主研發(fā)的刮板輸送機(jī)已經(jīng)形成了系列化，最大安裝長度 300 m，最大裝機(jī)功率為 3 × 1 600 kW，最大中部槽內(nèi)寬 1 388 mm，最大輸送能力 4 500 t /h。刮板輸送機(jī)機(jī)頭采用交叉?zhèn)刃恫贾茫瑱C(jī)尾采用自動伸縮機(jī)尾，配置工況監(jiān)測系統(tǒng)，整機(jī)全面實(shí)現(xiàn)了軟啟動運(yùn)行，有效減少了運(yùn)行故障，延長了使用壽命。

　　1. 4 帶式輸送機(jī)近年來，隨著我國采煤技術(shù)整體水平的不斷提高，安全高效礦井生產(chǎn)能力不斷增強(qiáng)，對帶式輸送機(jī)技術(shù)性能的要求也越來越高，帶式輸送機(jī)正向長距離、大功率、高帶速、大運(yùn)量、高可靠性的方向發(fā)展。目前，我國帶式輸送機(jī)的最大輸送帶寬 2 000 mm，帶速 4. 5 m /s，運(yùn)量 4 500 t /h，增加卸載驅(qū)動點(diǎn)，可使單機(jī)長度達(dá)到 6 000 m，裝機(jī)功率達(dá) 3 × 1 250 kW。我國大型帶式輸送機(jī)普遍采用先進(jìn)的中壓變頻驅(qū)動控制技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了帶式輸送機(jī)的低速平穩(wěn)啟動和帶速連續(xù)可調(diào)，實(shí)現(xiàn)了輸送機(jī)的軟啟動，同時還采用了先進(jìn)的液壓自控張緊裝置，可以隨著帶式輸送機(jī)輸送帶張力變化自動調(diào)節(jié)輸送帶張力與張緊行程的平衡，使輸送帶始終保持適度的撓度，從而保證了帶式輸送機(jī)的平穩(wěn)運(yùn)行。最近中國煤炭科工集團(tuán)上海研究院開發(fā)了能使輸送帶自動對中的新型多層輸送帶纏繞方式的儲帶系統(tǒng)，解決了輸送帶在儲帶倉易跑偏和張緊車易掉軌問題，新型高效儲帶系統(tǒng)可使儲存輸送帶折疊為 6 層，儲存輸送帶長度可達(dá) 200 m 以上。目前我國的帶式輸送機(jī)形成了系列，提升了水平，可以滿足各類礦井和各種復(fù)雜條件下的運(yùn)輸要求。

　　1. 5 自動化控制技術(shù)近年來，我國綜采工作面單機(jī)裝備的自動化技術(shù)研究取得了較大發(fā)展，主要體現(xiàn)在以下 3 方面。 1) 液壓支架電液控制系統(tǒng)方面。基本實(shí)現(xiàn)了支架電液控制系統(tǒng)的所有功能，如支架的自動降移升、自動推移刮板輸送機(jī)、跟機(jī)自動化作業(yè)、遠(yuǎn)程操作等功能普遍實(shí)現(xiàn)了全自動化電液控制，且全面實(shí)現(xiàn)了國產(chǎn)化。國內(nèi)液壓支架電液控制系統(tǒng)研究生產(chǎn)單位，主要包括天地科技股份有限公司北京天地瑪珂電液控制系統(tǒng)有限公司( 簡稱天瑪公司) 、四川神坤裝備有限公司、山西平陽重工機(jī)械有限責(zé)任公司、廣州日濱科技發(fā)展有限公司、鄭州煤礦機(jī)械集團(tuán)股份有限公司等，其中天瑪公司占國產(chǎn)液壓支架電液控制系統(tǒng)市場銷量的 70% 。天瑪公司還研制了適合于薄煤層、中厚煤層、放頂煤 3 種不同煤層厚度的液壓支架電液控制系統(tǒng)，目前已完全實(shí)現(xiàn)了支架高度測量、支架姿態(tài)檢測與控制、支架護(hù)幫板圍巖耦合控制等技術(shù)，使支架的移架速度控制在 10 s 以內(nèi)。 2) 智能型采煤機(jī)自動控制方面。國內(nèi)的采煤機(jī)廠家主要有天地科技股份有限公司、中煤裝備西安煤機(jī)廠、上海創(chuàng)立集團(tuán)股份有限公司、IMM 國際煤機(jī)雞西煤機(jī)廠、太原礦山機(jī)械廠等單位，這些廠家采用的最新技術(shù)基本實(shí)現(xiàn)了記憶割煤和采煤機(jī)位置檢測、搖臂調(diào)高控制和機(jī)身姿態(tài)檢測、機(jī)身水平控制等技術(shù)，在薄煤層工作面基本上實(shí)現(xiàn)了無人控制。 3) 刮板輸送機(jī)方面。刮板輸送機(jī)的最新技術(shù)包括減速器和電動機(jī)溫度監(jiān)測、雙速電機(jī)降壓啟動、首套單機(jī) 1 600 kW 智能調(diào)速型液力耦合器軟啟動、 “三機(jī)”啟停和軟啟動集成控制、鏈條張力監(jiān)測與智能化機(jī)尾伸縮自動控制、潤滑油在線鐵譜分析、軸承在線振動檢測功能、轉(zhuǎn)載機(jī)、破碎機(jī)自動推移、帶式輸送機(jī)機(jī)尾自動伸縮等。

　　2 我國采煤裝備與國外的主要差距

　　我國自主研發(fā)的采煤機(jī)、液壓支架、輸送設(shè)備等成套裝備，具有很強(qiáng)的技術(shù)實(shí)力和市場競爭力，其產(chǎn)品技術(shù)含量高、可靠性強(qiáng)，已經(jīng)出口國外，逐漸打開國際市場。目前我國采煤機(jī)械裝備技術(shù)水平與國外距離逐漸縮小，除了采煤機(jī)械高端產(chǎn)品，我國采煤機(jī)械已經(jīng)能夠滿足國內(nèi)市場需求。但是我國煤機(jī)裝備同先進(jìn)的現(xiàn)代采煤裝備相比，還存在較大差距，主要體現(xiàn)在“二高”、“三化”上。“二高”即高可靠性、高安全性，“三化”即智能化、信息化、自動化。我國的現(xiàn)代采煤技術(shù)裝備的可靠性及智能化水平有待進(jìn)一步提高。

　　1) 采煤機(jī): 與國外高端采煤機(jī)相比，在采煤機(jī)智能化功能方面還落后于國外高端采煤機(jī)，如全過程記憶割煤、遠(yuǎn)程遙控、機(jī)載視頻、煤巖識別等方面還處于探索階段。 2) 液壓支架: 國產(chǎn)液壓支架與國外高端產(chǎn)品的差距主要在于產(chǎn)品的綜合可靠性，包括材料、關(guān)鍵元部件、液壓支架高級控制功能等方面，全工作面液壓支架跟機(jī)自動化才剛起步。 3) 刮板輸送機(jī): 與國外高端刮板輸送機(jī)相比，國內(nèi)刮板輸送機(jī)在軟啟動、關(guān)鍵元部件、自動伸縮機(jī)頭及在線故障診斷等方面還存在不足。 4) 帶式輸送機(jī): 與國外可伸縮帶式輸送機(jī)相比，國內(nèi)可伸縮帶式輸送機(jī)在動態(tài)分析、軟啟動技術(shù)、自控張緊技術(shù)、自動化監(jiān)控智能程度等方面存在不足。 5) 自動化技術(shù): 國外的煤礦機(jī)械裝備供應(yīng)商、科研單位等在采煤機(jī)位置三維檢測、工作面設(shè)備自動找直、工作面通信技術(shù)等一些關(guān)鍵技術(shù)上取得的成果，明顯領(lǐng)先于我國的技術(shù)。

　　3 我國現(xiàn)代化采煤技術(shù)裝備發(fā)展方向

　　依靠自主創(chuàng)新，不斷突破綜采工作面惡劣環(huán)境下信息安全傳輸、煤巖識別、工作面直線度控制、綜采設(shè)備姿態(tài)定位、安全感知、視頻監(jiān)控、遠(yuǎn)程控制等多種技術(shù)，形成一套集檢測、控制，視頻、音頻、通信于一體的綜采工作面智能控制裝置，確保綜采設(shè)備連續(xù)、協(xié)調(diào)、高效、安全運(yùn)行，實(shí)現(xiàn)工作面生產(chǎn)過程智能化、管理信息化、操作少人化、甚至無人化操作。通過綜采工作面自動化、智能化等技術(shù)研發(fā)，將綜采工作面中液壓支架、采煤機(jī)、刮板輸送機(jī)、轉(zhuǎn)載機(jī)、破碎機(jī)、帶式輸送機(jī)等煤機(jī)裝備有機(jī)整合，全面提升現(xiàn)代采煤技術(shù)裝備的自動化和智能化水平，為煤礦用戶提供可靠的煤機(jī)裝備成套解決方案，為自主研發(fā)的煤機(jī)成套裝備參與國際市場競爭創(chuàng)造條件。

　　參考文獻(xiàn):

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　　《我國煤礦開采機(jī)械裝備及自動化技術(shù)新進(jìn)展》來源：《煤炭科學(xué)技術(shù)》，作者：王 金 華