难采煤层的采煤机技术现状及发展趋势

田连富

摘 要：近些年，由于全球能源消耗幅度急剧上升，对一次性能源的需求量每年都成倍的增长，导致国际石油价格居高不下。为了降低石油消费比例，世界各国都在调整能源的结构，因此煤炭的消耗比例有所上升。目前除中东地区，其他地方的煤炭使用量都在不断上升，并且在这种情况下，全球煤炭产量也呈逐年递增趋势。在我国，煤炭资源的埋藏普遍较深，且受成煤条件等多种地质因素的影响，我国的煤层储藏多为薄煤层和中厚煤层，这就对煤炭的开采带来一定困难，因此对难采煤层采煤机的技术研究迫在眉睫。

关键词：能源消耗 煤炭资源 技术研究

中图分类号：TD421 文献标识码：A 文章编号：1007-3973（2013）005-056-02

煤矿作为世界上储存量最大，分布最广的常规资源，相比其他能源具有成本低，技术风险小的突出优势。随着近年来对煤矿的需求量增大，国家颁布了《国家能源发展战略规划纲要》，其明确指出“我国的能源发展格局是以煤炭为主体，以电力为中心。”同时《煤炭工业发展“十一五”规划》指出“煤炭是我国的主体能源，煤炭工业是关系能源安全和国民经济命脉的重要基础产业”的规划规定。为煤炭工业指明了发展方向。同时也为我国机械制造业创造了良好的机遇。

1 我国采煤机技术的发展历史

20世纪50年代我国的采煤机技术正式起步，当时我国的采煤工艺主要以炮采采煤为主，也有少数的煤矿采用从前苏联进口先进的采煤机做为主要的采煤工具，但在当时我国的煤炭生产效率都较为低下。为此，我国科技人员开展了采煤技术的研究，1963年我国第一台采煤机问世，它是以涡旋滚筒作为工作机构。第一台采煤机的成功研制开启了采煤技术的新篇章，自此我国的采煤技术达到了新的高度，并逐渐进入采煤机技术的引进、仿制、研制阶段。

1980年，我国首次将采煤机技术的相关问题提到日程上。并在同年在上海举行的莘庄会议中将采煤机技术的研发推至高潮，最终得到了国家科技委员会的大力支持，自此采煤机技术被列入“五六”时期国家的重点科技攻关项目。这对于当时的中国而言已经是一个了不起的跨越。在当时，采煤机技术得到了很大程度的提升，主要表现在：其元部件的可靠程度大幅提高；通过纵向布局的方式，使其整体结构更加牢固；牵引力和牵引速度进一步提升；无链牵引结构也比以前更安全可靠。

20世纪80年代至20世纪90年代中期，我国的采煤机技术处于空前的繁荣状态，在这期间，我国不断研发纵向布置采煤机。与此同时我国还研发出了第一台多电机驱动横向布置框架式结构的新型采煤机，其改变了原来螺旋伞齿轮和横穿机身的结构，使其安全系数得到提高。至今，我国已经进入电牵引采煤机的迅猛发展时期，采煤机技术大幅提高，并还将继续提高。

2 我国采煤机技术现状

“十一五”期间，我国的煤矿企业制定了高产高效的生产方针，为满足煤矿的生产需求，采煤机制造业及时地调整了产品的生产理念，以高智能性、可靠性和易维护性作为生产宗旨，朝大采高和薄煤层的方向进行设计。

（1）薄煤层采煤机。我国煤层多属于薄煤层和中厚煤层，因而对薄煤层采煤机的需求量很大，我国在“十一五”期间生产了一种电牵引采煤机，这种采煤机具有过夹矸甚至断层的大功率薄煤层机载。目前这种采煤机的最大功率可到达920kW，这种大富余系数为企业在复杂煤层条件下进行开采提供了可靠保证。

（2）一次采全高高产高效采煤机。这种采煤机对不适宜用放顶采煤的5.5m以上的煤层进行采煤是最合理有效的。目前我国已经拥有一套成熟的厚煤层一次采全高的高产高效综合采煤设备，一次采全高可达6.5m，装机的功率也达到了2550kW，年产达600万吨至1000万吨综采成套设备。这种采煤机实现了大功率重型化、集约化、自动化，采煤机的设备储备系数大，运行的可靠程度高。

（3）长臂采煤工艺。一些赋存稳定，地质构造简单的薄煤层可采用长臂机械采煤。无论是采用普采工艺还是综采工艺，与厚、中厚煤层开采相比，薄煤层开采的破煤设备除了滚筒采煤机还可以采用刨煤机，不过这两种破煤设备的空间高度都受煤层高度的限制。滚筒采煤机的破煤能力一般较高，至今我国研制使用的薄煤层滚筒采煤机已经有近20种。这些采煤机大致分为骑溜式和爬底式两种。

（4）信息技术的应用。目前我国采用的交流变频电牵引采煤机，这种采煤机具有故障显示和诊断功能，操作人员可以在操作过程中清晰的看到主要的运行参数，随时掌控采煤机的运转情况，并且可以根据运行参数预测采煤机故障。目前，我国在采煤机上实现了远程在线监测，实现了远程监测和故障的诊断，为进一步完全实现远程监控奠定了基础。

目前企业对采煤机的记忆截割功能也有研究，在工作面煤层起伏相对稳定的情况下，采集第一刀煤的厚度和起伏数据，通过记忆功能，实现自动调高，最终实现少人甚至无人工作面的目标。国家863项目“煤矿井下采掘装备遥控关键技术”现已全面启动，这对降低煤矿井下安全隐患，减少工作面值班人员起到了决定性作用。同时有助于实现生产高度集中，井巷布置集约化的目标。

3 我国难采煤层采煤机技术的发展趋势分析

（1）薄煤层采煤机。在“十一五”期间我国已经研制出了适用于薄煤层开采的采煤机。但是这类采煤机的开采方式相对落后，这期间研制出的采煤机采用的技术大多为液压牵引方式或非机载形式。而近几年我国重新研制出来利用机载交流变频电牵引技术的薄煤层采煤机。这种采煤机在采煤技术方面得到了一定的提高，但是由于对这种研究和应用不具有系列化，导致采煤机的牵引强度和截割技术都还存在一定问题，还不够成熟。总之，我国的薄煤层采煤机技术较从前虽得到了很好的提高，但仍存在许多不完善的地方，采煤机在很大程度上受材料和工艺的制约，造成薄煤层采煤机无法满足煤矿生产的要求。因此薄煤层采煤机必将成为我国采煤机的主要研究方向之一。

（3）大功率高产高效采煤设备。目前我国正处于煤炭生产的繁荣时期，且还将继续发展，我国的煤炭勘查范围正在不断扩大。据悉，煤层厚度大于7m的煤层数量在不断增加。这就对大功率高产高效的采煤设备的要求量也会越来越大，因此高采高效的采煤设备的研究必然会成为我国采煤机技术未来研究方向之一。

（4）少人、无人工作面采掘成套设备。随着科技的不断发展，我国的矿井生产正一步步向少人、无人化生产看齐。目前我国的矿井生产设备自动化程度正在提高，为了进一步保障煤矿生产的安全，自动化、智能化成为采煤机研究发展的重要方向之一。矿井工作本身就具有一定的危险性，如果将工作面上的采掘设备操作人员控制在四人以内，其安全系数也会得到相应的提高，因此我认为，少人、无人工作面采掘成套设备的技术研制是采煤技术发展的趋势之一。

4 结束语

目前我国的采煤技术正处于不断进步的时期，但与国际相比，仍存在一定的距离，特别是在薄煤层采煤机械设备方面，我国还需加强研究力度，研制出更加完善的采煤设备，只有攻克了薄煤层采煤技术上的难题，我国的煤矿开采事业才能更好的发展。才能真正实现带领我国难采煤层开采行业走向新阶段，进而使我国的煤炭事业更好的发展。

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