综述采煤机的发展历程与现状

刘根民

(同煤集团煤峪口矿，山西 大同037041)

0 引言

虽然近年来全球能源消费量不断增长，但是煤炭产业依然是重要的能源产业。我国《国家能源发展战略规划纲要》明确提出“以煤炭为主体，以电力为中心”的能源发展格局。煤炭产业是关系到国民经济命脉的产业，具有重要的战略地位。随着国民经济的发展与科技的进步，煤炭开采技术、开采设备在不断的革新[1]。作为煤矿机械化采煤设备“三机”之一的采煤机，在煤矿开采中占据着极其重要的地位，对采煤机的发展现状与未来展望的研究探讨具有重要意义。

1 采煤机的概念

采煤机是一种集机械、电气、液压于一体的综合大型装备。采煤机的工作机构承担着截煤和装煤两项任务。按照工作机构形式可以分为四大类，分别是锯削式（也称截煤机）、刨削式、钻削式、铣削式。它与液压支架和刮板运输机两个大型机械装备共同构成了综合机械化采煤设备，是煤矿现代化生产作业的重要机械之一[2]。

2 我国采煤机的发展史

我国于上世纪50年代才涉足采煤机技术。当时全国只有几个煤矿引进前苏联的采煤机器，生产效率都比较低下。1963年，我国设计出第一台采煤机，它是以涡旋式滚筒为工作机构的采煤机，让我国出现了零的突破。1979年引进连续采煤机，并于大同矿务局大斗沟矿、姜家湾矿进行开采实验[3]。1980年在上海莘庄会议上，对煤矿采煤机的研发探讨上升到了一定的高度，并在国家科技委的大力支持下，将采煤机技术纳入国家“六五”计划的重点科研项目。从此我国对采煤机的研发一直处于繁荣时期。在此期间，我国除了发展纵向布置采煤机系列产品，还成功研发了第一台多电机控制横向布置式的新型采煤机[4]。使得采煤技术、安全系数等，相比以前得到了极大的提升。从80年代中期到现在，我国电牵引采煤机的研发进入了蓬勃发展的时期，相对于以前的液压驱动采煤机，具有更好的工作效率，得到了广泛使用。

到了21世纪，我国太原煤科院自主研发并生产了一系列连续采煤机系统装备。此后，经过我国科研人员的不断努力，成功研发了先进的电牵引式薄煤层采煤机、中厚煤层采煤机等。太重煤机有限公司生产的MG1100/2860-WD采煤机、冀中能源邢台机械厂生产的MGN132/316-WD薄煤层采煤机、天地科技股份有限公司生产的MG1000/2540-GWD采煤机、MG2×100/456-WD薄煤层采煤机、西安煤矿机械有限公司生产的MG1000/2550-GWD厚煤层采煤机、MG200/456-AWD薄煤层采煤机，鸡西煤矿机械有限公司和无锡盛达机械制造公司、辽源煤矿机械有限公司成功研发了先进的采煤机装备，为我国煤企事业发展做出了重大贡献。

3 我国采煤机的海外市场分析

2007年《煤炭工业发展“十一五”规划》从政策上确立了我国大力发展采煤机械化的方针。近年来由于环保压力的增加，煤矿“黄金十年”的情形不会再出现，这就需要国内的采煤机厂家开阔视野，开拓国际市场，借助一带一路建设时机，寻找新出路。2017年天地科技上海分公司完成“土耳其375采煤机出口项目”，2017年太重煤机与乌克兰核心集团签订合作机制，西安煤矿机械有限公司向印度、越南、俄罗斯等国进行出口等等。

4 国外采煤机的发展史

国外的采煤机起步比我国早。在上世纪40年代，英国、苏联等相继研发了链式采煤机。以依诺斯公司CM28H型和永益公司3JCM等为代表的采煤机问世。与此同时德国也研发了刨煤机。到了50年代，英国、德国又相继成功研发了滚筒式采煤机。60年代，苏联、德国、法国先后对滚筒式采煤机进行技术革新，奠定了现代化采煤机械装备的基础。美国对采煤机技术的研发也是相当迅速，目前是采煤机技术最先进，研发、使用最多的国家之一[5]。70年代以后采煤机向着信息化、智能化、综合机械化的方向发展。

20世纪90年代，由于我国国内连续采煤机装备处于空白，美国JOY公司、Caterpiller公司、FLETCHER公司、LongAaidox公司、CE公司、以及德国的DBT公司等国外企业长期垄断国内市场。目前，进口采煤机相关计算、模拟试验等设计手段较为先进，使得采煤机的尺寸、质量得到了有效控制，国外的材料科学、加工工艺等技术较为先进，采煤机的可靠性较强，基本符合使用说明书中的使用周期与寿命周期，加之国外的采煤机信息化、智能化发展较为先进，我国采煤机技术与国外先进采煤机技术还有一些距离。

5 我国采煤机技术现状与问题

5.1 不注重基础理论的创新

我国很多科研机构不注重采煤机技术理论的研究，导致很多采煤机元部件不能按照预期设计进行工作，达不到理想效果。

5.2 缺乏核心技术

对采煤机技术创新力度不够，缺乏自主知识产权，很多关键技术依然由国外掌握，目前，我国在采煤机装备中很多零部件都是国外进口。

5.3 稳定性、可靠性差

我国目前很多零部件达不到国外先进国家的质量标准，使得我国采煤机装备寿命周期短，可靠性差，一定程度上影响采煤作业的进展。而国外一些采煤机装备基本可以达到承诺的使用周期。

6 采煤机技术创新发展趋势

6.1 强力销轨式牵引系统

新型采煤机运用强力销轨式牵引系统牵引，使得采煤机具有速度快、节距大、寿命周期长、可靠性与稳定性高的优势。

6.2 基于网络化、模块化分布式电器控制系统

采煤机技术面向网络化、模块化发展，是综合型新型采煤机发展的必然方向，为实现远程控制、无人化、智能化发展奠定基础[6]。

6.3 实现自动化开采技术

实现自动化开采技术，需要构建一套完备的通讯系统与智能控制系统，能够协调好煤矿开采装备“三机”建设，协调各个部件、机构、系统进行智能控制。

7 采煤机的发展方向

7.1 采煤机向无人化发展

无人化开采的优点：（1）降低了劳动强度，减少了井下劳作时间，保障了井下作业人员的安全，解放了生产力。（2）提高了开采效益。对一些地质环境复杂的煤层及不能保障工作人员安全的生产作业面，一般采煤机装备很难开采，所以只能放弃，造成资源浪费。

无人化开采发展中的问题：（1）适应性差。遇到地质条件复杂、环境恶劣的工作面时，无人化采煤机自主分析能力有限，导致无法正常工作或是生产效率低下。（2）专业技术人员缺乏。无人化开采的核心是计算机信息化控制[7]，煤矿相关技术人员缺乏，造成无人化开采设备无法正常运转。

7.2 采煤机向智能化发展

采煤机智能化的优点：在煤矿开采过程中能够自主分析并解决问题。较高的适应性可以使采煤机能够满足各种环境下的工作[8]。

目前智能化采煤机主要面临的问题是：（1）采煤机在开采过程中产生高强度的震动，使得一些元部件接触不良，造成故障。（2）由于顶板的落煤、巷道的积水等等，对采煤机的感应器、信号器以及线路造成影响。（3）由于缺乏专业技术人员，对采煤机装备的智能化维修困难[9]。

7.3 采煤机生产向标准化发展

标准化发展方向是任何工业发展到一定阶段后必然发展的方向[10]，保证采煤机装备零部件的高度互换性，可以有效节约成本。

8 结论

我国采煤机技术逐步走向成熟，也成功研发了一系列适应不同开采条件的采煤机系列产品，并构建了一定的海外市场。但是我国采煤机技术与国外先进采煤机技术上还存在差距，在稳定性、适应性、可靠性、远程监控、自动化控制以及智能化控制等方面尤其突出。为了煤矿行业可持续发展，对采煤机技术的开发和创新势在必行。