劉慶華 張 林

（寧夏天地奔牛實業(yè)集團有限公司，寧夏自治區(qū)石嘴山市，753001）

煤礦井下工作面運輸裝備的現(xiàn)狀及發(fā)展前景

劉慶華 張 林

（寧夏天地奔牛實業(yè)集團有限公司，寧夏自治區(qū)石嘴山市，753001）

闡述了我國綜采工作面運輸裝備的發(fā)展現(xiàn)狀，介紹了國外煤機裝備的關(guān)鍵技術(shù)與裝備取得的突破，分析了我國綜采輸送裝備與國外產(chǎn)品存在的差距，并從提高國產(chǎn)裝備自動化水平和關(guān)鍵元部件等方面提出了建議。

井工煤礦 綜采工作面 運輸裝備 刮板輸送機

我國煤炭賦存條件十分復雜，特厚、中厚、薄和極薄煤層并存，分別占到全部可采儲量的44%、37%、11%和8%，為了滿足不同條件綜采工作面的安全高效機械化開采，必須開發(fā)不同形式的綜采輸送裝備。隨著煤礦井工開采技術(shù)和工藝的不斷發(fā)展以及我國煤機裝備制造業(yè)的不斷成熟，國產(chǎn)煤機裝備的研制能力得到了大幅提升，國產(chǎn)運輸裝備在各種煤層厚度的綜采工作面得到了廣泛應用，有效支撐了高產(chǎn)高效礦井建設和煤炭產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)升級，保障了煤炭資源的產(chǎn)量，滿足了國民經(jīng)濟發(fā)展的需要。

1 我國井工煤礦輸送裝備的發(fā)展現(xiàn)狀

我國井工煤礦運輸裝備制造業(yè)發(fā)展較晚，從20世紀70年代起步，逐步建立起門類齊全的裝備設計和加工制造業(yè)。煤炭開采技術(shù)的不斷進步促進了我國煤機制造業(yè)的改革與技術(shù)創(chuàng)新，井工煤礦運輸機械產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)不斷完善，形成了系列化和成套化的裝備。隨著礦井高產(chǎn)高效建設的不斷深入，我國已形成較為完整的井工運輸裝備設計和制造體系，研制成功了一些在國內(nèi)外具有一定市場競爭力的優(yōu)秀井工運輸裝備。部分井工運輸裝備出口到印度、俄羅斯、烏克蘭和土爾其等國家，取得了較好的經(jīng)濟效益?！笆濉逼陂g，我國主要煤機企業(yè)抓住機遇，加大投資力度，進行了技術(shù)改造和裝備升級換代，制造能力大幅度提高。同時大力開展技術(shù)升級，瞄準國際煤機制造的先進水平，研制了一批大型重點煤礦急需的重型煤機運輸裝備，實現(xiàn)了重點煤礦重型運輸裝備的全面國產(chǎn)化，為促進我國煤炭工業(yè)的結(jié)構(gòu)調(diào)整、技術(shù)升級做出了較大貢獻?！笆晃濉逼陂g，我國煤機裝備制造業(yè)再接再厲，研制開發(fā)了一批具有自主知識產(chǎn)權(quán)和核心技術(shù)的創(chuàng)新產(chǎn)品，初步具備了按照地質(zhì)條件和開采工藝進行裝備研制的能力，形成了具有我國特色的綜采、綜放以及薄煤層綜采裝備體系。

1.1 一次采全高工作面輸送裝備現(xiàn)狀

一次采全高是3～6 m煤層實現(xiàn)安全高效開采的主要途徑，工作面生產(chǎn)能力約為200～800萬t／a。在我國內(nèi)蒙、山西、陜西等地的部分煤礦，單工作面最高產(chǎn)量可達1000萬t／a以上。綜采工作面運輸裝備主要由刮板輸送機、轉(zhuǎn)載機和破碎機組成，機械化程度較高的工作面還配置了皮帶自移機尾 （馬蒂爾）和轉(zhuǎn)載機自移裝置。

“十五”期間，神華集團金烽公司昌漢溝煤礦使用槽寬1000 mm的國產(chǎn)刮板輸送機，在平均采高4.8 m的條件下，實現(xiàn)最高日產(chǎn)4.62萬t，最高月產(chǎn)108.02萬t，連續(xù)3個月平均月產(chǎn)96.23萬t。“十一五”期間，一次采全高綜采運輸裝備研發(fā)取得新突破，陜煤化集團紅柳林礦7 m大采高工作面投產(chǎn)，設計最大采高7.2 m。工業(yè)性試驗期間，工作面具備平均月產(chǎn)原煤109.91萬t和年產(chǎn)原煤1200萬t的生產(chǎn)能力。工作面輸送設備均為國產(chǎn)裝備，刮板輸送機內(nèi)槽寬達到1400 mm，裝機總功率4500 k W，輸送能力達到4500 t／h；轉(zhuǎn)載機內(nèi)槽寬達到1600 mm，裝機功率700 k W，輸送能力達到5000 t／h；破碎機裝機功率700 k W，破碎能力達到6000 t／h。本項目成功開發(fā)了與液壓支架同規(guī)格的2050 mm槽長規(guī)格的輸送機溜槽，使液壓支架將工作阻力提升到1700 k N以上成為現(xiàn)實；首創(chuàng)了172 mm節(jié)距的異形嚙全合曲線的超規(guī)格銷排，較147 mm銷排的許用牽引力增大了50%以上，使采煤機的牽引速度和截割效率大幅度增加；成功研制出長壽命可更換式交叉?zhèn)刃稒C頭、1000 mm行程全自動液壓伸縮機尾、1600 k W四行星輪減速器、?56 mm×187 mm規(guī)格的刮板鏈組件、抗彎曲的大高度電纜槽等輸送機關(guān)鍵元部件，有效地提升了設備的可靠性；開發(fā)了用于驅(qū)動部狀態(tài)監(jiān)測的輸送機運行分析技術(shù)，包含電機、減速器軸承溫度、冷卻水溫度和壓力、潤滑油油質(zhì)在線采集和分析系統(tǒng)以及基于振動的在線故障預警檢測系統(tǒng)。

1.2 綜放工作面輸送裝備現(xiàn)狀

我國綜采放頂煤開采技術(shù)處于國際領(lǐng)先水平，2005年兗礦集團向國外公司轉(zhuǎn)讓的 “兩柱式綜采放頂煤液壓支架”專利技術(shù)是我國煤炭行業(yè)首次向國外輸出采煤技術(shù)。綜采放頂煤開采方法適用于地質(zhì)結(jié)構(gòu)復雜和煤層厚度較大的采煤工作面，如緩傾斜特厚煤層是當前厚度大于7 m的煤層的首選采煤方法。綜放工作面在我國分部較廣，尤其在山東、山西、河北、安徽等地使用較為普遍。綜放工作面生產(chǎn)能力在150～800萬t／a，個別工作面生產(chǎn)能力達到1000萬t／a以上。在放頂煤開采技術(shù)發(fā)展的早期，有高位放頂、中位放頂和低位放頂3種放煤形式，其中前兩種放煤形式使用的運輸裝備與“一次采全高”采煤工藝完全相同，由于安全性差及開采效率低，這兩種放煤方式已很少采用。低位放頂是目前廣泛采用的開采形式，在支架尾梁后部增加一臺后部刮板輸送機運送放落的原煤。

“十五”期間，國家組織了重點技術(shù)創(chuàng)新 “600萬t綜放工作面設備配套與技術(shù)研究”項目，以綜采放頂煤技術(shù)為核心，深入開展了放頂煤開采技術(shù)與裝備的研究，研制成功了技術(shù)先進和性能優(yōu)良的綜放工作面輸送裝備。在兗礦興隆莊煤礦使用7年，工作面平均回采工效達到313 t／工，回采率達到87.43%，平均日產(chǎn)達到20376 t，平均月產(chǎn)達到57.0532萬t，年產(chǎn)達684萬t?！笆晃濉逼陂g，我國綜放技術(shù)取得重大發(fā)展，最大放煤高度達到20 m。在大同塔山礦8105工作面進行了特厚煤層綜合放頂煤試驗，試驗工作面煤層厚度14～20 m，采煤機割煤4.5 m，最大放煤高度約12 m，采放比接近1∶3，試驗取得了良好效果，試驗期間最高日產(chǎn)達到3.94萬t，創(chuàng)造了放頂煤工作面的最好成績。

放頂煤工作面輸送裝備一般由前部刮板輸送機、后部刮板輸送機、轉(zhuǎn)載機和破碎機組成。前部刮板輸送機與一次采全高工作面刮板輸送機結(jié)構(gòu)相同，由于采高相對較低，且產(chǎn)量主要受限于放煤作業(yè)的節(jié)奏，放頂煤工作面對刮板輸送機中部溜槽強度、牽引銷排以及電纜槽等的強度要求較一次采全高工作面設備低。由于當前還未對增大支架工作阻力以及提高采煤機牽引速度等方面提出更高的需求，所以長度規(guī)格為2050 mm和強力銷排為172 mm等提高開采效率的新技術(shù)尚未在綜放工作面應用。綜放工作面前部刮板輸送機的內(nèi)槽寬為800～1000 mm，裝機功率為2×315～2×1200 k W，輸送能力為1000～2500 t／h。后部輸送機由于不需要與采煤機進行配套，中部溜槽結(jié)構(gòu)簡單。為增加后部刮板輸送機承載斷面，還可以在其溜槽上安裝浮煤回收裝置。后部刮板輸送機的內(nèi)槽寬為800～1250 mm，裝機功率為2×315～2×1200 k W，輸送能力為1000～2500 t／h。當采放比在1∶2附近時，前后部刮板輸送機可以選擇相同的槽寬規(guī)格。由于后部刮板輸送機運輸?shù)脑壕鶆蚨容^前部刮板輸送機更差，往往還含有大量的矸石等雜物，通常情況下同規(guī)格的后部刮板輸送機所需的驅(qū)動力應比前部刮板機大8%～10%以上。在實際應用中，為了減少備件儲備量以及工作面的維護量，大部分客戶選擇前后部刮板輸送機同功率的配制形式，以使前后部刮板輸送機的頭和尾驅(qū)動部相同。由于要同時轉(zhuǎn)接來自前、后部刮板輸送機的原煤，放頂煤工作面的轉(zhuǎn)載機通常長度較長，約比用于一次采全高工作面的轉(zhuǎn)載機長8～20 m。最長的綜放工作面刮板轉(zhuǎn)載機長度達到100 m。目前主要使用的綜放工作面轉(zhuǎn)載機內(nèi)槽寬為800～1350 mm，裝機功率為200～700 k W，輸送能力為1000～3000 t／h。放頂煤工作面的運巷寬度一般在4 m左右，小于一次采全高工作面支巷寬度的5～5.5 m，更適用于布置皮帶傳動的破碎機。受皮帶傳動能力的限制，破碎機的裝機功率為110～315 k W，破碎能力為1000～3000 t／h。近幾年還研制了雙皮帶傳動破碎機、聯(lián)組 “V”帶傳動破碎機、窄型減速器傳動破碎機等一批新型破碎機，以上問題有所改善，但未從根本上解決問題。

1.3 薄煤層工作面輸送裝備現(xiàn)狀

薄煤層綜合機械化開采主要有滾筒采煤機—刮板輸送機組和刨煤機—刮板輸送機組兩種開采方式。刨煤機—刮板輸送機組采用刨煤機、刮板輸送機和液壓支架組成，刨煤機用于工作面落煤，刮板輸送機負責鏟裝和運輸，液壓支架提供隨移保護。刨煤機組主要適用于0.6～2.5 m厚的煤層開采，其優(yōu)點一是位于工作面內(nèi)的機械裝置結(jié)構(gòu)簡單，落煤、裝煤容易實現(xiàn)自動化；二是驅(qū)動部位于工作面兩端的巷道內(nèi)，易于維護。其缺點是工況適應性差，不能在工作面內(nèi)調(diào)整采高；不但要求煤的存儲厚度要均勻 （不能有夾矸和斷層），還要求煤的節(jié)理發(fā)育充分，滿足 “可刨性”指標。我國鐵法、晉城、西山和大同等煤礦由國外引進的高速滑行刨煤機是目前最先進的刨煤機組，刨頭運行速度為3 m／s，刨鏈規(guī)格為?42 mm×137 mm，刨頭驅(qū)動功率為2×800 k W，鋪設長度為300 m。刮板輸送機槽寬為800 mm，裝機功率為2×800 k W。鐵法小青礦使用的刨煤機組在煤厚1.0～1.6 m的工作面年產(chǎn)量達到100萬t。

美國使用刨煤機最為普遍，開采和管理水平最高。刨煤工作面的采高為0.8～2.2 m，最高達到2.5 m；工作面長度為300～450 m，年生產(chǎn)能力為300～800萬t。在煤厚低于0.8 m時雖然仍可使用刨煤機組采煤，但此時對刨頭及運輸槽的高度限制較嚴格，因此需要通過減小刨鏈及運輸鏈的規(guī)格來降低刨頭最小高度。這樣一來會導致刨鏈和輸送鏈破斷負荷減小，反而限制了刨煤工作面的長度，最終影響刨煤工作面的產(chǎn)量和效益。刨煤機組相比于其它開采方式投資巨大且限制條件多，因而在前期規(guī)劃中更重視工作面效益。對于厚度在0.8 m以下的煤層，除因為稀有煤種等特殊因素能確獲得較好收益的工作面外，很少采用刨煤機組開采。

南宋時期的《世說新語·汰侈》，記載了叫作“豆粥”的方便食品。它的制作方法，是先將豆子煮爛，研磨成粉，晾干擱置起來。待到需要使用時，只要將其沖入熱湯中即可。當有客人來了，立馬就可以端上熱氣騰騰的豆粥，請客人品嘗。

由于我國大部分地區(qū)的薄煤層工作面地質(zhì)條件復雜，而且煤的品質(zhì)也不高，再加上對于煤的可刨性分析不夠，以及受進口的刨煤機組價格較高、維護費用和刨刀等備件的價格昂貴等因素的影響，刨煤機在我國沒有得到推廣使用。

中厚煤層采煤機組開采技術(shù)的長足發(fā)展引領(lǐng)了我國薄綜采裝備的發(fā)展方向。在中厚煤層成熟采煤機的基礎(chǔ)上，我國成功研制出多型號矮機身采煤機以及與之配套的各種刮板輸送機，成功實現(xiàn)了薄煤層工作面由炮采到機械化開采的轉(zhuǎn)型。采煤機開采的最小采高達到0.80 m，已接近刨煤機組。2010年，由兗礦集團主導研制的 “1 m以下含堅硬夾矸薄煤層安全高效綜采成套裝備與技術(shù)”項目獲中國煤炭工業(yè)科學技術(shù)獎一等獎。該項目研制成功的薄煤層刮板輸送機在煤層厚度為0.75～1.5 m、煤層含夾矸在1～2層和黃鐵礦結(jié)核體的條件下，工作面最高班產(chǎn)量為1387 t，最高日產(chǎn)量為2657 t，最高月產(chǎn)量為6.9萬t。SGZ630／220薄煤層抬底刮板輸送機是本項目的重要研究成果之一，創(chuàng)新研制了液壓抬底中部溜槽防止飄溜、準中雙鏈形式的刮板鏈增大過煤斷面、反置式底銷排降底采煤機嚙合高度、反曲線結(jié)構(gòu)的輸送機機頭解決工作面兩端“三角煤”的問題以及輸送兩端的原煤防漏煤裝置等新技術(shù)和新結(jié)構(gòu)。

延長工作面長度、減少巷道數(shù)量以及提高單工作面的出煤率是提高薄煤層工作面的一個大膽嘗試。工作面長度主要受地質(zhì)條件和刮板輸送機最大允許鋪設長度的制約，在薄煤層工作面則主要受刮板輸送機的許用鋪設長度制約，通常薄煤層工作面的長度在60～120 m，個別達到150 m。薄煤層刮板輸送機的所用的刮板鏈直徑在18～22 mm之間，個別達到?26 mm，其強度不允許刮板輸送機的鋪設長度進一步加長，只有通過增大鏈條規(guī)格的方式延長刮板輸送機的鋪設長度。鏈條規(guī)格的增大勢必引起輸送機溜槽高度和寬度的增加，在神華石圪臺和錦界等礦成功試用了SGZ1000／2×1000薄煤層刮板輸送機，輸送機槽寬為1000 mm，刮板鏈規(guī)格?42 mm×146 mm，試驗最小采高為1.6 m，工作面長度為300～350 m。在進行400 m超長工作面試驗時效果不理想，斷鏈事故頻繁發(fā)生。在刮板輸送機繼續(xù)使用圓環(huán)鏈進行傳動的情況下，通過延長工作面長度提高薄煤層工作面產(chǎn)量的方法困難很大。

2 工作面輸送裝備的發(fā)展前景

2.1 工作面輸送裝備發(fā)展現(xiàn)狀

我國是世界上最大的產(chǎn)煤國，也是世界上最大的煤機裝備市場。我國工作面輸送裝備以國產(chǎn)裝備為主，進口裝備約占總數(shù)的3%～5%，但價值可達總量的8%～10%。我國井工輸送裝備的型號、功率以及槽寬等主要技術(shù)指標已經(jīng)與世界先進水平持平，甚至略有超越，但行業(yè)整體技術(shù)水平跨距大，占行業(yè)中最大比例的中小企業(yè)技術(shù)落后，創(chuàng)新能力不足。刮板輸送機核心元件的國產(chǎn)化率、可靠性、裝備的控制與智能化水平較低，產(chǎn)品質(zhì)量標準化程度低，設備使用壽命及可維護性等方面與國際水平相比還落后很大的距離。主要表現(xiàn)為：拿來主義盛行，缺乏自主創(chuàng)新，產(chǎn)品的同質(zhì)化現(xiàn)象嚴重；核心零部件的壽命和可靠性低，大功率的傳動部件還需要進口；關(guān)鍵的耐磨材料和驅(qū)動裝置仍無法國產(chǎn)；行業(yè)缺乏活力，新技術(shù)和新成果應用遲緩。造成以上問題的主要原因有以下幾方面的原因：

（1）追求短期利益，在基礎(chǔ)理論、材料等方面投入的研究不足。新技術(shù)、新工藝及行業(yè)發(fā)展趨勢等方面的研究不被重視，過于追求 “人無我有”的型號創(chuàng)新，側(cè)重于結(jié)構(gòu)、功能設計與研究，忽視了“人有我優(yōu)”的質(zhì)量創(chuàng)新，在基礎(chǔ)理論研究和新材料、新工藝等方面的投入不足。造成產(chǎn)品質(zhì)量控制手段和可靠性技術(shù)研究發(fā)展滯后，基礎(chǔ)制造和質(zhì)量保證能力低，制造不能準確反映設計思想，嚴重影響產(chǎn)品的品質(zhì)和故障分析的正確性；基礎(chǔ)材料性能不穩(wěn)定，鍛造、鑄造、熱處理技術(shù)和研究落后，設備更新緩慢。

（2）行業(yè)整體管理水平低，質(zhì)量管理和品牌意識差。近幾年煤炭市場的持續(xù)火爆吸引了相當一部分資金，大量新生企業(yè)抱著撈一把的心態(tài)涌入煤機行業(yè)，依靠仿制生產(chǎn)中、低端井工運輸設備；依靠少量專業(yè)技術(shù)和管理人員進行產(chǎn)品制造質(zhì)量和過程管理，管理水平低且質(zhì)量控制手段和能力不完善；缺乏有競爭力的核心技術(shù)，只能依靠價格拼市場，過分壓低成本，產(chǎn)品質(zhì)量反差極大，影響了行業(yè)的整體形象；缺乏長遠的戰(zhàn)略布局，及時提供備件和售后服務的能力差，甚至無法保證用戶的正常生產(chǎn)，影響了用戶對國產(chǎn)設備的信心。

（3）刮板輸送機的設計理論和核心技術(shù)方法還沒有完全掌握，大部分企業(yè)還采用類比設計或靜強度校核等粗糙設計階段，現(xiàn)代化的分析和設計工具尚未推廣使用。決定設備壽命和可靠性的關(guān)鍵技術(shù)仍需要從國外采購 （比如用于刮板輸送機驅(qū)動的調(diào)速耦合器、大功率變頻電機、大扭矩限矩器等，決定中部槽壽命的高性能可焊耐磨板以及制造大規(guī)格鏈條的特種合金圓鋼等），特別是與大功率電力驅(qū)動相關(guān)的產(chǎn)品技術(shù)落后，功率超過1000 k W的電機、軟啟動器、扭矩保護器以及電磁控制器仍然選用進口或其他非井工行業(yè)的產(chǎn)品。由于刮板輸送機是移動式連續(xù)工作方式，一個工作循環(huán)通常為5～8個月，再加上煤礦防爆、淋水、電磁干擾等惡劣環(huán)境，其它行業(yè)的成熟產(chǎn)品很難適應煤礦井工的特殊環(huán)境，無法直接使用，往往需要進行特殊的防護處理。但由于技術(shù)更新快，新產(chǎn)品在煤機市場的贏利周期短，投入重金的專業(yè)設計很難收回成本，限制了優(yōu)質(zhì)產(chǎn)品的開發(fā)能力，因此新技術(shù)發(fā)展緩慢，投資熱情低。

（4）井工裝備的一體化設計能力和專業(yè)研究力量薄弱，不重視裝備的持續(xù)改進和進化，設備性能參數(shù)選擇不合理，運輸系統(tǒng)工作能力缺乏彈性。往往依據(jù)工作面的最大生產(chǎn)能力進行各運輸系統(tǒng)的能力設計，導致大部分時間工作面各運輸系統(tǒng)只能發(fā)揮50%～70%的能力。而在片幫等特殊情況發(fā)生引起超載時，由于運輸系統(tǒng)不能進一步增大工作能力而導致原煤溢出。運輸裝備的自動化和智能化程度低，缺乏工作能力適時調(diào)節(jié)和工作模式轉(zhuǎn)換的能力，各類保護系統(tǒng)、實時檢測系統(tǒng)、故障診斷系統(tǒng)以及可預見性維護系統(tǒng)等方面與國外先進水平還有很大差距。

（5）井工運輸裝備與其它煤機裝備的配套通用性差，煤機配套缺乏統(tǒng)一的法規(guī)性標準和原則，不重視行業(yè)的標準化建設和匹配性設計，不同企業(yè)的同型設備配套標準和設計不同，提供的產(chǎn)品不具備行業(yè)通用性和互換性。另外，采用的行業(yè)標準更新慢、跟不上產(chǎn)品發(fā)展的需要、沒有與國際先進標準接軌以及產(chǎn)品質(zhì)量和某些性能達不到國際強制標準的要求，這些因素直接影響了我國井工輸送設備走向國際市場。

（6）輸送設備的產(chǎn)能分布不合理，80%以上的企業(yè)以生產(chǎn)槽寬764 mm及以下規(guī)格的中小型設備為主，產(chǎn)能重疊，嚴重缺乏技術(shù)優(yōu)勢，完全依靠價格競爭獲得訂單，陷入了低質(zhì)低價競爭的怪圈。少數(shù)企業(yè)主導槽寬1000 mm以上的重型設備市場，雖然面臨部分國外同行的競爭，但仍占據(jù)了國內(nèi)大部分市場。

（7）科研投入不足，技術(shù)人才隊伍建設緩慢，創(chuàng)新能力弱。煤機制造業(yè)一向被認為是技術(shù)含量低的行業(yè)，大部分企業(yè)不重視科研，而且機械制造業(yè)的利潤率低也影響了企業(yè)投資科研的熱情。由于煤礦專業(yè)的大專院校紛紛易幟，煤機制造業(yè)已多年招不到本專業(yè)的畢業(yè)生，從其它機械或電氣專業(yè)招聘的學生需要再經(jīng)過3～5年的培養(yǎng)才能適應煤機設計專業(yè)的工作，而且有相當一部分技術(shù)人才不能忍受這個過渡期，很早便離開了煤機設計行業(yè)。

（8）井工運輸機械行業(yè)缺乏集中管理，各生產(chǎn)企業(yè)各自為政，行業(yè)缺乏有效監(jiān)管。由于存在大量以仿制為主的中小型企業(yè)，各企業(yè)間技術(shù)壁壘森嚴，技術(shù)信息和資源共享性極差。

（9）市場秩序不完善，專利保護和知識產(chǎn)權(quán)意識淡薄。大批依靠仿制為生的低端企業(yè)入市和出市門檻低，能輕易獲得MA認證成為煤機制造商，效益差時又可以隨時退出，無需承擔社會責任。這些企業(yè)依靠價格和非市場因素占據(jù)了某些地方市場，導致了不公平的市場環(huán)境，優(yōu)質(zhì)的產(chǎn)品難以獲得優(yōu)價，從而失去了競爭力。

2.2 井工煤礦運輸裝備的發(fā)展前景

煤炭高效機械化開采是世界煤炭工業(yè)的發(fā)展方向，國外以露天開采為主，研制了移動破碎站、大噸位自卸卡車等一大批重型裝備，我國大部分煤炭資源埋藏較深，不適宜進行露天開采，目前露天開采只占全國原煤總產(chǎn)量的3%～5%，高效機械化井工開采是我國煤炭的主要生產(chǎn)方式。近20年來，煤礦生產(chǎn)效率持續(xù)提升，單工作面年產(chǎn)量由100萬t左右提升至1000～1200萬t，原煤日生產(chǎn)量達到了3～5萬t，與之相適應的綜采運輸裝備也向長運距、成套化和大功率發(fā)展，并開始引入智能控制和自動化技術(shù)。應用于這些高產(chǎn)高效礦井的井工輸送設備不但運輸能力強，還配備了完善的安全保護和工況監(jiān)測系統(tǒng)，設備自動化水平和可靠性的提高大量減少了井下人員的數(shù)量。事實證明，國產(chǎn)成套化的井工運輸裝備基本滿足我國高產(chǎn)高效大型礦井的發(fā)展需要，在備件保障和配套靈活性等方面相比國外供應商更具優(yōu)勢。隨著井工運輸裝備的配制越來越高和結(jié)構(gòu)越來越復雜，煤礦用戶越來越依賴于供應商提供的售后服務和備件保障來確保煤機裝備的正常運行。煤機銷售已不僅僅是向用戶交付設備的問題，而是包括多設備選型、制造交付、安裝調(diào)試、備件儲備、現(xiàn)場維護、大修、殘值利用等煤機的全生命周期的服務，即以銷售煤機產(chǎn)品為開端，為煤礦的生產(chǎn)提供全方位的支持。

2.3 井工煤礦輸送裝備的技術(shù)發(fā)展趨勢

（1）開采裝備的成套化開發(fā)是當今煤機裝備發(fā)展的趨勢，也是滿足煤礦減人增效和提高煤炭生產(chǎn)安全性的重要途徑。開采裝備的成套化開發(fā)包括采、運、支整個井工開采裝備和系統(tǒng)的功能集成及交融。如在薄煤層刮板輸送機上出現(xiàn)的液壓抬高裝備就是為了改善刮板輸送機的鏟煤效果，以解決薄煤層采煤機由于滾筒直徑小和上煤效果差的問題。成套化開發(fā)就是要不斷提升煤機裝備的研制能力，完善運輸設備的各種功能，按照采煤工藝和用戶特定開采條件為輸送設備增加特殊功能。成套化要為用戶提供全面的解決方案，圍繞井工運輸設備為用戶提供全面的技術(shù)配套、定制化制造、軟啟動控制技術(shù)、機電管理技術(shù)、故障診斷與可預見性維護技術(shù)、設備中期改造與技術(shù)升級、設備全壽命周期管理等。設備成套化建設的目標是提高井工輸送裝備對不同開采工作面的適用性、提高開采效率、設備可靠性和設備自動化程度，提升設備供應商在設備全生命周期的服務能力，降低用戶的后期使用成本和維修能力建設投入。

（2）加快關(guān)鍵元部件和高性能耐磨材料的國產(chǎn)化。目前井工輸送設備雖完全可以國產(chǎn)，但大功率電機、減速器、軟啟動裝置等還依靠進口，尤其是1000 k W以大功率軟啟動器和高壓變頻一體機被國外少數(shù)幾家企業(yè)壟斷，價格昂貴且交貨期長，嚴重限制了重型井工輸送設備的發(fā)展，急需改變現(xiàn)狀，在國內(nèi)尋找替代產(chǎn)品或替代技術(shù)。我國缺乏針對煤礦特殊使用條件研制的特種耐磨鋼材，國內(nèi)鋼鐵企業(yè)近幾年研究出了幾種與國外材料性能接近的耐磨鋼材，但存在焊接性能差和機械加工困難等問題，與國外產(chǎn)品還有不小的差距，特別是在不同批次材料的性能穩(wěn)定性方面差距明顯。

（3）通過引進吸收或借鑒等手段，加快其它行業(yè)機械和電氣行業(yè)成熟先進的技術(shù)融入煤機裝備業(yè)，促進煤機產(chǎn)業(yè)的技術(shù)升級。包括高壓變頻技術(shù)、直流電機、液壓驅(qū)動技術(shù)對刮板輸送機交流電牽引系統(tǒng)的替代和升級；液力變矩器、液體粘性傳動、磁力限位器等新型傳動裝置的引進和再開發(fā)；輕質(zhì)金屬、高分子復合材料應用于刮板組件，大幅降低刮板鏈的重量，降底刮板機的空載損耗和磨損；矩型鏈環(huán)、異型鏈等新型傳動鏈替代圓環(huán)鏈，改善鏈條與鏈輪的嚙合條件，提高傳動系統(tǒng)的效率和可靠性等。

（4）提高裝備的整體可靠性。通過運動學和動力學的仿真分析，在采購、制造、檢驗、調(diào)試的全過程進行質(zhì)量控制，提高成套裝備的制造可靠性，最終提高井工運輸設備的可靠性和易維護性。在行業(yè)內(nèi)開展標準化工作，形成統(tǒng)一的設計及制造標準，積累數(shù)據(jù)，逐步建立關(guān)鍵元件的基準壽命指標，以此為基礎(chǔ)建立健全井工設備的壽命預估系統(tǒng)，提高設備的可靠性和主動維護性。

［1］康虎彪.我國綜采工作面裝備現(xiàn)狀及其與國外的差距 ［J］.中國煤炭，2004 （10）

［2］洪源.論中國煤機行業(yè)的發(fā)展趨勢 ［J］.中國煤炭，2008 （7）

［3］柏振軍.中國煤礦機械裝備發(fā)展現(xiàn)狀和 “十二五”展望 ［J］.中國煤炭，2011（4）

Present situation and development prospect of transportation equipments at mining face in underground mine

Liu Qinghua，Zhang Lin
（Ningxia Tiandi Benniu Industrial Group Co.，Ltd.，Shizuishan，Ningxia 753001，China）

The present situation of transportation equipments at fully mechanized mining face was described，and the key technology and the achieved breakthroughs of foreign equipments were also introduced.The gap between home-made and foreign equipments were analyzed.Meanwhile，some suggestions were proposed in terms of how to enhance the automation level and key components＇quality of home-made equipments.

underground mines，fully mechanized mining face，transportation equipments，scraper conveyer

TD52

A

劉慶華 （1974-），男，陜西富平人，碩士學位，副總工程師，主要從事井工煤礦機械的研究。

（責任編輯 路 強）