尚建榮

(山西蘭花科創(chuàng)伯方煤礦分公司,山西高平 048411)

我國采煤裝備發(fā)展現(xiàn)狀

尚建榮

(山西蘭花科創(chuàng)伯方煤礦分公司,山西高平 048411)

煤礦開采是煤礦生產(chǎn)的重要環(huán)節(jié),先進(jìn)高效的采煤裝備則是提高煤礦效率、降低成本和保證安全的核心方法。指出了我國采煤裝備在可靠性、穩(wěn)定性、工作效率、大型化和智能化等方面的不足及其原因。詳細(xì)介紹了我國在刮板輸送機(jī)智能化、采煤機(jī)智能化、液壓支架大型化、成套裝備關(guān)鍵技術(shù)、遠(yuǎn)程遙控采煤、采煤裝備融資租賃等方面取得的成績。

采煤裝備 采煤機(jī) 液壓支架 輸送機(jī) 智能化

“十一五”以來，國家以大基地、大集團(tuán)、大煤礦建設(shè)以及淘汰落后產(chǎn)能為重要抓手，加快推進(jìn)煤炭產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整。2012年以來，我國煤炭需求總量減緩，煤炭價(jià)格呈現(xiàn)下行趨勢。在這樣一種形勢下，煤炭生產(chǎn)企業(yè)更多地把工作重心放在如何提高效率、降低成本和保證安全三大問題上。而先進(jìn)高效的煤礦機(jī)械設(shè)備能促進(jìn)新技術(shù)、新工藝的衍生，也是解決這三大問題的核心方法之一，因此步入歷史上最好的發(fā)展階段。

1 采煤裝備發(fā)展現(xiàn)狀

我國鼓勵(lì)煤炭機(jī)械制造企業(yè)由單機(jī)制造為主向系統(tǒng)集成為主轉(zhuǎn)變，并引導(dǎo)專業(yè)化零部件生產(chǎn)企業(yè)向?qū)＞胤较虬l(fā)展，以技術(shù)裝備水平的提高，支撐中型煤礦機(jī)械化程度提升。但當(dāng)前我國煤炭機(jī)械裝備制造水平與煤炭工業(yè)整體發(fā)展要求相比，存在著裝備水平發(fā)展滯后的問題。特別是具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的大型綜采設(shè)備的制造設(shè)計(jì)、高強(qiáng)度材料、加工工藝和關(guān)鍵質(zhì)量指標(biāo)等方面，同國際先進(jìn)水平還存在不小差距。

首先，可靠性差、穩(wěn)定性差、效率低。雖然中國制造的采礦設(shè)備在參數(shù)和應(yīng)用方面與國外產(chǎn)品相差不大，但在現(xiàn)場使用的可靠性和適應(yīng)性方面卻差距較大。

其次，大型化程度較低。隨著我國煤炭資源整合力度加大，開采規(guī)模擴(kuò)大，煤礦的大型化開采已成趨勢，但國內(nèi)采煤設(shè)備的大型化并不理想。

最后，智能化水平較低。國外采礦設(shè)備的智能化作業(yè)質(zhì)量和效率，是中國無法相比的。

究其根源主要有以下三個(gè)方面:一是知識(shí)產(chǎn)權(quán)保護(hù)力度不夠，創(chuàng)新和研發(fā)環(huán)境欠缺，企業(yè)和個(gè)人缺乏積極性。二是激勵(lì)機(jī)制不夠，創(chuàng)新精神缺乏。三是對(duì)煤礦設(shè)備的理解過于局限。采煤設(shè)備不僅僅是設(shè)備本身的性能問題，更重要的使命是為用戶提供個(gè)性化的最終解決方案，涉及到生產(chǎn)線的成本控制、工期控制和工程預(yù)期收益的達(dá)成。這需要包括財(cái)務(wù)、管理、技術(shù)等多方面的配合才能有效完成，這對(duì)中國的礦機(jī)行業(yè)形成了更大的挑戰(zhàn)。

2 主要采煤裝備取得的成就

2.1 刮板輸送機(jī)智能化

天地奔牛集團(tuán)研制的智能刮板輸送機(jī)為世界首套智能控制大型刮板輸送機(jī)，并實(shí)現(xiàn)皮帶機(jī)、采煤機(jī)等采掘系統(tǒng)的雙向協(xié)同作業(yè)，整體技術(shù)指標(biāo)達(dá)到國際先進(jìn)水平。它具備煤量感應(yīng)鏈速控制、全范圍變頻調(diào)速、工作面條件及采煤機(jī)狀態(tài)的變速?zèng)Q策系統(tǒng)以及停機(jī)松鏈保護(hù)等創(chuàng)新功能。與傳統(tǒng)機(jī)型相比，具有節(jié)能降耗、高可靠性、長壽命的優(yōu)勢，可用于我國年產(chǎn)200萬噸至1200萬噸的骨干煤礦的綜采、綜放工作面生產(chǎn)，對(duì)煤炭高效清潔開采和提升我國煤礦機(jī)械裝備水平具有重要意義。

2.2 采煤機(jī)在智能化、機(jī)身低方面獲重大突破

太重煤機(jī)公司成功研制智能型電牽引采煤機(jī)，功率達(dá)2660千瓦，可實(shí)現(xiàn)煤巖識(shí)別、遠(yuǎn)程集中控制等現(xiàn)代化智能功能，標(biāo)志著我國向最終實(shí)現(xiàn)無人采煤工作面邁出了重要一步。雞西煤機(jī)公司研制的MG350/811-MD型采煤機(jī)具有整機(jī)重量大、裝機(jī)功率大、機(jī)面高度低、過煤空間大、穩(wěn)定性好、采煤效率高等特點(diǎn)，可實(shí)現(xiàn)故障診斷、人機(jī)交互對(duì)話、記憶分割、分段遙控等功能，已達(dá)到國際先進(jìn)水平。天地科技上海分公司與神華寧煤集團(tuán)共同研制的MG750/1920-WD型電牽引采煤機(jī)，大大提高了采煤機(jī)在特殊條件下的適應(yīng)能力。解決了傾斜厚煤層中大自重傾斜采煤機(jī)左右牽引負(fù)荷不平衡、啟動(dòng)下滑和溜坡等關(guān)鍵技術(shù)難題，使大功率采煤機(jī)的工作面最大傾角由目前的15°增大到35°。

據(jù)統(tǒng)計(jì)，我國超過85%的礦區(qū)均有薄煤層(1.3米以下)分布，可采儲(chǔ)量約為60多億噸，占總可采儲(chǔ)量的19%。由于薄煤層開采難度大，投入產(chǎn)出低，一直被認(rèn)為是“雞肋”，許多煤礦都將薄煤層擱置。這不僅造成煤炭資源浪費(fèi)，還留下不少安全隱患。三一國際自主研制的400B系列薄煤層采煤機(jī)，具有采高最低、自動(dòng)化程度最高的特點(diǎn)，是世界上最短機(jī)身的采煤機(jī)。與國內(nèi)外同類產(chǎn)品比較，具有截割密度大和自動(dòng)化智能化程度高等優(yōu)勢，進(jìn)一步提高了設(shè)備的適應(yīng)性和抗振能力。西安煤礦機(jī)械公司聯(lián)合陜煤黃陵礦業(yè)公司最新研制的MG2×200/925-AWD型采煤機(jī)，集成國內(nèi)先進(jìn)的抗干擾技術(shù)、總線技術(shù)、控制技術(shù)和數(shù)據(jù)雙向通訊技術(shù)等工藝，具有井下通訊、定位、監(jiān)視和控制系統(tǒng)操縱采煤機(jī)設(shè)備等功能，提高了采煤安全系數(shù)和生產(chǎn)效率，滿足了自動(dòng)化礦井對(duì)較薄煤層工作面采煤機(jī)開采的要求。

2.3 液壓支架大型化

神華神東煤炭集團(tuán)與鄭州煤機(jī)共同研制開發(fā)的國內(nèi)首套架寬2050毫米、工作阻力18000千牛的3.9米放頂煤液壓支架，由電液控制系統(tǒng)、噴霧系統(tǒng)、數(shù)據(jù)傳輸裝置、主供回液系統(tǒng)、負(fù)壓除塵系統(tǒng)、數(shù)據(jù)上傳系統(tǒng)等組成，是目前國內(nèi)3.9米放頂煤液壓支架中工作阻力和單臺(tái)寬度最大的液壓支架。目前，我國放頂煤液壓支架均為手動(dòng)控制，移架速度慢，勞動(dòng)強(qiáng)度大，兗礦自主研發(fā)的電液控放頂煤液壓支架與我國目前使用的四柱式放頂煤液壓支架相比，避免了體積大、受力不均衡的缺陷，實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)割煤、移架、噴霧相結(jié)合。與同等效率的液壓支架相比，可減少用工人數(shù)50名至80名，并最終實(shí)現(xiàn)工作面無人值守。

2.4 成套裝備關(guān)鍵技術(shù)取得較大進(jìn)展

為解決大傾角煤層綜采綜放開采中的共性技術(shù)難題，中煤裝備公司聯(lián)合行業(yè)骨干企業(yè)、高校經(jīng)過10余年“產(chǎn)學(xué)研”聯(lián)合攻關(guān)，成功研制開發(fā)了達(dá)到國際領(lǐng)先水平的電牽引采煤機(jī)、液壓支架、電液控制系統(tǒng)和刮板輸送機(jī)成套裝備，并獲國家科技進(jìn)步二等獎(jiǎng)。該成套裝備技術(shù)首次實(shí)現(xiàn)了35°～55°大傾角煤層的安全高效開采，目前已在全國30多個(gè)礦井的大傾角煤層推廣使用，并出口到俄羅斯、孟加拉、印度等國家。

目前，厚度14m以下煤層開采技術(shù)已基本解決，但厚度14m以上的煤層在全世界范圍內(nèi)還沒有一種安全、高效、高回收率的開采技術(shù)。而從我國煤炭資源儲(chǔ)量來看，特厚煤層儲(chǔ)量豐富，總資源量上萬億噸。因此實(shí)現(xiàn)14m以上煤層安全高效開采，成為了保障我國煤炭工業(yè)持續(xù)發(fā)展和能源安全亟待突破的難題。中國煤炭科工集團(tuán)研發(fā)完成的“特厚煤層大采高綜放開采關(guān)鍵技術(shù)及裝備”項(xiàng)目因成功解決了14—20m特厚煤層開采的世界性難題，實(shí)現(xiàn)了厚煤層開采技術(shù)與

············裝備的重大突破，獲得了國家科學(xué)技術(shù)進(jìn)步獎(jiǎng)一等獎(jiǎng)。該裝備技術(shù)開發(fā)了世界首套年產(chǎn)千萬噸特厚煤層大采高綜放開采成套設(shè)備，實(shí)現(xiàn)了千萬噸綜放工作面裝備的全國產(chǎn)化;首次開發(fā)了特大斷面全煤巷道高強(qiáng)度錨桿錨索聯(lián)合支護(hù)技術(shù)及材料，解決了大采高綜放開采全煤巷道支護(hù)技術(shù)難題，保障了巷道安全與工作面快速推進(jìn);開發(fā)出大采高綜放工作面瓦斯防治與綜合防火安全保障技術(shù)，解決了“低瓦斯賦存、高瓦斯涌出”高強(qiáng)度綜放開采瓦斯治理難題和高綜放工作面防火難題。研究成果已經(jīng)在大同塔山煤礦試驗(yàn)成功，年產(chǎn)量達(dá)1085萬噸，并在大同、平朔、神東、新疆等13個(gè)礦區(qū)的32個(gè)煤礦得到推廣應(yīng)用。

太原重型機(jī)械集團(tuán)煤機(jī)公司和西山煤電集團(tuán)等單位承擔(dān)的“十二五”智能制造裝備發(fā)展專項(xiàng)“煤炭綜采成套裝備智能系統(tǒng)開發(fā)與示范應(yīng)用”，為國內(nèi)首套智能型千萬噸級(jí)煤炭綜采成套裝備，實(shí)現(xiàn)了采煤工作面設(shè)備智能化控制及自動(dòng)化生產(chǎn)，獲得了一批具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的專利技術(shù)，多項(xiàng)創(chuàng)新技術(shù)填補(bǔ)了國內(nèi)外空白，標(biāo)志著我國向?qū)崿F(xiàn)“自動(dòng)化采煤工作面”邁出重要一步。

2.5 遠(yuǎn)程遙控采煤得以實(shí)現(xiàn)

神寧集團(tuán)梅花井礦實(shí)現(xiàn)了“以工作面自動(dòng)控制為主、監(jiān)控中心遠(yuǎn)程干預(yù)控制為輔”的工作自動(dòng)化生產(chǎn)模式。操作人員在辦公室使用電腦智能化系統(tǒng)就可實(shí)時(shí)監(jiān)控跟蹤井下的生產(chǎn)情況，在自動(dòng)化監(jiān)控中心就可以遠(yuǎn)程操作順槽、皮帶機(jī)、破碎機(jī)、刮板機(jī)、轉(zhuǎn)載機(jī)，減少了人員主觀因素導(dǎo)致的反復(fù)開停機(jī)、未按操作規(guī)程操作耽誤有效工時(shí)，大大降低了員工的勞動(dòng)強(qiáng)度，實(shí)現(xiàn)了綜采工作面的高產(chǎn)高效。國內(nèi)首個(gè)全視頻集中控制、綜采自動(dòng)化工作面—神東煤炭集團(tuán)石圪臺(tái)煤礦31202綜采工作面，實(shí)現(xiàn)了工作面視頻畫面拼接和部分設(shè)備的遠(yuǎn)程控制，標(biāo)志著綜采自動(dòng)化項(xiàng)目初現(xiàn)成果。綜采工作面視頻監(jiān)測系統(tǒng)是國內(nèi)首套井下視頻拼接系統(tǒng)，在國內(nèi)煤炭行業(yè)尚屬首例。

2.6 采煤裝備融資租賃漸成模式

現(xiàn)代技術(shù)服務(wù)業(yè)以創(chuàng)新的模式展示風(fēng)采，在重點(diǎn)領(lǐng)域建設(shè)、企業(yè)技術(shù)服務(wù)、現(xiàn)代服務(wù)業(yè)發(fā)展的相互合作和資源融合，逐步構(gòu)建了金融與煤機(jī)企業(yè)的發(fā)展平臺(tái)。

3 結(jié)語

據(jù)統(tǒng)計(jì)，我國煤炭機(jī)械產(chǎn)品更新周期平均為5年。資料顯示，2011-2016年的設(shè)備更新需求主要取決于2006-2011年的設(shè)備投資額。2006年以來我國煤炭機(jī)械銷量保持高速增長，預(yù)計(jì)未來幾年我國煤炭機(jī)械更新?lián)Q代需求也將保持較快增長。而且，未來幾年，小煤礦整合將大幅提高我國煤炭行業(yè)的機(jī)械化率。所以，采煤裝備面臨著前所未有的發(fā)展機(jī)遇和空間。

尚建榮(1973—),女,山西高平人,太原理工大學(xué)采礦工程本科畢業(yè),現(xiàn)就職于山西蘭花科創(chuàng)伯方煤礦分公司供應(yīng)科。