我國煤礦開采機械裝備及自動化技術(shù)新進展

我國煤礦開采機械裝備及自動化技術(shù)新進展煤礦作為國民經(jīng)濟發(fā)展中的重要企業(yè)，其發(fā)展的水平影響到我們的國計民生。積極的投入到煤礦開采機械設(shè)備和自動化技術(shù)的研究中，對于煤礦發(fā)展具有十分重要的意義。標簽：煤礦；機械裝備；自動化技術(shù)1引言近些年來，我國的采煤技術(shù)和機械設(shè)備隨著自主創(chuàng)新能力的提高取得了很大的進步，不論是液壓支架、采煤機、運輸機還是自動化技術(shù)方面，以及在煤礦井下的實際操作過程中，都取得很大的發(fā)展，甚至居于國際領(lǐng)先水平。我國的長壁綜采裝備依靠自主創(chuàng)新取得了巨大進展，不僅表現(xiàn)在綜采工作面生產(chǎn)能力大幅提高，產(chǎn)生了年產(chǎn)千萬噸級的高產(chǎn)高效的生產(chǎn)模式，而且對于安全高效的綜采裝備和開采技術(shù)也不斷得到完善，中厚煤層的一次性開采以及薄煤層自動化開采都取得圓滿成功，另外，自主研發(fā)的重大綜采裝備也取得新的突破，單工作面年產(chǎn)能力突破1000萬噸，實現(xiàn)了綜采工作面的自動化生產(chǎn)。我國煤礦機械裝備概述2.1采煤機自從我國煤炭研究院上海研究院和波蘭科馬克公司合作成功研制出我國第一臺交流變頻電牽引采煤機后，在我國研究人員共同努力下，我國的采煤機得到了良好的發(fā)展，而且技術(shù)也越來越成熟，基本實現(xiàn)了現(xiàn)代化設(shè)備的無線操作，尤其是近些年來我國采煤機研發(fā)技術(shù)再次突破，可靠性和穩(wěn)定性有了質(zhì)的飛躍，已經(jīng)處于國際高等水平。其中，厚煤層采煤機整機的裝機功率已經(jīng)突破3000KW，牽引功率2x200KW，采煤機工作牽引速度已經(jīng)達到15m/min,調(diào)動速度達到30m/min。目前來說，我國的電牽引采煤機已經(jīng)形成了5大系列：超大功率、大采高系列；中厚煤層系列；大傾角煤層系列；薄煤層和較薄煤層系列；短臂開采系列。2.2液壓支架作為礦井下長壁工作面的重要設(shè)備，對于液壓支架的研究我們從來沒有停止過。尤其是這些年來，對于以研究支架和圍巖的相互作用為基礎(chǔ)，以提高鋼材的強度和焊接性能為途徑，以采用現(xiàn)代化的優(yōu)化設(shè)計以及三維CAD動態(tài)參數(shù)優(yōu)化設(shè)計為手段，最終成功研發(fā)出了適用于我國各種復(fù)雜的地質(zhì)條件的液壓支架結(jié)構(gòu)，包括輕型支架、大傾角支架、厚煤層一次采全高支架、三軟難采煤層支架等架型。就規(guī)格來說，液壓支架的高度適應(yīng)范圍通常在0.65-7.2m之間，支架中心為1.5、1.75、2.05m，支架最大的工作阻力達18800kN。目前國內(nèi)煤礦使用的液壓支架已經(jīng)全面代替了國外的產(chǎn)品，且在高度、阻力和復(fù)雜煤層的適應(yīng)性方面都居于世界前列。2.3刮板輸送機隨著我國采煤技術(shù)的不斷提高，綜采工作面刮板運輸機的標準也變得越來越高，在多年的努力下，通過不斷的向其他國家借鑒開發(fā)經(jīng)驗，不斷的總結(jié)自身在發(fā)展中遇到的難題，學(xué)習新技術(shù)、引進新材料、研究新工藝，我國的刮板運輸機技術(shù)水平不斷提高，技術(shù)含量不斷增加，逐步向著超重型和大運輸量的方向發(fā)展。目前為止，我國刮板運輸機最大安裝長度為300m,最大裝機功率4800kw,最大輸送能力為每小時4500噸，其機頭采用交叉?zhèn)刃恫贾?，機尾采用自動伸縮機尾，配置工況檢測系統(tǒng)，全面實現(xiàn)了軟啟動運行，延長了設(shè)備的使用壽命。帶式輸送機帶式輸送機是由撓性輸送帶作為物料承載件和牽引件的連續(xù)輸送裝備，牽引機構(gòu)也是承載機構(gòu)，用旋轉(zhuǎn)的托輥支撐，在運行時侯遇到的阻力較小。主動滾筒在電動機的驅(qū)動下旋轉(zhuǎn)，通過主動滾筒和輸送帶之間的摩擦力帶動輸送帶以及輸送帶上的貨物一起連續(xù)運行，在貨物運送到端部以后，由于輸送帶換向而卸載下來。通過專門的卸載裝置也可以在輸送帶的中部位置任意的卸載。我國的大型輸送帶通常都是采用先進的中壓變頻驅(qū)動控制技術(shù)，實現(xiàn)了帶式輸送機的低速平穩(wěn)啟動和帶速連續(xù)可調(diào)整，實現(xiàn)了輸送機的軟啟動，還采用了先進的液壓自控張緊裝置，能夠隨著帶式輸送機輸送帶的張力變化自動調(diào)節(jié)二者之間的平衡，保證輸送帶的撓度，進而保證輸送帶平穩(wěn)運行。自動化控制技術(shù)我國的煤礦自動化技術(shù)能夠從三個方面得到體現(xiàn)，一是液壓支柱的控制，目前我們國內(nèi)的水平可以達到自動輸送、遠程操控等全自動化的管理；二是對采煤機的自動化控制，根據(jù)最新的研究成果，采煤機基本可以做到記憶采煤，自動識別巖層和控制機身等；最后是對刮板運輸機的創(chuàng)新，包括了電動機的自動測溫功能，電機的軟啟動，運輸帶的張緊力檢測等。我國采煤裝備與國外的主要差距我們國家自主研發(fā)的采煤裝備已經(jīng)基本做到了自給自足，但是和西方發(fā)達國家相比，我國依舊處于穩(wěn)步發(fā)展階段，我們自主研發(fā)的采煤機、液壓支架和輸送設(shè)備等裝備，雖然已經(jīng)具備了一定的市場競爭力并且逐漸的打開了國際市場，但是和發(fā)達國家相比依然有著不小的差距，而這種差距主要體現(xiàn)在采煤機械中的高端產(chǎn)品上，具體來說我們在裝備的可靠性和安全性，智能化、信息化、自動化等方面還比不上國外水平。就采煤機來說，我國的采煤機自動水平還遠遠落后于國外的高端采煤機，比如全過程記憶割煤、遠程遙控、車載視頻、煤巖識別等方面，我國還處于初級探索階段；而國產(chǎn)液壓支架和國外高端產(chǎn)品的差距主要在于產(chǎn)品的綜合可靠性，包括液壓支架的制作材料、高級控制功能等，我們的自動化水平才剛剛起步；和國外的高端刮板運輸機相比，我們自主生產(chǎn)的刮板運輸機的缺陷主要集中于輸送機在軟啟動、自動伸縮機頭、在線故障診斷等方面還存在不足；與刮板輸送機一樣，帶式輸送機和國外相比，同樣在輸送機的動態(tài)分析、軟啟動技術(shù)和自動化監(jiān)控智能程度方面存在差距；我國的自動化技術(shù)和國外相比，國外煤礦機械裝備供應(yīng)商和科研單位等在采煤機位置的三維檢測、工作面設(shè)備自動找直和工作面通信技術(shù)上明顯領(lǐng)先于國內(nèi)水平。我國采煤技術(shù)裝備自動化技術(shù)新進展近幾年，我國的綜采工作面單機裝備的自動化技術(shù)研究取得了較大突破，表現(xiàn)在以下幾個方面。4.1液壓支架電液控制系統(tǒng)方面基本實現(xiàn)了比如支架的自動升降、自動推移刮板輸送機、跟機自動化作業(yè)等支架電液控制系統(tǒng)的全部功能，且全部實現(xiàn)了國產(chǎn)化。其中，天瑪公司、四川神坤裝備有限公司、陜西平陽重工等公司是主要的液壓支架研究生產(chǎn)單位，天瑪公司獨自控制市場銷量的一半以上，且研制出了不同煤層厚度的液壓支架電液控制系統(tǒng)，實現(xiàn)了支架高度測量、支架姿態(tài)檢測和控制等技術(shù)，能夠?qū)⒅Ъ芤苿铀俣瓤刂圃?0s之內(nèi)。4.2智能型采煤機控制方面天地科技股份有限公司、太原礦山機械廠等單位采用的最新技術(shù)基本實現(xiàn)了記憶割煤和采煤機位置檢測以及機身姿態(tài)檢測等技術(shù)，且在薄煤層工作面上基本實現(xiàn)了無人控制。4.3刮板運輸機方面刮板運輸機的最新研究成果包括了減速器和電動機溫度監(jiān)測、雙速電機降壓啟動以及破碎機自動推移等，我國成套設(shè)備供應(yīng)商如天地科技、中國煤礦機械設(shè)備制造公司等均已經(jīng)實現(xiàn)了裝備的國產(chǎn)化，且能夠滿足國內(nèi)煤礦企業(yè)的生產(chǎn)需要。另外，天瑪公司還組建了專業(yè)的團隊進行綜采自動化控制系統(tǒng)的研發(fā)，把網(wǎng)絡(luò)和視頻、通信、液壓等綜合起來，實現(xiàn)了以工作面自動控制為主，視頻監(jiān)控遠程干預(yù)控制為輔的自動化生產(chǎn)模式，開創(chuàng)了國內(nèi)自動化生產(chǎn)的先例，且目前已經(jīng)在小范圍進行試點，效果良好。5結(jié)語通過自主創(chuàng)新，我國的煤礦開采機械設(shè)備制造和自動化技術(shù)的研發(fā)均已經(jīng)取得了較大突破，隨著國企改革的推進和供給側(cè)改革政策的落實，掌握先進的生產(chǎn)設(shè)備和先進的生產(chǎn)技術(shù)是每一個企業(yè)在兼并浪潮中