(黑龍江科技大學(xué) 黑龍江 哈爾濱 150000)

引言

隨著我國易采煤區(qū)的不斷枯竭，采煤的難度不斷加大。為了保證我國煤炭能源的安全，同時也為了保證在難度大的采煤區(qū)機(jī)械保障較高的效率，就必須要在采煤機(jī)械上下功夫，提高采煤機(jī)械化設(shè)備的使用效率，以保證我國煤炭資源的戰(zhàn)略安全。要想達(dá)到這個目標(biāo)，就必須在煤 機(jī)數(shù)字化、智能化方面實現(xiàn)突破。

一、我國采煤機(jī)發(fā)展史

為提高我國采煤機(jī)的水平，我國的科技人員深入基層調(diào)查研究，及時掌握國外采煤機(jī)發(fā)展動態(tài)，于1963年設(shè)計出MLQ-64型單滾筒采煤機(jī)，這是我國第一臺以螺旋滾筒為工作機(jī)構(gòu)，集破煤、裝煤為一體的采煤機(jī)。1965年開始自行研制新型的MLD-100型單滾筒采煤機(jī)。

進(jìn)入20世紀(jì)70年代，我國開始研制綜采設(shè)備，1970年上海研究院承擔(dān)了緩傾斜中厚煤層綜采成套設(shè)備中的MD-150型雙滾筒采煤機(jī)的設(shè)計工作。1975年雞西煤礦機(jī)械廠研制出MLS3-170型采煤機(jī)投入大批量生產(chǎn)，大大推進(jìn)我國煤礦機(jī)械化的進(jìn)程。1981年5月在上海莘莊召開全國采掘機(jī)械化技術(shù)研討會，會上確定了我國采煤機(jī)的發(fā)展方向，即仿制和自行研制并舉。以西安煤機(jī)廠為主仿制EDW 300-L型采煤機(jī)，上海分院參與測繪和試驗消化。被列為國家 “ 六五” 科技攻關(guān)項目的M G300-W型采煤機(jī)由上海分院和雞西煤礦機(jī)械廠負(fù)責(zé)設(shè)計與制造。與此同時，山西省與英國安德森公司達(dá)成協(xié)議，由太原礦山機(jī)器廠生產(chǎn)AM500型采煤機(jī)。自此，我國形成了大功率采煤機(jī)三足鼎立的局面。這3種機(jī)型的主要參數(shù)如表1

表1 3種機(jī)型采煤機(jī)的主要技術(shù)參數(shù)

從20世紀(jì)80年代后期至90年代中期的近10年的時間，我國采煤機(jī)設(shè)計、開發(fā)進(jìn)入了大發(fā)展階段。僅上海分院就自主開發(fā)了中厚煤層采煤機(jī)五大系列30余個品種，在此期間，上海分院還開發(fā)了難采煤層采煤機(jī)：短壁工作面采煤機(jī)、大傾角采煤機(jī)、薄煤層采煤機(jī)以及爬底板采煤機(jī)共計8個品種，有效解決了我國難 采煤層的機(jī)械化采煤的難題。

我國于20世紀(jì)80年代中期開始步入電牽引采煤機(jī)的發(fā)展階段。上海分院與雞西煤機(jī)廠合作開發(fā)研制的MG 2 ×400-W型采煤機(jī)，1992年在鐵法曉南礦試驗獲得成功，通過部級鑒定，現(xiàn)已批量生產(chǎn)。在開發(fā)MG 2 ×400-W型采煤機(jī)的同時，上海分院又開發(fā)了M G375-W型采煤機(jī)，并且形成系列，分別由無錫煤機(jī)廠、西安煤機(jī)廠、遼源煤機(jī)廠投入批量生產(chǎn)，取得較好的效果。這兩種機(jī)型的主要參數(shù)如表2。

表2 MG375、MG400 采煤機(jī)主要技術(shù)參數(shù)

從此,我國交流電牽引采煤機(jī)開始 進(jìn)入蓬勃發(fā)展時期，2005年初步掌握了大功率大采高采煤機(jī)技術(shù)和機(jī)電一體化技術(shù)，2001年大傾角電牽引采煤機(jī)和2002年短壁電牽引采煤機(jī)標(biāo)志著我國采煤機(jī)總體設(shè)計技術(shù)達(dá)到或接近國際先進(jìn)水平。2008年由太重煤機(jī)生產(chǎn)的 1800kw采煤機(jī)全年產(chǎn)煤1015萬t，創(chuàng)造當(dāng)時中國綜采設(shè)備“一礦一井一面單產(chǎn)1015萬t”國內(nèi)新紀(jì)錄的基礎(chǔ)上，2009年1月份又創(chuàng)下118萬t全國月產(chǎn)新紀(jì)錄，同時 2009 年研制出世界最大功率2500KW電牽引采煤機(jī)，2011年11月研制出世界上最大功率 3000kw電牽引采煤機(jī)。

二、國內(nèi)外采煤機(jī)技術(shù)的差距

1.產(chǎn)品系統(tǒng)整體可靠性較差。我國基礎(chǔ)工業(yè)起步晚，底子薄，采煤機(jī)制造需要的原材料和關(guān)鍵零部件質(zhì)量較差，有些小零件精密度不夠，制造相對粗糙，這些問題導(dǎo)致采煤機(jī)開機(jī)率低，適應(yīng)性差，壽命不高。

2.產(chǎn)品自動檢測、監(jiān)控、傳輸性能不完善。大功率采煤機(jī)需要高性能微機(jī)控制，傳感器多，信息量大，需要信息處理功能足夠強(qiáng)大、人機(jī)交互界面足夠人性化。但是目前國內(nèi)電牽引采煤機(jī)傳感器較少，信息量不足，功能相對較差，人機(jī)交互系統(tǒng)不夠完善，很難適應(yīng)井下復(fù)雜多變的生產(chǎn)環(huán)境。

3.基礎(chǔ)理論研究不足。我國采煤機(jī)的產(chǎn)生和發(fā)展是基于對國外設(shè)備的仿制和改造，沒有掌握核心技術(shù)，創(chuàng)新力不足，缺少對采煤機(jī)自動控制系統(tǒng)、遠(yuǎn)程傳輸系統(tǒng)、故障診斷系統(tǒng)等的深入研究。

三、采煤機(jī)技術(shù)發(fā)展的趨勢

(一)提高可靠性。采用現(xiàn)代設(shè)計和分析方法是提升采煤機(jī)設(shè)計可靠性的必要手段。重點完善和提高系統(tǒng)裝置的抗振、散熱和防潮等性能；隨著計算機(jī)與虛擬樣機(jī)技術(shù)的快速發(fā)展，通過三維造型，對產(chǎn)品進(jìn)行虛擬裝配、制造、試驗、有限元仿真技術(shù)，提高了產(chǎn)品的設(shè)計質(zhì)量，優(yōu)化工藝過程，縮短了新產(chǎn)品的研制周期，開發(fā)出長壽命、高可靠性產(chǎn)品。

(二)高度自動化。采煤機(jī)自動化程度直接影響了礦井的綜合機(jī)械化采煤技術(shù)的實施，因此提高采煤機(jī)自動化程度迫在眉睫。采煤機(jī)高度自動化主要體現(xiàn)在：

1.采煤機(jī)記憶割煤技術(shù)。實現(xiàn)采煤機(jī)截割滾筒的自動調(diào)高，利用記憶切割實現(xiàn)采煤機(jī)工作路徑的記憶，采煤機(jī)利用記憶的相應(yīng)位置的切割參數(shù)自動工作；當(dāng)煤層地質(zhì)條件發(fā)生變化，采煤機(jī)記憶的相應(yīng)參數(shù)與實際參數(shù)不一致時，利用人工免疫理論進(jìn)行數(shù)據(jù)處理和工作狀態(tài)判斷，實現(xiàn)采煤機(jī)截割滾筒的自適應(yīng)調(diào)高。

2.采煤機(jī)與液壓支架聯(lián)動技術(shù)。支架可以及時獲得采煤機(jī)的位置和方向信息,并根據(jù)這些信息自動控制支架的動作。采煤機(jī)和支架間的信息傳輸、電液系統(tǒng)的自動控制是實現(xiàn)采煤機(jī)與支架聯(lián)動的關(guān)鍵技術(shù)。

3.工作面顯示與信息傳輸系統(tǒng)。開發(fā)工作面遠(yuǎn)距離無線高速信號傳輸裝置，解決采煤機(jī)工作影像 高可靠實時傳輸?shù)难芯俊Ｔ诓擅簷C(jī)上安裝高清晰低光攝像頭，隨機(jī)監(jiān)測滾筒位置，并將視頻信息通過隨機(jī)光纜傳至回采巷道控制臺計算機(jī)。操作人員可以在工作面輸送機(jī)頭通過監(jiān)視計算機(jī)監(jiān)視采煤機(jī)工作情況。

四、結(jié)論

幾十年來，依靠科技進(jìn)步，推進(jìn)技術(shù)創(chuàng)新，特別是采用綜采技術(shù)后的發(fā)展,我國采煤機(jī)技術(shù)已取得巨大進(jìn)步，并研制出了適應(yīng)不同開采條件的綜采成套設(shè)備相配套的系列采煤機(jī)產(chǎn)品。但是我國目前高端采掘設(shè)備在可靠性、自動化監(jiān)測監(jiān)控和生產(chǎn)效率等方面與國外產(chǎn)品還存在較大的差距。根據(jù)世界采煤機(jī)發(fā)展潮流和煤炭科技前沿最新消息，在今后的發(fā)展中，開發(fā)研制安全高效礦井“三機(jī)一架”綜合配套技術(shù)是我國煤機(jī)事業(yè)主攻方向。