劉磊 劉超 劉洪飛

摘要：從當(dāng)前世界的能源構(gòu)成看，煤炭仍是傳統(tǒng)能源的主體。在國際市場競爭的大環(huán)境下，我國的煤礦機(jī)械行業(yè)已開始進(jìn)行技術(shù)創(chuàng)新，并在煤炭機(jī)械產(chǎn)品競爭中獲得生存和發(fā)展。本文首先分析煤機(jī)制造業(yè)的要求，接著探討煤礦機(jī)械技術(shù)創(chuàng)新的必要性，最后提出關(guān)鍵技術(shù)突破與集成創(chuàng)新，以供參考。

關(guān)鍵詞：煤礦機(jī)械；技術(shù)創(chuàng)新；可靠性

DOI：10.12433/zgkjtz.20232834

當(dāng)前，我國煤炭機(jī)械已具備較為完善的生產(chǎn)系統(tǒng)和較大的生產(chǎn)能力。從二十世紀(jì)七十年代開始，先后引進(jìn)了一批國內(nèi)領(lǐng)先的煤礦開采、掘進(jìn)和運(yùn)輸機(jī)械以及一批新的煤礦開采設(shè)備。大量的技術(shù)引進(jìn)，極大地提升了我國煤機(jī)技術(shù)水平，但缺乏自主創(chuàng)新，設(shè)計(jì)方法、加工工藝、設(shè)備性能都與國外的類似產(chǎn)品有很大的不同，在高科技領(lǐng)域還存在很大差距，例如，設(shè)備狀態(tài)的在線監(jiān)控、故障診斷、工作過程自動(dòng)控制、無人操作等。在國際市場競爭的大背景下，我國的煤炭機(jī)械工業(yè)要想獲得生存和發(fā)展，必須堅(jiān)持以技術(shù)創(chuàng)新為先導(dǎo)。

一、我國煤機(jī)制造業(yè)的要求

（一）機(jī)械設(shè)備機(jī)電一體化程度需要加強(qiáng)

礦井機(jī)械控制技術(shù)在煤炭生產(chǎn)中的應(yīng)用越來越廣。在煤炭工業(yè)中，機(jī)械、電氣、電氣等方面的應(yīng)用改善了煤炭工業(yè)的生產(chǎn)和安全條件。盡管我國煤炭企業(yè)的機(jī)電自動(dòng)化技術(shù)已取得了很大進(jìn)展，但由于起步晚、發(fā)展緩慢，與國外的先進(jìn)水平仍有一定差距。除此之外，在國內(nèi)，煤炭企業(yè)的發(fā)展并不平衡，有些企業(yè)的機(jī)械技術(shù)發(fā)展相對滯后，如果使用先進(jìn)的機(jī)械設(shè)備，可以有效預(yù)防安全事故，提升市場競爭力，提高效益。因此，在研制這類機(jī)器時(shí)，必須從可靠性出發(fā)，優(yōu)化相關(guān)參數(shù)，確保機(jī)器正常運(yùn)行。

（二）注重自主開發(fā)能力

我國是煤炭生產(chǎn)和消費(fèi)大國，煤炭裝備制造業(yè)的產(chǎn)量位居世界前列，主要產(chǎn)品在全球都占據(jù)重要位置，其中，采煤機(jī)、液壓支架、刮板輸送機(jī)等產(chǎn)品的產(chǎn)量位居世界前列。然而，我國的煤炭設(shè)備制造業(yè)規(guī)模較大，整體水平有待提高，因此，要注重提高市場競爭力，建立研發(fā)中心，提高研發(fā)與創(chuàng)新的實(shí)力。例如，液壓支架、采煤機(jī)、掘進(jìn)機(jī)、重型刮板輸送機(jī)等在工業(yè)化過程中要逐漸擺脫進(jìn)口，避免陷入“引進(jìn)—落后—再引進(jìn)”的惡性循環(huán)中。根據(jù)國際上通行的評價(jià)方法，當(dāng)研發(fā)投入只有1%時(shí)，很難存活下來；在2%的比例下，生意還能繼續(xù)做下去；只有在5%或更高的市場份額中，才更具競爭力。因此，煤炭設(shè)備制造企業(yè)要以此為標(biāo)準(zhǔn)發(fā)展自身，提高經(jīng)濟(jì)效益。

發(fā)展我國煤炭裝備制造業(yè)的自主開發(fā)能力和技術(shù)創(chuàng)新能力具體體現(xiàn)以下方面：第一，大部分煤炭技術(shù)裝備的核心技術(shù)需要擺脫進(jìn)口，爭取擁有更多的自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)和核心技術(shù)的產(chǎn)品，注意不能只是簡單地模仿引進(jìn)技術(shù)，需要做到充分消化與吸收，實(shí)現(xiàn)自主開發(fā)的良性循環(huán)。第二，合理縮短研發(fā)時(shí)間，提高對市場的響應(yīng)速度。第三，不斷縮小我國煤礦設(shè)備制造業(yè)的生產(chǎn)過程技術(shù)與先進(jìn)國家之間的差距，在實(shí)際生產(chǎn)工作中提高普及度。

（三）完善相關(guān)性能指標(biāo)

煤炭裝備主要包括通用設(shè)備和專用設(shè)備，而煤炭專用設(shè)備制造業(yè)主要包括機(jī)械和材料以及電子等，因此，發(fā)展煤炭裝備制造業(yè)，有利于發(fā)展和完善整個(gè)產(chǎn)業(yè)鏈，提高制造業(yè)競爭力。

我國煤礦設(shè)備生產(chǎn)企業(yè)要重視對基礎(chǔ)部件的理論研究，不能一味追求應(yīng)用技術(shù)，忽視對基礎(chǔ)理論的研究；在引入與消化過程中，要打破模仿的怪圈，注重深入研究相關(guān)原理與保障方法，提高我國自主研發(fā)基礎(chǔ)零部件的性能與可靠性。除此之外，在產(chǎn)品的研發(fā)上，企業(yè)要形成創(chuàng)新能力和自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)。例如，加強(qiáng)研究液壓支架電液閥的核心技術(shù)，在主要原材料、關(guān)鍵零部件、軸承、密封、電機(jī)、電氣元件、液壓元部件等方面出發(fā)，加大研究力度，無論是在使用壽命還是可靠性方面，都可以獲得較大成效。達(dá)到上述要求，即可提高相關(guān)產(chǎn)品的可靠性，延長產(chǎn)品使用壽命。采煤機(jī)作為綜采工作面的關(guān)鍵裝備，技術(shù)性能及運(yùn)行的可靠性直接關(guān)系到整個(gè)煤礦的綜合生產(chǎn)能力及整體生產(chǎn)水平。因此，需要大力發(fā)展電牽引采煤機(jī)，以國際上的同類產(chǎn)品為目標(biāo)，在技術(shù)性能、可靠性、交流調(diào)速變頻器抗震性、監(jiān)控保護(hù)系統(tǒng)智能化等方面做出更大的努力，逐漸縮小差距。

二、我國煤礦機(jī)械技術(shù)創(chuàng)新的必要性

（一）利用現(xiàn)代設(shè)計(jì)方法提高煤礦機(jī)械設(shè)計(jì)水平

任何一種機(jī)器都是從設(shè)計(jì)開始的，采煤機(jī)也不例外，但目前國內(nèi)采煤機(jī)的技術(shù)水平還很低。二十世紀(jì)六十年代，發(fā)達(dá)國家為提高產(chǎn)品在世界范圍內(nèi)的占有率進(jìn)行了各種探討，最終總結(jié)出設(shè)計(jì)發(fā)揮的關(guān)鍵作用，于是設(shè)計(jì)方法學(xué)就誕生了。已有研究表明，設(shè)計(jì)是影響產(chǎn)品品質(zhì)的重要因素，所占比例高達(dá)80%。而國內(nèi)的采煤設(shè)備基本以相似的方式進(jìn)行設(shè)計(jì)，盡管一些研究成果具有一定的技術(shù)創(chuàng)新性，但很少得到實(shí)際應(yīng)用。所以一定要意識(shí)到，在我國發(fā)展煤機(jī)的過程中，推廣設(shè)計(jì)方法論、運(yùn)用現(xiàn)代化設(shè)計(jì)方法是我國發(fā)展煤機(jī)的主要途徑。

（二）機(jī)電一體化煤礦機(jī)械的發(fā)展趨勢

采煤機(jī)是一種具有露天和地下采煤、隧道開挖、采礦空間和人防、煤巖運(yùn)輸和易燃性礦物煤洗選等功能的大中型設(shè)備。多年來，因工作條件的特殊性，在實(shí)際應(yīng)用中的技術(shù)指標(biāo)普遍較低。采煤機(jī)既能滿足易燃礦物煤的生產(chǎn)需求，又能充分發(fā)揮在國際上的優(yōu)勢，吸納國內(nèi)外相關(guān)領(lǐng)域的先進(jìn)科技，提升我國煤炭資源地區(qū)性機(jī)械化水平。在不同類型的采煤機(jī)上，實(shí)現(xiàn)了以傳感技術(shù)為主導(dǎo)的信息獲取技術(shù)和以微機(jī)為主導(dǎo)的信息處理技術(shù)的移植。在此基礎(chǔ)上，對采煤機(jī)進(jìn)行自動(dòng)控制，并進(jìn)行故障自診斷。將該系統(tǒng)植入煤炭資源區(qū)采掘設(shè)備，使其達(dá)到機(jī)電一體化，可以實(shí)現(xiàn)采掘設(shè)備的無人作業(yè)，完成作業(yè)過程的自動(dòng)化與自校正。在煤炭資源化地區(qū)，采用一種新的驅(qū)動(dòng)方式，可以提高效率、節(jié)約能源。

（三）在煤礦機(jī)械中應(yīng)用材料科學(xué)的最新研究成果

在機(jī)械可靠度設(shè)計(jì)中，有30%的可靠性由材料決定。在導(dǎo)致煤礦機(jī)械失效的諸多因素中，除了由于設(shè)計(jì)導(dǎo)致的強(qiáng)度不足而失效外，大部分都是磨蝕失效、銹蝕失效或疲勞失效，其中，磨蝕是重要的導(dǎo)致采掘機(jī)械切削刀具失效的原因。刮板運(yùn)輸機(jī)的溝槽和拖鏈、掘進(jìn)機(jī)的履帶板、液壓支架的支柱也大多出現(xiàn)了磨損破壞。近年來，材料科學(xué)領(lǐng)域取得了不少新進(jìn)展，將陶瓷材料、碳纖維復(fù)合材料、超強(qiáng)度聚合材料、金屬基復(fù)合材料等應(yīng)用于各類礦井機(jī)械的關(guān)鍵零件，不但能提高礦井機(jī)械的可靠性，降低質(zhì)量，還能改變礦井機(jī)械的外形。

（四）采用先進(jìn)的加工制造技術(shù)

國內(nèi)大部分煤炭機(jī)械生產(chǎn)商的加工方法與國外類似公司并沒有太大區(qū)別，在主要產(chǎn)品的設(shè)計(jì)和制造過程中，一定要做到CAD/CAM，再實(shí)現(xiàn)CIMS。在煤礦機(jī)械的生產(chǎn)中，使用氣態(tài)模具鑄造新工藝（EPC）、超塑成型技術(shù)和快速原形技術(shù)，可提升加工質(zhì)量、速度和自動(dòng)化水平，實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)與制造的并行化，縮短礦井機(jī)械的研發(fā)周期。

當(dāng)前，國內(nèi)大部分的機(jī)械制造企業(yè)包括煤炭機(jī)械制造企業(yè)，缺少核心技術(shù)，對裝備價(jià)格沒有足夠的自主性。因此，在進(jìn)行煤礦機(jī)電裝備的技術(shù)創(chuàng)新時(shí)，一定要把突破核心技術(shù)作為主要目的，從技術(shù)進(jìn)口型企業(yè)變成技術(shù)創(chuàng)新型企業(yè)。為了在關(guān)鍵技術(shù)上取得突破，要以市場為導(dǎo)向，構(gòu)建產(chǎn)學(xué)研相結(jié)合的技術(shù)創(chuàng)新系統(tǒng)，并將企業(yè)與研究機(jī)構(gòu)相結(jié)合，提高自主創(chuàng)新能力，確保技術(shù)研發(fā)中心具備充足的研發(fā)經(jīng)費(fèi)。

我國企業(yè)應(yīng)把重點(diǎn)放在煤礦機(jī)電設(shè)備的基礎(chǔ)部件上，加大大型設(shè)備的研發(fā)力度，提高設(shè)備的自動(dòng)化程度，確保設(shè)備的工作性能。同時(shí)，更新產(chǎn)品的設(shè)計(jì)方式，在設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)和技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)上下足功夫，與行業(yè)協(xié)會(huì)、科研機(jī)構(gòu)、政府機(jī)構(gòu)聯(lián)合起來，集中優(yōu)勢資源，對關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行技術(shù)攻關(guān)，尋找新突破，盡可能地降低產(chǎn)品的開發(fā)費(fèi)用，縮短開發(fā)周期，避免重復(fù)開發(fā)。

三、關(guān)鍵技術(shù)突破與集成創(chuàng)新

為了解決當(dāng)前煤炭企業(yè)生產(chǎn)過程中存在的技術(shù)創(chuàng)新不足等問題，應(yīng)從理論和實(shí)踐兩方面著手，構(gòu)建集研究機(jī)構(gòu)為一體的、能產(chǎn)生良好經(jīng)濟(jì)效果的科技知識(shí)創(chuàng)新系統(tǒng)。同時(shí)，易燃性礦物煤機(jī)械設(shè)備生產(chǎn)企業(yè)要與科研機(jī)構(gòu)展開各種形式的合作，構(gòu)建具有較強(qiáng)創(chuàng)新能力并產(chǎn)生經(jīng)濟(jì)效益的科技知識(shí)開發(fā)中心，進(jìn)行產(chǎn)生經(jīng)濟(jì)效益的科技知識(shí)研究和擁有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的新產(chǎn)品研發(fā)。了解產(chǎn)品設(shè)計(jì)資料、設(shè)計(jì)方法及產(chǎn)生經(jīng)濟(jì)效果的科技標(biāo)準(zhǔn)等主要內(nèi)容，與產(chǎn)業(yè)協(xié)會(huì)及公司建立聯(lián)合研究機(jī)構(gòu)，節(jié)約研究和發(fā)展的費(fèi)用。當(dāng)前，要關(guān)注采礦機(jī)械的重要基礎(chǔ)構(gòu)件，加強(qiáng)對裝備的開發(fā)能力，提升裝備的自動(dòng)化程度和可靠性。在采煤機(jī)領(lǐng)域，實(shí)現(xiàn)了對高功率、超高功率、大深度和高速牽引等核心帶來經(jīng)濟(jì)效益的科學(xué)知識(shí)研究與開發(fā)，實(shí)現(xiàn)了齒輪、軸承、電機(jī)、電氣控制和滾筒壽命以及智能化等電機(jī)一體化。

（一）提高機(jī)電一體化程度

當(dāng)前，實(shí)現(xiàn)工業(yè)裝備的自動(dòng)化是一種不可阻擋的潮流。機(jī)電一體化不但能增加采煤量，還能實(shí)現(xiàn)采煤過程中的自動(dòng)化，節(jié)省人工，提高采煤精度以及礦井生產(chǎn)的安全性。

（二）增強(qiáng)思想意識(shí)

煤礦企業(yè)對于能產(chǎn)生經(jīng)濟(jì)效益的科學(xué)知識(shí)創(chuàng)新要有一個(gè)正確認(rèn)知，需要在第一時(shí)間對煤礦企業(yè)的所有員工展開思想教育，增強(qiáng)科學(xué)知識(shí)創(chuàng)新意識(shí)。在此基礎(chǔ)上，提出一套行之有效的宣傳、培訓(xùn)方法，進(jìn)一步提高工作人員的創(chuàng)新能力。

（三）增加資金投入

科技知識(shí)創(chuàng)新能產(chǎn)生經(jīng)濟(jì)利益，必須有資本支撐。為了避免受到資金短缺的困擾，在對煤炭企業(yè)進(jìn)行創(chuàng)新時(shí)，相關(guān)部門要增加對煤炭企業(yè)的創(chuàng)新投資，并將煤炭企業(yè)的現(xiàn)實(shí)狀況與科學(xué)知識(shí)相結(jié)合。

（四）完善企業(yè)管理體系

當(dāng)前，一些煤炭企業(yè)的經(jīng)營制度有待完善。所以在企業(yè)改革中，應(yīng)不斷學(xué)習(xí)其他企業(yè)的成功經(jīng)驗(yàn)，并根據(jù)具體情況，不斷改進(jìn)管理制度。

（五）加強(qiáng)人力資源引進(jìn)

煤炭企業(yè)要加強(qiáng)人才隊(duì)伍建設(shè)，充分利用人力資源。煤礦企業(yè)在人才引進(jìn)上，需要出臺(tái)相應(yīng)政策，最大程度地吸引優(yōu)秀人才。

四、結(jié)語

綜上所述，企業(yè)之間的競爭，不僅是規(guī)模上的競爭，更是技術(shù)創(chuàng)新實(shí)力的較量，因此，技術(shù)創(chuàng)新是煤機(jī)企業(yè)實(shí)現(xiàn)高效率、規(guī)?；a(chǎn)的有效手段，是提升市場競爭力的重要手段，也是實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展的關(guān)鍵。我國煤機(jī)企業(yè)必須全方位構(gòu)建技術(shù)創(chuàng)新系統(tǒng)，制定長遠(yuǎn)的技術(shù)創(chuàng)新策略，為自己贏得更大的發(fā)展空間，提高煤炭產(chǎn)業(yè)的現(xiàn)代化水平。

參考文獻(xiàn)：

[1]邵國榮.基于智能礦山的煤礦機(jī)電技術(shù)管理創(chuàng)新[J].能源與節(jié)能，2022（12）：222-224.

[2]杜生堂.智能礦山背景下煤礦機(jī)電技術(shù)管理創(chuàng)新研究[J].現(xiàn)代工業(yè)經(jīng)濟(jì)和信息化，2022，12（11）：204-205.

[3]高寶寶.煤礦井下巷道開拓技術(shù)創(chuàng)新與關(guān)鍵技術(shù)研究[J].冶金管理，2022（21）：55-57.

[4]韓永亮.智能掘進(jìn)技術(shù)在任家莊煤礦的應(yīng)用及創(chuàng)新[J].工礦自動(dòng)化，2022，48（S2）：30-32+41.

[5]賀建國.煤礦機(jī)電技術(shù)創(chuàng)新與自動(dòng)化發(fā)展研究分析[J].內(nèi)蒙古煤炭經(jīng)濟(jì)，2022（13）：81-83.

[6]郭筠.煤礦智能化開采模式與技術(shù)路徑研究[J].內(nèi)蒙古煤炭經(jīng)濟(jì)，2021（12）：5-6.

[7]頊熙亮.煤礦機(jī)械設(shè)備的維修及管理探討[J].石化技術(shù)，2020，27（08）：281-282.

[8]劉建忠.基于技術(shù)創(chuàng)新的煤礦機(jī)械采掘工藝方法研究[J].礦業(yè)裝備，2017（06）：36-37.

[9]寇少剛，陳超.煤礦機(jī)電技術(shù)管理的創(chuàng)新以及應(yīng)用研究[J].山東工業(yè)技術(shù)，2017（05）：73.