国内采煤机的发展历史与分析
高伟岸-1210110203-露天采矿2012
第一章 采煤机的发展史
20世纪40年代初，英国和前苏联相继研制出了链式采煤机，这种采煤机是通过截链截落煤，在截链上安装有被称为截齿的专用截煤工具，其工作效率低。同时德国研制出了用刨削方式落煤的刨煤机。50年代初，英国和德国相继研制出了-滚筒式采煤机，在这种采煤机上安装有截煤滚筒，这是一种圆筒形部件，其上安装有截齿，用截煤滚筒实现落煤和装煤。这种采煤机与可弯曲输送机配套，奠定了煤炭开采机械化的基础。
这种采煤机的主要缺点有二点：其一是截煤滚筒的高度不能在使用中调整，对煤层厚度及其变化适应性差；其二是截煤滚筒的装煤效果不佳，限制了采煤机生产率的提高。
进入60年代，英国、德国、法国和前苏联先后对采煤机的截割滚筒做出革命性改进。其一是截煤滚筒可以在使用中调整其高度，完全解决对煤层赋存条件的适应性；其二是把圆筒形截割滚筒改进成螺旋
叶片式截煤滚筒，即螺旋滚筒，极大地提高了装煤效果。这两项关键的改进是滚筒式采煤机称为现代化采煤机械的基础。
可调高螺旋滚筒采煤机或刨煤机与液压支架和可弯曲输送机配套，构成综合机械化采煤设备，使煤炭生产进入高产、高效、安全和可靠的现代化发展阶段。从此，综合机械化采煤设备成为各国地下开采煤矿的发展方向。自70年代以来，综合机械化采煤设备朝着大功率、遥控、遥测方向发展，其性能日臻完善，生产率和可靠性进一步提高。工矿自动检测、故障诊断以及计算机数据处理和数显等先进的监控技术已经在采煤机上的到应用。
第二章 国内大功率大采高采煤机发展概况
我国煤矿综合机械化采煤设备的研制水平, 经过几十年的引进技术、消化吸收和自主研发, 已有长足进步。综采放顶煤支架技术处于国际领先水平; 国产综采设备的主要技术参数已接近或达到本世纪初的国际先进水平; 国产综采设备的机电一体化程度和可靠性接近或达到上世纪90年代中期的国际先进水平; 国产设备的价格约是引进设备的1 /2。国内设计制造的煤矿机电装备已成为我国煤矿工业技术装备的主体, 为煤矿安全生产和高产高效矿井的建设提供了可靠的保证。
我国20世纪80～90 年代曾引进了德、英、波、日液压牵引采煤机, 并以技贸结合方式引进英国液压牵引采煤机技术和德国直流电牵引采煤机技术, 通过引进消化再创新, 于90年代掌握了国际先进的交流变频电牵引采煤机技术,2005 年初步掌握了大功率大采高采煤机技术和机电一体化技术。2001年大倾角电牵引采煤机和2002年短壁电牵引采煤机标志着我国采煤机总体设计技术达到或接近国际先进水平。2001 年能量回馈型四象限交流变频技术、2002 年中压开关磁阻调速和中压电磁调速、2005年中压交流变频调速技术标志着我国采煤机电气调速技术达到或接近国际先进水平。
我国煤机装备的现状和发展二、国内煤机制造技术与国际水平的差距三、提升中国煤炭技术装备产品水平的途径
第三章 我国煤机装备的现状和发展
我国是世界第一产煤大国，经过多年积累，我国煤机行业发展较快，形成了较完整的煤炭装备制造体系，专业化程度也很高。但是目前及今后煤机市场的需求不仅限于专业化装备，用户更多地需要具有综合生产配套能力的产品，就是说，要具有三机一架（采煤机、掘进机、刮板机、液压支架）的研发制造能力，产品之间要有较强的配合能力。进入90年代以来,为了满足厚薄煤层薄煤层作为解放层开采矿井的迫切需要,并代中厚煤层滚筒采煤机技术,1997年,由务局、煤科总院上海分院联合研制了M G200/450-B WD型薄煤层采煤机,该采用多电机驱动、交流变频调速、无链牵引总装机功率达450kW,其中截割功率2×牵引功率2×25kW,牵引力400kN,牵引速6m/min。采用骑输送机布置方式,可用于110～117m的薄煤层综合机械化工作面。样机于1997年12月在晋华宫煤矿9#层83面投入使用,取得了最高月产量916万吨、产量5300吨的好成绩。国内几种类型薄煤层采煤情况比较见表。
表3-1我国几种类型薄煤层采煤机基本情况比较
型号 采高范围/M 牵引力/KN 牵引方式 年代
BM-100
5MG200-B
MG344-PWD
MG250-BW
MG200/450-BWD
MG250/550-BWD 0.75-1.3
0.8-1.5
1.0-1.8
0.9-1.6
0.85-1.5
1.0-1.7 120
160
180
350/262
440
440 锚链牵引
锚链牵引
锚链牵引
销轨式无链引
无链牵引
无链牵引 70
70
70
80
80-90
90
我国薄煤层采煤机经过40多年的发展,技术已趋成熟。但一个突出的问题是:目前我国薄煤层采煤机为方便设计,在行走机构上均采用中厚煤层采煤机所用的相关参数,例如销排节距,一般大都采用126mm。这样做虽能保证其正常运行,但其强度余量过大。
近几年来,我国薄煤层采煤机得到了很大的发展,但在质量和寿命和高新技术应用等方面与国内大型采煤机,特别是与国外采煤机相比,还存在较大的差距。因此我们还需要进一步的改进和更新。我国薄煤层采煤机经过40多年的发展,技术已趋成熟。但一个突出的问题是:目前我国薄煤层采煤机为方便设计,在行走机构上均采用中厚煤层采煤机所用的相关参数,例如销排节距,一般大都采用126mm。这样做虽能保证其正常运行,但其强度余量过大。
近几年来,我国薄煤层采煤机得到了很大的发展,但在质量和寿命和高新技术应用等方面与国内大型采煤机,特别是与国外采煤机相比,还存在较大的差距。因此我们还需要进一步的改进和更新。
3.1薄煤层采煤机的优点机器局限性
我国薄煤层资源分布广泛,113m以下煤层可采储量约占全部可采储量的20%。在一些省、区薄煤层储量比重很大,如四川省占60%,山东省54%,黑龙江省占51%,贵州省占37%。特别是在南方地区,有些省份薄煤层净占50%以上,而且薄煤层分布广,煤质好。但由于其开采煤层厚度薄,与中厚和厚煤层相比,薄煤层机械化开采存在着工作条件差,设备移动困难,煤层厚度变化、断层等地质构造,对薄煤层设备生产性能影响大,以及投入产出比高、经济效益不如厚与中厚煤层等特殊问题,造成薄煤层机械化开采技术发展速度相对缓慢。
另外,对一些薄、厚煤层并存的煤矿,由于薄煤层开采速度缓慢,使其下部的中厚煤层长期得不到及时开采,以至影响工作面的正常接替,而有的就只能被迫丢失一些薄煤层资源。随着大批煤矿中、厚煤层的资源开采比较多,使得资源越来越少,所以薄煤层的开采已列入日程。因此,研制适合我国实际国情的薄煤层采煤机,以适应不同的煤层结构,提高薄煤层采煤的工作效率是当务之急。
3.2薄煤层采煤机设计的目的及意义
在产品的总体方案设计阶段，首先要明确产品必须实现哪些功能，还要明确用户使用产品的各种条件和用户对产品的要求和愿望。然后根据国家的技术经济政策，基于设计能力和产品制造技术水平，从宏观方面考虑所要求的功能。并能实现用户要求的各种结构方案，最后经过技术经济评价，确定一种或两种结构方案继续进行结构设计。因此，通过总体结构的方案设计，不至于使产品结构方案出现大的失误，也不至于从开始设计时就纠缠与具体的结构细节而忽略拉总体结构的合理性，甚至照成设计的返工而浪费时间。在此基础上再对薄煤层采煤机的截割部进行细致设计使其有更高的生产效率.
对滚筒式采煤机的使用经验表明只有按照“量体裁衣”的原则来设计采煤机，这样的采煤机才能在煤炭开采中满足要求。到本世纪末，我国原煤的产量必须超过十四亿吨。才能满足我国工农业生产发展的需要。为此必须加大煤炭生产机械化力度，大幅度提高煤炭生产率。这就要求我们不断开采出技术先进，高效率并且可靠的新型采煤机，不仅满足过内生产之需，而且力争打入国际市场。
虽然薄煤层采煤机的型号、规格有许多,但它的各主要组成部分大同小异，其区别主要在截割机构的传动和截割部上,因此合理选择薄煤层采煤机的截割部的参数，可以改善其工作性能和减少采煤比能耗。选择这个题目就是要进一步熟悉薄煤层采煤机各部分的工作原理，对其进行更好的改进，并对它的截割部减速器进行细致分析设计，使其耐用并且省时省力容易装修，使其在工作中能够有更好的经济效益。
第四章 我国煤机企业的现状
我国煤炭装备制造业发展初期，是按照煤炭生 产布局发展起来的。通常采用专业化生产，工厂的主导产品多数只是一种，并且由煤炭企业选厂配套。产品研发由科研院所负责，工厂负责加工制造，制造厂自己没有技术研发中心。企业规模小而分散，制造工艺落后，工艺设备备陈旧。缺乏产业巨头的支撑，产、学、研各方一直以来都是各自为战。
煤机产品不是社会通用产品，产品专业性强，其发展完全受控于煤矿的发展。“九五”以来 ，我国煤炭形势不容乐观，经过改革，煤机企业又都下放到地方。面对严峻的市场形势，煤机企业努力克服困难，大力抓好技术创新，瞄准国际煤机制造的先进水平，研制开发了一 批国有重点煤矿急需的新产品，为煤炭工业的生产建设提供了大量的技术装备，为促进我国 煤炭工业的结构调整、技术升级做出了新贡献。目前建成的绝大多数高产高效矿井，都是用国产设备。
在国家引导扶持下鼓励有条件的大型煤机企业和各主要煤机企业集团建立了自己的技术中心，建立健全技术创新体系，为技术创新工作提供组织保证。有些企业技术中心发展成为地区级、省级、和国家级技术中心。如郑州煤机集团公司技术中心就是国家级技术中心并设有博士后工作站和院士工作站。
各煤机企业技术中心设立后，企业的研发能力得到提升。例如鸡西煤矿机械有限公司技术中心建立后，在2000～2001年的2年内，每年都开发3种新产品，满足了交流电牵引采煤机3.3kV和1.14kV不同等级电压和不同功率的需要。同时也开发了不同采高及适合于综采和普采的采煤机，2000年开发了MGl50/375-W型液压牵引采煤机。郑州煤机集团公司2000年以来新产品不断涌现，2005年为神华制造4.5米强力支架，打破了神华矿区液压支架外国垄断局面，目前郑煤机已能够生产从薄煤层到大采高等多种类型支架，最高已达7米，支撑力达到18000MPa。大大提升了国产支架在国际市场的竞争力，该公司产品先后出口俄罗斯、印度、土耳其等国。
学习引进先进技术，用高新技术改造企业。技贸结合引进国外先进技术。上世纪90年代初我国综采设备与 国际先进水平的差距较大，用户反映 较强烈的是刮板输送机。当时刮板输送机事故率高，可靠性差，输送能力小，制约工作面生 产能力的发挥。原煤炭部决定由部分生产基建矿井购买国外重型刮板输送机，同时引进设计、制造技术。1995年完成了重型刮板输送机的技术转让。1997年，张家口煤矿机械有限公司 利用国外技术(经过外方质量监造)，研制了我国第一台大功率重型刮板输送机，这项技术的引进使我国重型刮板