現(xiàn)代化煤礦采掘裝備技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)

現(xiàn)代化煤礦采掘裝備技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)2

三一重型裝備有限公司成立于2004年1月，主要從事煤炭采掘成套設(shè)備研發(fā)、制造與銷售。擁有綜掘、綜采兩個(gè)產(chǎn)業(yè)園，占地總面積85萬(wàn)平方米。2009年11月在香港成功上市（00631.HK）,是國(guó)內(nèi)第一家成功登陸香港融資平臺(tái)的煤機(jī)企業(yè)。目前主導(dǎo)產(chǎn)品：綜掘成套設(shè)備、綜采成套設(shè)備、煤柱回收成套裝備、礦用混凝土泵成套裝備等（涵蓋半煤巖掘進(jìn)機(jī)、巖巷掘進(jìn)機(jī)、掘錨護(hù)裝備、聯(lián)合采煤機(jī)組、全自動(dòng)刨煤機(jī)組等）。企業(yè)介紹1.1企業(yè)技術(shù)中心概況3省級(jí)企業(yè)技術(shù)中心博士后科研工作站院士工作站國(guó)家認(rèn)定企業(yè)技術(shù)中心省級(jí)工程實(shí)驗(yàn)室高新技術(shù)企業(yè)1.2技術(shù)人員組成科技人員655人，其中碩士以上學(xué)歷296人；博士后科研工作站入站博士后9名（已出站2名）；院士工作站，聘請(qǐng)?jiān)菏?名。2010年初，在海外成立研究院——美國(guó)、德國(guó)研究院，現(xiàn)已聘請(qǐng)國(guó)際頂級(jí)煤機(jī)專家23名。4

三一美國(guó)研究院院長(zhǎng)—GrahmWand宋振騏院士1.3技術(shù)概況先進(jìn)的設(shè)計(jì)手段2005年引進(jìn)美國(guó)PTC公司三維設(shè)計(jì)軟件PRO/E。2007年引入ANSYS有限元分析軟件，對(duì)主要部件進(jìn)行CAE分析。2010年引入多體動(dòng)力學(xué)分析軟件ADAMS和RecurDyn、液壓分析軟件

AMESim

等。（2）試驗(yàn)設(shè)施及技術(shù)水平公司現(xiàn)有16項(xiàng)研發(fā)試驗(yàn)臺(tái)，在產(chǎn)品的研發(fā)和生產(chǎn)過(guò)程中進(jìn)行充分的驗(yàn)證，以確保產(chǎn)品的安全性和可靠性。部分實(shí)驗(yàn)臺(tái)照片如下：6液壓伺服變載試驗(yàn)臺(tái)單齒試驗(yàn)臺(tái)刮板機(jī)部件綜合試驗(yàn)臺(tái)中小功率直流負(fù)載試驗(yàn)臺(tái)電動(dòng)振動(dòng)試驗(yàn)臺(tái)√用于進(jìn)行軸向、徑向動(dòng)載可靠性測(cè)試及剛體結(jié)構(gòu)件疲勞測(cè)試?！逃糜谘芯繂锡X排布與截割效率的專用部件研發(fā)試驗(yàn)臺(tái)。√用于刮板機(jī)主要部件的強(qiáng)度、疲勞試驗(yàn)的綜合試驗(yàn)臺(tái)，一機(jī)多用?！逃糜谧冾l器、電機(jī)性能測(cè)試。√用于電器零部件振動(dòng)可靠性測(cè)試，滿足GJB150-16，兼容我司礦用電器零部件振動(dòng)可靠性試驗(yàn)。綜采裝備

目前，三一重裝是國(guó)內(nèi)首家“一家一地”完成綜采成套設(shè)備設(shè)計(jì)、配套、生產(chǎn)、服務(wù)的供應(yīng)商，憑借強(qiáng)大的技術(shù)能力和豐富經(jīng)驗(yàn)幫助客戶實(shí)現(xiàn)在采煤和經(jīng)濟(jì)指標(biāo)上的需求，竭盡全力為提供全面高效的綜采成套解決方案。

2.1概況

聯(lián)合采煤機(jī)組在結(jié)構(gòu)上以工作面綜采成套設(shè)備（采煤機(jī)、刮板輸送機(jī)、液壓支架）為核心，連帶相關(guān)的順槽輔助設(shè)備（轉(zhuǎn)載機(jī)、破碎機(jī)、皮帶機(jī)尾自移裝置、設(shè)備列車及車載設(shè)備等）。通過(guò)中央控制室內(nèi)中央控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)整個(gè)全套綜采設(shè)備的數(shù)據(jù)通訊、集中監(jiān)控和管理，構(gòu)建了一個(gè)本質(zhì)安全的“一體化”和“自動(dòng)化”的聯(lián)合采煤機(jī)組。

類別項(xiàng)目設(shè)計(jì)目標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)配置MZ50年產(chǎn)量：30-50萬(wàn)噸工作面長(zhǎng)度：100-200m煤層厚度：0.95-1.5m采煤機(jī)：MG100/245-BW刮板輸送機(jī)：SGZ630/220液壓支架：ZY3000/08/18MZ100年產(chǎn)量：50-100萬(wàn)噸工作面長(zhǎng)度：100-200m煤層厚度：1.6-3.0m采煤機(jī)：MG170/411-WD刮板輸送機(jī)：SGZ630/264液壓支架：ZY5000/14/32MZ200年產(chǎn)量：100-200萬(wàn)噸工作面長(zhǎng)度：150-200m煤層厚度：2.2-3.5m采煤機(jī)：MG300/710-WD刮板輸送機(jī)：SGZ764/630液壓支架：ZY6000/20/40MZ300年產(chǎn)量：200-300萬(wàn)噸工作面長(zhǎng)度：200-250m煤層厚度：2.3-3.8m采煤機(jī)：MG500/1180-WD刮板輸送機(jī)：SGZ900/1050液壓支架：ZY6000/20/40MZ400年產(chǎn)量：200-400萬(wàn)噸工作面長(zhǎng)度:200-250m煤層厚度：2.7-4.5m采煤機(jī)：MG650/1720-WD刮板輸送機(jī)：SGZ1000/1400液壓支架：ZY9000/24/502.2采煤機(jī)組型譜自動(dòng)化極限化綜采發(fā)展方向一體化2.3發(fā)展方向無(wú)人化采煤機(jī)組

聯(lián)合采煤機(jī)組“一體化”設(shè)計(jì)主要考慮的設(shè)計(jì)原則包含了：生產(chǎn)能力匹配原則、幾何結(jié)構(gòu)匹配原則、工作性能匹配原則、使用壽命匹配原則、地質(zhì)條件匹配原則、開(kāi)采工藝匹配原則。聯(lián)合采煤機(jī)組一體化設(shè)計(jì)設(shè)備配套方案地質(zhì)條件成套設(shè)備數(shù)據(jù)庫(kù)自動(dòng)化程度開(kāi)采工藝幾何關(guān)系使用性能生產(chǎn)能力使用壽命存入計(jì)算發(fā)展方向一：一體化發(fā)展方向二：自動(dòng)化

主要通過(guò)中央控制系統(tǒng)與支架電液控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)成套設(shè)備的遠(yuǎn)程集中監(jiān)控與自動(dòng)采煤工藝控制功能：“遠(yuǎn)程”控制和“本地”控制。控制功能主要實(shí)現(xiàn)：程序啟停、采煤自動(dòng)化、性能協(xié)調(diào)、復(fù)雜工況監(jiān)控等。監(jiān)視與顯示功能：實(shí)現(xiàn)參數(shù)監(jiān)控與圖像監(jiān)測(cè)，文字、動(dòng)畫(huà)、視頻顯示。通訊與閉鎖功能：通過(guò)擴(kuò)音電話實(shí)現(xiàn)工作面內(nèi)、工作面與順槽皮帶、工作面與地面調(diào)度室通話，出現(xiàn)緊急情況的通過(guò)閉鎖停設(shè)備。保護(hù)與診斷功能：設(shè)備啟停車報(bào)警、傳感器超限報(bào)警、閉鎖報(bào)警、故障報(bào)警、過(guò)載極限工況自動(dòng)保護(hù)、報(bào)警設(shè)備故障診斷。發(fā)展方向二：自動(dòng)化

自主開(kāi)發(fā)綜合自動(dòng)化控制系統(tǒng)，保證機(jī)組具有高安全、高效率、高自動(dòng)化、高可靠性及少人化特點(diǎn)。復(fù)雜工況監(jiān)控技術(shù):冒頂檢測(cè)：基于傳感器融合技術(shù)對(duì)冒頂工況進(jìn)行實(shí)時(shí)判斷。底板起伏:對(duì)長(zhǎng)壁工作面煤層底板起伏變化狀態(tài)進(jìn)行有效的監(jiān)測(cè).俯仰調(diào)節(jié):針對(duì)啃底與飄刀情況，通過(guò)在采煤機(jī)機(jī)身上的傳感器對(duì)機(jī)身傾角進(jìn)行監(jiān)測(cè)，及時(shí)調(diào)節(jié)采煤機(jī)滾筒下一刀的臥底量，從而達(dá)到對(duì)啃底與飄刀工況進(jìn)行修正。發(fā)展方向二：自動(dòng)化

自主開(kāi)發(fā)綜合自動(dòng)化控制系統(tǒng)，保證機(jī)組具有高安全、高效率、高自動(dòng)化、高可靠性及少人化特點(diǎn)。發(fā)展方向三：極限化薄煤層采煤機(jī)

400B系列采煤機(jī)是在德國(guó)EDW系列基礎(chǔ)上優(yōu)化改進(jìn)而形成的產(chǎn)品。在整機(jī)布局、技術(shù)參數(shù)、設(shè)備形成、自動(dòng)化程度等方面具有明顯的優(yōu)勢(shì)。該產(chǎn)品定位在：1）整體布局采用機(jī)身爬底板方式。最小可滿足0.7米煤層的需求。2）最大程度適應(yīng)底板起伏變化的要求。3）適應(yīng)采煤機(jī)俯仰調(diào)節(jié)要求。4）遠(yuǎn)程遙控，適應(yīng)自動(dòng)化開(kāi)采工藝要求，減輕工人勞動(dòng)強(qiáng)度。5）遠(yuǎn)程視頻監(jiān)控系統(tǒng)刨煤機(jī)組BH38/2×400型刨煤機(jī)適用薄煤層開(kāi)采，性能參數(shù)如下：輸送能力：1000t/h設(shè)計(jì)長(zhǎng)度：250m裝機(jī)功率：800kW刨鏈規(guī)格：38×137發(fā)展方向三：極限化技術(shù)呈現(xiàn)出兩大特點(diǎn)：裝機(jī)功率越來(lái)越大，以德國(guó)為代表，80年代中期最大功率也只有500kW，目前已達(dá)到800～1600kW，其體積向著緊湊型方向發(fā)展，可靠性更高，自動(dòng)化控制程度更高。目前刨煤機(jī)的技術(shù)水平已發(fā)展到了采高0.6～3m，截深最大可達(dá)350mm，可刨煤硬度f(wàn)=4，刨速最高可達(dá)3m/s，刨鏈達(dá)φ48mm，裝機(jī)功率最大可達(dá)2×1000kW，鋪設(shè)長(zhǎng)度達(dá)350m。適用范圍不斷擴(kuò)大，刨煤機(jī)不但用于采煤，還用于開(kāi)采油母頁(yè)巖等其他有用礦物，并取得較好的效果。

最高發(fā)展方向:無(wú)人化采煤機(jī)組

“無(wú)人化”工作面是自動(dòng)化技術(shù)發(fā)展的最高程度，工人不需出現(xiàn)在回采工作面內(nèi),在工作面以外的地點(diǎn)操作和控制綜采設(shè)備,自動(dòng)完成工作面內(nèi)的采裝煤、運(yùn)煤、支護(hù)等各項(xiàng)工序。“無(wú)人化”工作面需要不同領(lǐng)域技術(shù)的交叉和融合。機(jī)組自動(dòng)化關(guān)鍵技術(shù)分解

掘進(jìn)機(jī)裝備

三一掘進(jìn)機(jī)機(jī)從2004年第一臺(tái)掘進(jìn)機(jī)下線至今，共生產(chǎn)銷售2800余臺(tái)掘進(jìn)機(jī)，2011年銷售700多臺(tái)；掘進(jìn)機(jī)質(zhì)量水平的中國(guó)第一，力爭(zhēng)實(shí)現(xiàn)世界第一。掘進(jìn)技術(shù)的領(lǐng)跑者，引導(dǎo)行業(yè)的技術(shù)潮流。三一掘進(jìn)機(jī)成為“適用、高效、人性”的代名詞。3.1三一掘進(jìn)機(jī)產(chǎn)品定位3.2掘進(jìn)機(jī)產(chǎn)品型譜高截割效率掘進(jìn)機(jī)高可靠性和穩(wěn)定性掘進(jìn)機(jī)智能化、自動(dòng)化掘進(jìn)機(jī)發(fā)展方向重型化和大功率掘進(jìn)機(jī)個(gè)性化定制（特殊掘進(jìn)機(jī)）多功能一體機(jī)硬巖鉆裝機(jī)3.3掘進(jìn)機(jī)發(fā)展方向高效除塵人性化隨著礦井產(chǎn)量的增長(zhǎng)及巷道斷面的不斷擴(kuò)大，掘進(jìn)機(jī)重型化、截割大功率化是一個(gè)必然的趨勢(shì)。

2005年12月，EBZ200H懸臂式掘進(jìn)機(jī)在沈陽(yáng)在三一產(chǎn)業(yè)園下線，標(biāo)志著三一重裝在國(guó)內(nèi)率先進(jìn)入到全巖領(lǐng)域。之后，又陸續(xù)推出了EBZ318（H），使之形成系列，在橫軸式掘進(jìn)機(jī)領(lǐng)域三一重裝處于起步階段，相繼推出EBH360、EBH418。EBH418巖巷掘進(jìn)機(jī)EBH360巖巷掘進(jìn)機(jī)EBZ318H巖巷掘進(jìn)機(jī)發(fā)展方向一：重型化和大功率高效的截割效率是掘進(jìn)機(jī)關(guān)鍵性能指標(biāo)，也是客戶重點(diǎn)關(guān)注要求的性能。采用自主開(kāi)發(fā)的截割頭優(yōu)化設(shè)計(jì)軟件，改善截齒受力；采用大慣量小直徑截割頭，破巖過(guò)斷層能力強(qiáng)；專利的截齒設(shè)計(jì)，合金頭周圍鑲嵌合金柱，提高截齒的壽命。優(yōu)化設(shè)計(jì)軟件專利截齒發(fā)展方向二：高截割效率掘進(jìn)機(jī)在巷道中工作，維修工作相對(duì)較困難，且設(shè)備停機(jī)維修影響巷道進(jìn)尺，因此掘進(jìn)機(jī)可靠性至關(guān)重要。一方面注重提高零部件的可靠性；另一方面完善過(guò)載保護(hù)、機(jī)組運(yùn)行狀態(tài)檢測(cè)、故障自動(dòng)診斷等功能。發(fā)展方向三：高可靠性和穩(wěn)定性故障自動(dòng)診斷截面高可靠性的結(jié)構(gòu)件現(xiàn)代掘進(jìn)機(jī)最重要的發(fā)展方向是智能化、自動(dòng)化。國(guó)家設(shè)立了863計(jì)劃重點(diǎn)研究煤巷懸臂式掘進(jìn)裝備可視化遠(yuǎn)程監(jiān)控等技術(shù)。三一掘進(jìn)機(jī)升級(jí)換代機(jī)采用智能化技術(shù)：（1）掘進(jìn)機(jī)遠(yuǎn)程遙控技術(shù)；（2）斷面成型顯示；（3）故障專家診斷系統(tǒng)。發(fā)展方向四：掘進(jìn)機(jī)智能化、自動(dòng)化斷面成型顯示故障專家診斷系統(tǒng)遙控操作特殊巷道的個(gè)性化掘進(jìn)機(jī)成為掘進(jìn)機(jī)的一個(gè)重要發(fā)展方向，例如窄、矮型掘進(jìn)機(jī)、大坡度掘進(jìn)機(jī)等實(shí)現(xiàn)未來(lái)特殊巷道、特殊工況機(jī)械掘進(jìn)，例如三一的EBZ132CZ窄機(jī)身、EBZ260大坡度等。EBZ260大坡度EBZ132CZ窄機(jī)身發(fā)展方向五：個(gè)性化定制掘錨一體機(jī)掘鉆一體機(jī)隨著巷道掘進(jìn)技術(shù)發(fā)展，掘進(jìn)機(jī)不單單具有掘進(jìn)功能，開(kāi)始與其他功能復(fù)合，實(shí)現(xiàn)一機(jī)多用。例如：掘進(jìn)+支護(hù)、掘進(jìn)+架棚、掘進(jìn)+掘鉆、掘進(jìn)+錨護(hù)等，掘進(jìn)機(jī)正在朝著多功能一體化發(fā)展。三一掘錨一體機(jī)、超前支護(hù)機(jī)已在兗州、永城等地下井使用。發(fā)展方向六：多功能一體機(jī)

配套的長(zhǎng)壓短抽風(fēng)幕式除塵系統(tǒng)，其總除塵效率≥95%，呼吸性粉塵的除塵效率≥75%，礦工在工作區(qū)域可不戴器口罩工作。徹底解決了全巖巷道掘進(jìn)時(shí)粉塵大、無(wú)法工作的難題，有效地保障了掘進(jìn)工作面礦工的身體健康。長(zhǎng)壓短式除塵系統(tǒng)發(fā)展方向七：高效除塵技術(shù)掘進(jìn)機(jī)人性化設(shè)計(jì)是未來(lái)掘進(jìn)機(jī)發(fā)展趨勢(shì)，涵蓋人員舒適性、安全性、維修保養(yǎng)方便性等方便。發(fā)展方向八：人性化行業(yè)首創(chuàng)礦用防塵供吸系統(tǒng)—保證人員舒適、安全集中潤(rùn)滑系統(tǒng)—維護(hù)保養(yǎng)方便遙控操作—方便、安全聲光語(yǔ)音報(bào)警器—生動(dòng)、清晰

硬巖鉆裝機(jī)是針對(duì)我國(guó)全巖且窄小的巷道快速掘進(jìn)問(wèn)題提出的一個(gè)全新解決方案，該機(jī)小巧，集鉆、裝于一體實(shí)現(xiàn)了一機(jī)多用功能，替代人工打炮眼及裝矸石的落后工藝，提高巷道的開(kāi)拓速度。發(fā)展方向九：硬巖鉆裝機(jī)單臂鉆裝機(jī)雙臂鉆裝機(jī)分類新型譜特點(diǎn)及趨勢(shì)橫軸掘進(jìn)機(jī)EB