闫少宏１，徐 刚２，范志忠２
单 位
1.中国矿业大学（北京） 能源与矿业学院；2.中煤科工开采设想研讨院有限公司
摘 要
分析了我国综合机械化的成长过程，总结了在机械化开采方面从引进、消化、吸收再到成长创新的成功经历，以为：①我国煤矿机械化开采历经50ａ成长，大致可分为3个阶段，即摸索阶段（２０世纪７０—８０年月）、大成长阶段（２０世纪９０年月）和周全冲破阶段（２１世纪初至今）；②在工作面煤机装备成长理念方面，20世纪80、90年月整体是突出经济适用型，２１世纪初至“十二五”末期，煤机装备突出重型化和高牢靠性，以到达装备效益的最大化，“十三五”至今，煤机装备向智能化、无人化偏向成长，以实现工作面装备集群的智能感知和协同控制；③采煤方式与工艺仍然是煤矿机械化成长的根本，任何采煤方式或工艺的变化城市促进煤机装备产业的升级换代，甚至洗心革面的进步，而煤机装备是采煤方式与工艺的载体，是以采煤方式与工艺研讨仍然是煤矿开采的根本和底子；④虽然我国煤机装备的整体水平有了巨猛进步，但在关键元部件、材料、工艺、整机牢靠性方面，与国际先辈国家仍然存在一定的差异；⑤煤矿智能化是煤炭行业成长的必定趋向，是煤炭科技工作者的理想和尽力偏向，但其条件必须是装备要具有高牢靠性，而且采煤工艺的可操纵性与岩层控制的定量化理论也是智能化实现的根本；我国煤矿机械化的成长过程表白，煤机装备的研发和利用应安身于采煤方式与工艺的不竭创新，合适煤炭赋存特点的多样化机械化开采形式也是我国煤炭科技成长的殊途同归。
研讨布景
我国资本天赋的特点是“富煤、贫油、少气”，自鼎新开放以来，我国经济高速成长，为经济增加供给动力的煤炭能源需求日益增加，我国能源结构的特点和市场需求促使煤炭工程技术职员在开辟操纵上专心研讨，以综合机械化为标志的产业化采煤为我国经济的高速成长供给了充沛的能源供给。
１９７０年１１月２８日，国内第１套综采装备在大同矿务局煤峪口煤矿下井组装完成，该矿的８７１０工作面也称为国内首个实验综采的作业面，拉开综合机械化开采的序幕。自１９７７年以来，全国煤炭产量由1978年的6.18亿ｔ增加到２０１８年的36.8亿ｔ，全国采煤机械化水平由1978年的32.34％增加到2018年的78.5％，全国掘进机械化水平由1978年的14.5％增加到60.4％，煤机制造企业范围不竭强大，供给煤炭企业的装备历经从欠缺或紧俏紧缺到品种繁多、满目琳琅的改变，煤机产物从单一向系列化改变，煤机企业从生产产物向供给完整处理计划改变，我国万吨煤炭产量可配套的煤机产量已由 1978年的3.04ｔ进步到2018年的10.26t，进步了3倍多。
我国综合机械化开采成长过程，陪伴着在盘曲中进步，在进步中攻坚克难，获得了光辉成就，也为天下煤炭产业的技术进步做出了庞大进献，走出了一条引进、消化、吸收再到成长创新的成功之路，丰富和成长了综合机械化开采技术，构成了合适中国煤炭赋存特点的多样化机械化开采形式。在看到成就的同时，也要仍然苏醒地意想到今朝面临的题目和应战，如我国煤矿综合机械化水高山域之间差别性较大，晋、陕、蒙、宁、甘等华北和西北地域的煤矿普遍实现了综采机械化，矿井生产系统相继建立起了自动化集合控制平台，治理方面也根基实现了信息化。而云、贵、川、桂、湘、鄂、赣等西南和华南的煤矿受煤层赋存条件限制，机械化水平普遍较低，部分矿区甚至处于起步阶段；此外，分歧范围或井型的矿井综采机械化成长水平也不服衡，大型煤矿机械化水平较高，中小型煤矿机械化水平普遍较低。继续实事求是地创新和攻关，鞭策我国煤矿开采机械化水平的进一步进步。
1 我国综合机械化开采的成长过程
回首我国综合机械化开采成长50年过程，以机械化成长的标志性事务为节点，大致可分为3个阶段。
1.1 摸索阶段（20世纪70—80年月）
20世纪70—80年月，我国综采技术刚刚起步，首要工作就是培训人材，打牢根本，停止多单元多学科协同攻关，处于摸索阶段。在２０世纪70年月，我国综采技术成长获得了很多划时代的成就。
１）建成了国内第１个综采工作面。
２）停止了2次严重的综采技术和装备引进。
３）构建了我国采掘装备的配套和测试技术系统。
图1 大同矿务局初次引进英国先辈的综采装备（1974年）
图2 国外引进装备结合试运转
1.2 大成长阶段（20世纪90年月）
综采放顶煤技术的成功理论又鞭策了厚及特厚煤层机械化水平的快速成长，首要表示以下：一是各矿区以高产高效为方针，成长各类综采工艺形式;二是综采放顶煤技术在我国经过引进、消化、吸收和成长，引来了我国厚及特厚煤层机械化开采的反动我国综铺开采的成长大致履历了实验摸索、推行利用和创新进步４个阶段：
１）实验阶段（1984—1990年）。
２）推行利用阶段（1990—1995年）。
３）成熟进步阶段（1996—2002年）。
1.3 冲破阶段（21世纪初至今）
21世纪初至今，我国创新成长了适用于特厚煤层条件的大采高综放技术，大采高综采技术也实现了跨越式成长，智能开采成长迅猛，大倾角综合机械化开采有了新冲破，并慢慢实现了采煤技术与煤机装备的对外输出。首要表现在以下5个方面：
１）创新成长了特厚煤层大采高综铺开采技术。
２）大采高综采技术实现跨越式成长。
３）智能化开采研讨与利用成长敏捷。
４）３０°～５０°倾角煤层机械化开采纳得了冲破和普遍推行。
５）我国煤机装备与采矿技术逐步出口和走出国门。
图3 顶板“组合悬臂梁⁃铰接岩梁”结构
图4 综放采场围岩力学模子
图5 上湾矿8.8ｍ超大采高综采工作面现场
图6 塔山煤矿8222智能化综放工作面空中结合试运转
2 我国煤矿机械化开采技术与装备现状
2.1 煤矿综采、综掘率明显进步
2.2 综采工作面开采强度加大
１）工作面开采强度逐步增大。
２）工作面单产逐步增高。
表 １ 大型煤炭企业采煤机械化水平
表 ２ 部分高强度开采工作面偏向长度和采高散布
表 ３ 大型煤炭企业回采工作面单产
2.3 装备系列化、重型化，牢靠性进步
2.3.1 综采液压支架
我国自立研发了支护高度0.5～10ｍ，工作阻力2000～29000kN，支架宽度最宽2.4ｍ，立柱缸径最大630ｍｍ，单台液压支架最重跨越120ｔ，能顺应倾角０°～５０°的５００多种分歧范例与支护参数的系列化液压支架。近年来，年产万万吨大采高液压支架，大采高综放液压支架，8.8ｍ 超大采高液压支架等相继研发成功并投入利用（图７），获得较好的技术经济效益，国产最新的ZY29000/45/100D两柱保护式液压支架也已经研发成功，将会给我国煤炭产业高质量成长供给新的技术支持。
2.3.2采煤机
我国电牵引采煤机经过量年引进消化吸收和自立创新，已经构成了割煤高度满足0.8～8.8ｍ，能顺应倾角 ０°～６０°的系列化产物。今朝，国产在用采煤机装机功率最大达3030ｋＷ（图 ８），最大落煤才能达6000t/h，牵引速度跨越20ｍ/ｍｉｎ，慢慢霸占了采煤机结构刚性和牢靠性、摇臂光滑和冷却、智能感知和控制等技术困难。
2.3.3 刮板输送机
我国已成功研制了多种系列刮板输送机、并在高产高效矿井中获得利用。刮板输送机槽宽630～1400ｍｍ （630、730、764、800、900、1000、1200、1350、1400），整机功率90～3×1600ｋＷ，输送量450～4500t/h；转载机槽宽630～1800ｍｍ，输送量500～6000t/h，整机功率90 ～700kW；破裂机破裂才能500～6000t/h，整机功率90～700ｋＷ。在高端刮板输送机范畴，针对超大采高档极限负荷工况，我国对刮板输送机运量、运距、寿命、高牢靠性等方面停止技术攻关，相继研制了高强耐磨材料及端头拼焊中部槽，强度较常规结构进步20％，寿命增加30％以上，大修周期过煤量高达20Ｍｔ；此外，还研发了工作面“三机”智能监控系统，具有智能控制、自动调速、机尾自动张紧、链轮自动光滑、系统故障智能诊断等功用，系统牢靠性大幅度进步。
2.3.4 带式输送机
虽然近年来我国带式输送机制造水平迅猛成长，在运量、运距、牢靠性、自动控制等方面都有了长足成长，但与国外相比，软启动、功率平衡、关键部件寿命、静态监测、监控及庇护装配等关键技术仍然落后，没法满足国内煤矿高强度条件需求，带式输送机的成长偏向在于顺应高产高效集约化生产的需要，长间隔、高带速、大运量、大功率是此后成长的必定趋向。
2.3.5 乳化液泵站
乳化液泵站作为综采工作面液压支架的动力输出装备，随着高强度开采成套技术及装备的不竭冲破，乳化液泵站供液系统需满足支架高初撑力、高工作阻力、快速移架等需求，同时还需具有高牢靠性、定量切确控制等特征。我国在关键元部件牢靠性、泵站系统及自动化控制技术等方面不竭尝试，变频控制、多级过滤单元、乳化液自动配比、电磁卸荷阀、自动补水补液等先辈技术逐步利用在国产泵站的设想和制造中，2017年，国产首套大流量630L/min泵站在补连塔煤矿8ｍ 大采高工作面投入利用。
2.4 智能化综采技术获得了长足成长
近年来，５Ｇ 技术的出现，助力了野生智能、物联网、边沿计较、大数据等技术在煤矿的推行利用，但我国煤层赋存条件千差万别，且煤矿智能化范畴另有煤岩识别、煤矸识别、高精度传感、低照度视频监控等焦点技术瓶颈有待冲破，整体而言，我国智能化采煤尚处于低级阶段，智能化采煤切忌一哄而上，搞大跃进，应连系矿井现实，围绕地质勘察与测绘、电子通讯、 信息处置与分析、装备智能化等技术的进步而慢慢展开。
图7 国产ZY26000/40/88D超大采高液压支架
图8 国产MG1100/3030-GWD大采高采煤机
结论与展望１）我国资本天赋的特点是“富煤、贫油、少气”，自鼎新开放以来，我国经济高速成长，为经济增加供给动力的煤炭能源需求日益增加，我国能源结构的特点和市场需求促使煤炭工程技术职员在开辟操纵上专心研讨，以综合机械化为标志的产业化采煤为我国经济的高速成长供给了充沛的能源供给。２）我国煤矿机械化开采走出了一条引进、消化、吸收再到成长创新的成功之路，丰富和成长了综合机械化开采技术，构成了合适中国煤炭赋存特点的多样化机械化开采形式。３）２０世纪８０—９０年月我国煤机成长理念整体是突出经济和适用型，９０年月前期至今，慢慢向重型化、高牢靠性偏向成长，虽然我国煤机装备研制水平有了大幅进步，收缩了与国际先辈国家煤机装备的差异，但在关键元部件、材料、工艺、整机牢靠性方面，仍然存在一定的差异。４）采煤方式与工艺仍然是机械化成长的根本，采煤方式与工艺的变化促进了煤机装备的升级换代，甚至洗心革面的进步，而煤机装备仅是采煤方式与工艺的载体。煤机装备的研发和利用应安身于采煤方式与工艺的不竭创新，也是煤炭科技成长的殊途同归。５）煤矿智能化是煤炭行业成长的必定趋向，也是煤炭科研攻关的重点偏向，但其条件必须是装备要具有高牢靠性，而且智控采煤工艺的获得冲破与岩层控制的定量化技术是智能化实现的先决条件。
援用格式
闫少宏,徐 刚,范志忠.我国综合机械化开采50年成长过程与展望[J].煤炭科学技术,2021 ,49( 11): 1-9.YAN Shaohong,XU Gang ,FAN Zhizhong.Development course and prospect of the 50 years’comprehensive mecha-nized coal mining in China[J].Coal Science and Technology ,2021 ,49( 11):1-9. | 
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