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芙蓉公司

机运部：杜仁庆目录1.煤矿机电装备及其发展方向2.我国采煤机现状与发展趋势

3.我国掘进机的发展及趋势4.数字化矿山简介5.煤矿综合自动化随着煤矿行业的快速发展，其机电装备也展现出新的发展趋势，概括地讲，就是向设备的重型化、大型化发展；向设备的集中控制与自动化发展；设备选型设计向“大马拉小车”，高可靠性、高配置、高起点发展。设备的重型、大型化是煤矿的发展方向煤矿机电装备及其发展方向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。国内某些技术如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国际先进水平，国产综采设备的机电一体化程度接近国际先进水平；国产综采设备的可靠性接近国际先进水平，落后约5年。国产设备的价格约是引进设备的1/2，中国煤机制造企业设计制造的煤矿机电装备已经广泛地在国各类煤矿中使用，成为中国煤矿工业技术装备的主体，为中国煤矿安全生产和高产高效矿井的建设提供了可靠的保证。我国采煤机现状与发展趋势

我国20世纪末曾大量引进德国、英国、波兰、日本液压牵引采煤机；通过技贸结合于80年代引进英国液压牵引采煤机技术、90年代引进德国直流电牵引采煤机技术；通过引进消化于80年代掌握了德国液压牵引采煤机技术；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。目前我国已经研制生产截高1－7.5m、倾角0－65°、装机功率100－4000kW、供电电压660－3300V的滚筒式采煤机系列产品。十一五”末，全国采煤机生产企业已多达24家，产销量约800多台，产能达到1500台左右。“十二五”末，预计全国煤机产值可达到1500亿元左右，但目前产能已接近这个数字。此外，是世界煤机巨头德国DBT公司、美国久益(JOY)公司早在2000年就大举进入中国。美国国际煤机公司收购中国鸡西公司后，最近国际煤机公司正被久益国际公司收购。

在国内外煤矿的采煤工作面，目前使用的采煤机主要有滚筒采煤机和刨煤机。我国的大中型煤矿的综采工作面，绝大多数使用滚筒采煤机，并以电牵引采煤机为主，刨煤机开采方法和装备技术还未得以广泛应用。

近年研制的滚筒采煤机多采用“积木式结构”，各单元之间没有机械动力传动，工作系统简单可靠，主要部件和电机可以左右互换使用。特别是现代最新滚筒采煤机，截割电机在摇臂上横向布置，机身为框架结构，各主要部件安装在框架内，摇臂铰接在框架的两端，泵阀交易网通过控制液压系统和调节液压缸行程，即可改变截割滚筒的工作高度，而且给设备拆装和维修带来极大方便。

目前，国内电牵引采煤机与国外先进机型相比，总体技术参数方面已经相当接近。采煤机的最大装机功率已达3000KW，电压为3.3KV；单个截割电动机的功率都在750KW以上，最大已达900KV；滚筒直径为2.5~3.5m，截深为800~1000mm；采煤机最大截高可达6.3m；最大牵引速度为28~30m/min；滚筒截割速度已达0.4~0.6m/s。

电牵引采煤机采用的调速系统主要有直流传统调速系统、交流变频调速系统、电磁滑差离合器调速系统和开关磁阻电机调速系统(简称SRD)。它们的调速原理不尽相同，但基本都可分为控制部分和牵引电机部分，简化了调速系统结构，提高了精确性和可靠性。在这几种电牵引调速系统中，交流变频调速技术在采煤机上的应用已趋向成熟，SRD技术在采煤机上的应用日益广泛。

在国内外煤矿的采煤工作面，目前使用的采煤机主要有滚筒采煤机和刨煤机。我国的大中型煤矿的综采工作面，绝大多数使用滚筒采煤机，并以电牵引采煤机为主，刨煤机开采方法和装备技术还未得以广泛应用。

近年研制的滚筒采煤机多采用“积木式结构”，各单元之间没有机械动力传动，工作系统简单可靠，主要部件和电机可以左右互换使用。特别是现代最新滚筒采煤机，截割电机在摇臂上横向布置，机身为框架结构，各主要部件安装在框架内，摇臂铰接在框架的两端，泵阀交易网通过控制液压系统和调节液压缸行程，即可改变截割滚筒的工作高度，而且给设备拆装和维修带来极大方便。

“十二五”期间煤机设备年均约实现20%的增长，预计到2015年全行业需求将超过1400亿元，行业需求主要来自于更新维护需求、机械化率提升以及新增煤炭产能带来的设备需求三方面。在煤机设备中，以“三机一架”（采煤机、掘进机、刮板机、液压支架）为核心的综采设备约占总量的82%，因此受益程度最大。

目前，在我国整个采煤设备市场中，采煤机占有综采设备总量82%中的25%的市场。从国内市场整体来看，目前我国采煤机制造企业众多，但行业整体集中度低，竞争激烈，龙头企业市场占有率不到10%，前十名企业占有率不到50%，但这其中鸡西煤矿机械有限公司、太重煤机、天地科技、郑州煤机等占有绝大多数的份额。

目前，国内电牵引采煤机与国外先进机型相比，总体技术参数方面已经相当接近。采煤机的最大装机功率已达3000KW，电压为3.3KV；单个截割电动机的功率都在750KW以上，最大已达900KV；滚筒直径为2.5~3.5m，截深为800~1000mm；采煤机最大截高可达6.3m；最大牵引速度为28~30m/min；滚筒截割速度已达0.4~0.6m/s。

电牵引采煤机采用的调速系统主要有直流传统调速系统、交流变频调速系统、电磁滑差离合器调速系统和开关磁阻电机调速系统(简称SRD)。它们的调速原理不尽相同，但基本都可分为控制部分和牵引电机部分，简化了调速系统结构，提高了精确性和可靠性。在这几种电牵引调速系统中，交流变频调速技术在采煤机上的应用已趋向成熟，SRD技术在采煤机上的应用日益广泛。

二、薄煤层综采及公司现状近年随着薄煤层三机设备的不断发展，薄煤层的综采开采厚度已达到0.6m以下，经初步考查，辽源煤机厂、上海天地公司、西安康瑞、广能嘉华等公司生产的采煤机都较适合我公司薄煤层的开采，并且川煤集团达竹公司、广能公司、威达公司都对薄煤层进行了成功的开采，为我公司薄煤层开采提供了成熟的经验和成功的案例，我公司也作了大量的薄煤层综采的技术储备工作。因此我公司应用综合机械化对薄煤层进行开采是可行的。薄煤层综采可行性三、矿井开采技术条件（杉木树）薄煤层综采必要性多年来芙蓉公司对薄煤层开采一直采用爆破落煤的回采工艺，该回采工艺已不再适应当前煤矿生产的需要。长期以来，由于薄煤层开采难度大、效率低、成本高、工作环境差，所以薄煤层的开采技术问题一直未能得到很好地解决。我公司薄煤层储量占煤炭总储量的30%以上，而回采产量仅占总产量的10%左右。因此，探索试验薄煤层开采新工艺、新方法和新设备，最大限度地回收有限的煤炭资源，显得越来越重要。所以采用综合机械化采煤工艺对以上煤层进行开采显得十分必要，三、矿井开采技术条件薄煤层赋存条件根据地勘报告，公司各矿C1煤层属极不稳定煤层，煤层赋存、厚度变化较大，C1煤层厚度在0.25～2.0m之间，平均煤厚1.21m；从现有采区揭露情况看，C1煤层厚度在0.25～1.7m不等，但大部分在0.7m-1.7m，煤厚变化较大总的分析，煤厚是由西向东变薄，煤层硬度系数f=3~4。四、薄煤层综采“三机”选型及要求（二）、对“三机”配套选型的要求1234支架最小高度0.75m，支架最大高度1.8m，支护强度不小于30.7吨/米2。采煤机最小采高1.0m，最大采高1.6m，卧底量大于90mm，调速方式为交流变频调速，牵引方式为销轨式无链牵引，牵引力≥200KN，功率不低于300KW，滚筒截深630mm，牵引速度0～10m/min，电压等级1140V。

刮板输送机选用SGZ-630/320型，长度200m，电压等级1140V，运输量≥450t/时，槽高≤263mm，电机和减速器平行、垂直布置各一部。“三机”适应仰俯角4°-16°倾角≤35°四、薄煤层综采“三机”选型及要求表六MG200/448-BWD型采煤机技术参数（辽源煤机）

机型号内容MG200/448-BWD采高范围(mm)1000～1685适合倾角(º)≤45°截深(㎜)630机面高度(㎜)670700725两摇臂回转中心距离(㎜)5150配套滚筒直径(㎜)φ900最大采高(㎜)1685下切深度(㎜)15012095摇臂结构形式整体弯摇臂摇臂长度(㎜)1997摇臂总摆角32°上摆22°下摆10°截割功率(kW)2*100供电电压(V)1140四、薄煤层综采“三机”选型及要求滚筒转速(r/min)滚筒直径(㎜)74.4φ850截割速度m/s2.712.97φ9002.903.10φ10503.353.67牵引与调速型式销轨式、交流变频调速牵引功率与供电电压2×22kW，380V牵引速度(m/min)7.11/11.43牵引力(kN)254/158泵站电动机功率(kW)11供电电压(V)1140喷雾方式内、外喷雾冷却方式截割、牵引、泵站电机、摇臂水套等用水冷整机功率（kW）455配套运输机支架型号运输机SGZ630/320（264）支架ZY3200/7.5/18整机重量(t)～21.1t(不含主电缆，供水管，电缆夹板)表六MG200/448-BWD型采煤机技术参数（辽源煤机）

续四、薄煤层综采“三机”选型及要求表七MG150/346-WD型采煤机技术参数（上海天地）

机型号内容MG150/346-WD（改变后型号MG170/390-WD）采高范围(mm)950～1.8适合倾角(º)≤35°截深(㎜)630机面高度(㎜)703两摇臂回转中心距离(㎜)5150配套滚筒直径(㎜)φ850φ950φ1050最大采高(㎜)168017301780下切深度(㎜)144194244摇臂结构形式整体弯摇臂摇臂长度(㎜)1822摇臂总摆角32°上摆22°下摆10°截割功率(kW)2×（2×85）(原基础增加10KW每台)供电电压(V)1140四、薄煤层综采“三机”选型及要求表七MG150/346-WD型采煤机技术参数（上海天地）

续滚筒转速(r/min)滚筒直径(㎜)6267截割速度m/sφ8502.712.97φ9503.033.32φ10503.353.67牵引与调速型式销轨式、交流变频调速牵引功率与供电电压2×22kW，380V(原基础增加2KW每台)牵引速度(m/min)5.67/9.45牵引力(kN)367/220泵站电动机型号YBQYS-20(A)泵站电动机功率(kW)5.5供电电压(V)1140喷雾方式内、外喷雾冷却方式截割、牵引、泵站电机、摇臂水套等用水冷配套运输机支架型号运输机SGZ630/320（264）支架ZY3200/7.5/18整机重量(t)～19t(不含主电缆，供水管，电缆夹板)四、薄煤层综采“三机”选型及要求（三）、滚筒采煤机的选择根据上述两台采煤机的情况，MG150/346-WD的截割电机功率偏小，同时结合我公司煤硬度偏大，且夹矸较多的情况，优选MG200/448-BWD采煤机。

四、薄煤层综采“三机”选型及要求（四）、刮板输送机的选择

1．原始资料工作面生产能力Q=245吨/小时、工作面长度L=200m、煤层倾角β按坡度0°来计算、煤的散积容重γ=1.35吨/米3。

2．工作面刮板输送机选型。初步选择SGZ-630/320刮板输送机，主要规格与技术性能见下表。四、薄煤层综采“三机”选型及要求表八SGZ-630/320刮板输送机技术参数

出厂长度(米)铺设长度(米)输送量(吨/小时)刮板链速(米/秒)减速器速比电动机型号功率(KW)电压(伏)转速(转/分)1502004501.129.7551YSB-160/4160*211401475中部槽减速器冷却方式刮板链长×宽×高(毫米)水平弯曲(度)垂直弯曲(度)型式规格(毫米)链环破断拉力(吨)刮板间距(毫米)重量（kg/m)1500×630×205±1°±2°水冷中双链26*92≥85110436.26紧链方式联接方式生产厂家闸盘紧链锻造大环河北张家口煤矿机械有限公司根据前面的两机选型及地质情况，嘉业公司与天地科技股份有限公司开采所共同合作，初步设计了液压支架及三机配套方案，确定支架型号为ZY3200/7.5/18二柱掩护式液压支架。1．架型的选择根据两个煤矿煤层赋存条件和开采方式，并结合国内外液压支架的发展趋势，支架的架型设计方案选用两柱掩护式。2．液压支架结构参数的确定根据“液压支架设计规范”（MT/T556-1996）和计算选取支架的高度0.75～1.8m，结合国内薄煤层开采现状以及行人的具体情况，确定采高范围：1.0m～1.6m。支架调高范围较大，适应煤层厚度的变化大，提高了煤炭的回收率，并最大可能的减少了割顶底板的岩石工作量，减少煤炭的含矸量四、薄煤层综采“三机”选型及要求（四）、液压支架的选型

3．工作阻力的确定根据地测资料，通过计算，同时参考芙蓉公司以往支架的使用经验，考虑支架立柱伸缩比较大，立柱的有效支护效率偏低，工作面的支护留取较大的安全系数，根据计算结果及我国行业标准中立柱系列，选取支架所需的额定工作阻力为3200kN，选取缸径为230mm的立柱，取安全阀开启压力为38.5MPa。4.支架中心距的确定液压支架中心距有三种：1.75m、1.5m、1.25m。四、薄煤层综采“三机”选型及要求（四）液压支架的选型本型液压支架按1.5m中心距进行选取。主要是基于我们以前的支架均是1.5m中心距，便于与目前的刮板机中部槽长度一致，便于管理。5.工作面截深的确定根据两机（采煤机、刮板机）选型情况，采煤机选择MG200/448-BWD448采煤机情况下，我们选择截深为0.63m。6．ZY3200/7.5/18型液压支架主要技术参数主要技术参数见下表（详细参数以最终设计为准）：

四、薄煤层综采“三机”选型及要求（四）液压支架的选型四、薄煤层综采“三机”选型及要求表九ZY3200/7.5/18型液压支架主要技术参数

序号项目参数单位附注1支架型式两柱掩护式高度750～1800mm中心距1500mm宽度1430～1600mm初撑力2600kNP=31.5MPa工作阻力3200kNP=38.5MPa支护强度0.34～0.41MPa底板前端比压1.9～2.1MPa(f=0.2)泵站压力31.5MPa操纵方式邻架手动质量约8600kg适用倾角≤35°四、薄煤层综采“三机”选型及要求表九ZY3200/7.5/18型液压支架主要技术参数

续2立柱型式双伸缩2个缸径230/180mm柱径220/160mm行程832mm初撑力1308kNP=31.5MPa工作阻力1600kNP=38.5MPa

3推移千斤顶型式差动1个缸径125mm杆径85mm行程700mm拉架力207kN推溜力178kN四、薄煤层综采“三机”选型及要求表九ZY3200/7.5/18型液压支架主要技术参数

续4平衡千斤顶型式普通2个缸径/杆径125/70mm行程285mm推/拉力386/265kNP=31.5MPa推/拉力(工作阻力)501/344kNP=38.5MPa5侧推千斤顶型式普通3个缸径/杆径63/45mm行程170mm推力98kNP=31.5MPa拉力48kNP=31.5MPa6底调千斤顶型式内进液2个缸径/杆径110/85mm行程250mm推力299kNP=31.5MPa工作阻力366kNP=38.5MP四、薄煤层综采“三机”选型及要求表九ZY3200/7.5/18型液压支架主要技术参数

续7防倒千斤顶型式普通1个（上下各0.5个）缸径/杆径80/45mm行程545mm推力158kNP=31.5MPa拉力108kNP=31.5MP公司薄煤层三机情况支架选芙蓉公司生产的ZY3200/7.5/18型掩护式液压支架。采煤机辽源煤机厂的MG200/448-BWD型采煤机，次选上海天地公司的MG150/346-WD型采煤机。运输机选用同东煤矿机械有限公司的SGZ-630/320型刮板输送机。一般指煤厚0.6m以下的极薄煤层，实现薄煤层特别是极薄煤层机械化开采技术研究探讨的重要难题。川煤达竹公司前后三次试用了截煤机、ZB2型采煤机和刨煤机，由于煤层条件和设备等诸多因素影响，都没有取得成功。目前对于中厚、厚煤层机械化开采工艺，国家早有定型装备，而极薄煤层机械化开采装备选择余地有限。

目前国内在薄煤层和极薄煤层机械化开采方面主要有：1.螺旋钻机无人工作面的开采。2.刨煤机：刨煤机是一种井下采煤工作面集落煤、装煤、运煤自动化为一体的采煤机械。3.爬底板式采煤机：以永荣矿业公司MG100-TP为代表。4.极薄煤层综采：以辽源煤机厂MG100/238-WD型电牵引采煤机为代表。极薄煤层机械化开采爬底板式采煤机特点该采煤机具有三个显著特点：一是在大倾角（300以下）极薄煤层（煤厚0.4m～0.8m）的恶劣地质条件下，适应性更强。二是解决了过去采煤机牵引部小牙箱和液压系统升温快、温度高，从而导致机械故障多的难题。该机最大牵引力可达12吨，牵引速度最高达3m/min，采煤推进度可加快10％～25％。三是装煤部箱体和截煤部箱体焊接为整体，增强了设备的稳固性和安全可靠性。极薄煤层综采特点1.该薄煤层采煤机在580mm的机面高度下，实现了机身厚度、过煤空间与机面高度三者的匹配布置,可保证机面高度<580mm；2.截割电机纵向固定于摇臂内，通过一级锥齿传动与一级行星机构将动力传递给滚筒。该传动系统输出扭矩大(可达11kN•m)，高速轴上设置离合器，操作方便、可靠。3.采煤机的传动系统特点:该薄煤层采煤机不但要保证在有限的空间内布置传动系统，还要求按等强度、等寿命原则设计零部件，并在装拆工艺上做到完善。极薄煤层机械化开采采煤机未来发展趋势

1234首先，进一步完善和提高交流变频调速牵引系统的可靠性，主要是完善和提高系统装置的抗振、散热和防潮等性能，让微机电气控制系统更加安全可靠。

其次，研发适合我国复杂地形的四象限运行的电牵引采煤机，也不能一味的追求大功率，要将重点放在适合中厚煤层的中等功率的电牵引采煤机，提高采煤的数量和效率。

第三，加大对延长整机及关键部件使用寿命的研究。开展高强度长寿命壳体的研究，大功率采煤机需满足整机2000万吨采煤量寿命的总体设计，这样才能使采煤机的使用寿命整体达到高水平，节约采煤成本，提高采煤效率。

第四，加大先进信号传输系统的研究。开发工作面远距离无线高速信号传输装置，解决采煤机工作影像高可靠实时传输的研究。让采煤机的工作更加智能化，提高工作效率。采煤机未来发展趋势

５67８第五，向小型化的采煤电器设备方向发展。由于采煤机的各个部件众多，因此，为了使用性更强，应在研发小型采煤机的技术上加大功夫。

第六，加大大功率采煤机的监测、诊断和控制系统的研究。采用机载计算机监测、故障诊断及自动控制系统，可以有效提高采煤机的安全可靠性，是保证采煤工作顺利、有序、高校进行的重要途径。

第七，适当的引用和借鉴是十分必要的。随着市场经济的不断发展和全球一体化进程的不断加快，国际间的技术交流也在不断深入。相互借鉴，实现共同发展，让我国的采煤机技术达到甚至超过世界先进水平。

随着采煤自动化的快速发展，未来开发的采煤机一定是高可靠性、高度自动化、具有很强适应性、能远程控制的产品。

一、概述综掘机是综合机械化掘进机的简称，是一种集合掘进、装岩、运煤甚至支护、钉道多种功能为一体的综合机械化设备。又简称掘进机，现应用较多的是悬壁式综合掘进机，（另一种为全断面掘进机是集机械、电气、液压和自动控制于一体的世界上公认的快速地下开挖工程最有效的大型高技术成套施工装备，全断面掘进机主要包括全断面岩石掘进机（也称为TBM）和全断面盾构机（一般称为盾构机）。是将掘进、移动、出碴和衬砌等多功能有机组合在一起的联合机组，融合了新材料、新工艺、液压、自动控制、信息、电子、电力、环保、人工智能、激光制导、遥测、遥感等高新技术。）一般使用综合机械化掘进之后，相比较打眼放炮的掘进工艺，可以将掘进进度增加5-10倍以上，但是由于截齿钢材的制约，现在综合机械化掘进仅仅在全煤巷道或相似全煤巷道发挥作用较好。悬臂式掘进机是煤矿掘进巷道常用设备,它的发展使得矿井巷道的掘进速度和效率大幅度提高,而我国目前的现状是综采设备的发展较快,综掘设备的发展相对较慢。我国掘进机的发展及趋势1国外掘进机发展状况自世界上第一台悬臂式掘进机于1947年在匈牙利诞生以来，已经历了半个多世纪。经过不断研究、试验、改进的掘进机，现已成为煤矿巷道掘进的主要设备。目前世界上生产掘进机的主要国家有奥地利、英国、德国、日本等，所生产的掘进机累计近万台，机型达100余种。国内煤炭大企业先后引进了德国WAV300、奥地利AHM105、英国MK3型重型悬臂式掘进机。这些公司的掘进机发展，基本上代表着国外悬臂式掘进机的技术现状。全岩巷重型悬臂式掘进机代表了岩巷掘进技术今后的发展方向。虽然三一重装推出了国内第一台EBZ200H型硬岩掘进机，但国产重型掘进机与国外先进设备的差距除总体性能参数偏低外，在基础研究方面也比较薄弱，适合我国煤矿地质条件的截割、装运及行走部载荷谱没有建立，没有完整的设计理论依据，计算机动态仿真等方面还处于空白；在元部件可靠性、控制技术、在截割方式、除尘系统等核心技术方面有较大差距。

悬臂式掘进机的发展概况国外掘进机经历了四个发展阶段

1234第一阶段：20世纪40年代末期～60年代中期。这个阶段，掘进机从无到有，形成了集切割、装运和行走为一体的结构雏形，主要用于软煤巷道掘进，机重15t左右。第二阶段：60年代中期～70年代末期。这一阶段是煤巷掘进机蓬勃发展时期，机重20～40t左右。代表机型有英国安德森公司的RH25、奥地利阿尔卑尼公司的AM50和日本三井三池公司的MRH—100等。第三阶段：70年代末期～80年代末期。这一阶段，半煤岩掘进机开始成熟，重型机大批涌现，煤巷掘进功能齐全，可靠性大幅度提高，机重50t左右英国多斯克公司的MKⅡB、LH1300等。。第四阶段：80年代后期至本世纪初。这一阶段重型机机重进一步增加，一般在70t以上，切割硬度100Mpa以上；掘进机采用了新技术，功能更加完善；计算机自控装置较成熟，掘进机正向岩巷进军。目前的掘进机已进入了机电一体化的自动控制截割的时代。

国外中型掘进机已日趋完善，其代表机型有英国多斯克公司的LH1300型号、德国保拉特公司的E200型、奥地利阿尔卑尼公司的AM75型、日本三井三池公司的S220型等。其切割功率在132～220kw之间，机重50～70t，经济切割的岩石硬度80Mpa，近期德国在研究开发切割硬度达100Mpa的掘进机。

国外代表机型

我国综掘机械化的应用始于20世纪70年代末，虽然起步较晚，发展相对缓慢，技术性、配套性较差，但综掘机械化在我国煤矿煤及半煤岩巷道的开拓中已得到了广泛的应用。经过30多年的努力，目前我国已经具有一定水平研究开发、生产制造掘进机的能力。已经开发出了20多种型号的掘进机机型，截割功率在30～200kw之间，并已初步形成系列产品，基本满足了国内市场的需求，结束了我国煤矿掘进机一直依靠进口的局面。同时，已有了必要的试验测试手段和基本技术标准，形成了一支有一定技术能力的研制队伍，积累了较为丰富的研制经验，为我国掘进机的发展奠定了扎实的基础。

我国悬臂式掘进机发展状况

我国设计生产掘进机的单位有煤科总院上海分院、太原分院、唐山分院以及淮南煤机厂、佳木斯煤机厂、三一重工集团、石家庄煤机厂、北方交重集团、南京晨光机器厂、内蒙二机厂等。主要机型有ELM型、EBJ型、EBZ型等。EBZ132、EBZ160型掘进机，是在分析了当前国内外掘进设备发展趋势，汲取了多种型号掘进机研制经验，与用户共同合作开发，以截割硬度≤f8、适应较大断面、高可靠性、快速掘进为主要特征的部分断面悬臂式重型掘进机。

我国悬臂式掘进机发展状况我国的悬臂式掘进机的发展主要经历了三个阶段

1234第一阶段:60年代初期到70年代末,这一阶段主要是以引进国外掘进机为主,掘进机的主要特点是:使用范围越来越广,切割能力逐步提高,有切割夹岩和过断层的能力。第二阶段:70年代末到80年代末,这一阶段,我国与国外合作生产了几种悬臂式掘进机并逐步地实现了国产化,这一阶段的特点是:可靠性较高,半煤岩巷的掘进技术已达到相当的水平;出现了重型机。第三阶段:由80年代末至今,重型机型大批出现,悬臂式掘进机的设计与制造水平已相当先进,可以根据矿井生产的不同要求实现部分个性化设计,这一阶段的代表机型较多,主要有EBH、EBZ型等。一些高新技术已用于机组的自动化控制并逐步发展全岩巷的掘进。经过三阶段的发展

,我国悬臂式掘进机的设计、生产、使用进入了一个较高的水平,已跨入了国际先进行列,可与国外的悬臂式掘进机媲美。

主要技术参数机重/t51.5总功率/kW250截割功率/kW160长/m9.8宽/m2.55高/m1.7卧底深度/mm250地隙/mm250接地比压/MPa0.14槽宽/mm610龙门高度/mm400EBZ160型掘进机主要技术参数与结构特点

EBZ160型掘进机

链速m/s-11.2链条规格18×64运输形式边双链刮板行走速度m/min－10～15接地长度m3.0防滑型式摩擦离合器制动履带板宽度/mm600泵站功率/kW90系统压力/MPa23油箱容积/L640供电电压/V1140隔爆型式隔爆兼本质安全型

1.截割功率的不断提高

为适应更大范围的截割条件,悬臂式掘进机的截割功率不断增大,由最初的100kW以下的轻型机型增加到现在的中型机型的132～200kW,重型机型可达200kW以上,掘进供电电压等级的升高也为大功率、长距离掘进提供了有利条件。截割功率的增加使可截割煤岩的抗压强度也随之增加,截割硬度可达100MPa以上,新型掘进机的切割头的转速普遍降低以增大扭矩,一般为20～30r/min,其切割力常达100～200kN。整机的功率配比合理是这一阶段发展的主线。

悬臂式掘进机的发展特点

2在行走、装载、截割设计方面的发展方向液压发展方向早期的悬臂式掘进机的装载机构和行走的传动绝大多数采用液压方式,这是因为装载时,大块的煤和矸石卡、绊造成对装载部的冲击；行走部要实现无级调速,便于调动并要有过载保护等功能以及节省安装空间的要求,而液压传动具有控制简单,易于实现自动化；操作简便省力,可以方便实现过载保护；易于实现无级调速,调速范围大；液压马达与电机相比质量轻、体积小等优点,可以满足装载、行走的要求。而那时的电气设备在使用可靠性、元器件的质量及性能上都较低,且元器件体积较大,不易实现上述的要求制约了它的发展,行走、装载甚至截割液压传动成为这一时期的主流发展方向。悬臂式掘进机的发展特点

电动发展方向液压传动方式虽然发展较快,但由于煤矿井下工作条件恶劣,粉尘大、空气潮湿,油脂极易被污染,对油脂污染很敏感的液压件易损坏；液压件成本高、故障诊断困难等原因而使其发展应用减缓,这一时期的电子技术的高速发展为电动发展提供了有利条件,大容量集成化、变频调速、PLC控制等一些新技术不断应用到掘进机的设计制造上,使得监控、监测的自动化程度极大提高。电子产品质量高、体积小、功能齐全的优势使电动发展加速,成为另一主要发展方向。液压与电动都有优、缺点,但随着科技的进步,它们的缺点在不断地被弥补、改进,目前悬臂式掘进机在电、液两方面发展速度很快,在装载、行走、截割方面都采用液压传动的如EBJ-160SH型等,也有全部采用电动方式的如AM-50型等,大多数的机型还是采用电液混合方式,总之这两种方式互相取长补短,在今后很长一段时间内将共同并存、相互融汇。悬臂式掘进机的发展特点

3电控系统的发展方向早期掘进机的控制、操作回路一般都通过操作安装在隔爆型主令箱上的按钮或手把开关来控制传统的交流中间继电器电路。随着控制技术的发展,操作回路逐渐以本安型的先导回路包括单回路和多回路来替代隔爆型主令箱,这也是适应各类保护传感器的应用和选型的需要,而可编程控制器PLC的应用更是使掘进机的控制技术和可靠性上了一个台阶。近年,体积小、功耗低、可靠性高的光电耦合元件作为隔离和转换器件在本安型控制先导回路中得到了广泛的应用并取得了良好的效果,体现了目前掘进机电控技术的发展趋势。此外,一些发达国家的掘进机电控系统,除完成常规的控制以外,还具有遥控、程控功能,增设掘进断面自动控制和掘进定向功能,使掘进机按预定方案作业,大大提高了其自动化程度和掘进效率,同国外相比,我国的电控技术仍有一定的差距:①基础元器件质量差;②电子保护插件内部元件质量差、电路设计有缺陷、抗干扰能力、抗震动性能差等造成插件工作不可靠;③电控箱设计水平制造工艺都远远落后于国外的产品;④电控箱抗震性能差。悬臂式掘进机的发展特点

4努力提高截割效率截割效率是悬臂式掘进机性能优劣的一个重要衡量参数,在掘进截割机理没有发生实质的突破时,它在很大程度上取决于截割头性能的优劣,所以很多的设计仍着眼于截割头性能的改进和优化设计。主要是截割头形式的改变和截齿合理排列及性能的提高。悬臂式掘进机的截割头最早是纵向圆锥形的,西德和奥地利发展了横向双锥形,这两种截割头的布置方式较为普遍,当然还有一些特殊的截割头形式,如圆柱滚筒形。纵轴式截割头的优点是截割较深,截割效率高;缺点是稳定性差,装运效果差。横轴式截割头的优点是稳定性好,装载效果好；缺点是:在进刀时其截割方向几乎与其推进方向重合,所以必须给予较大的推进力,这就需要相应增加行走功率,而且截割深度最大不能超过2/3截头直径,截割深度较小,截割时的粉尘大再加上其内喷雾布置比较复杂,灭尘效果不好。悬臂式掘进机的发展特点

4提高机组的稳定性并实现矮型化以适应小断面巷道掘进的需要提高机组稳定性的有效方法主要有两种:增加机组重量和降低机组高度。新机型的重量都较过去有很大的增加,并且为了适应岩巷的掘进也必须增大自重。在增加自重的同时,新机型在设计上还尽量实现简化和紧凑化,降低机组高度,这一方面可以降低机组的重心,增加稳定性;另一方面也是为了适应低矮巷道的掘进。随着我国低矮煤层的开发,矮型化机组的应用前景还是十分好的。矮型机组的另一个优点是可以充分利用节省出来的空间进行工作面内除尘器的布置,降低粉尘浓度。悬臂式掘进机的发展特点

悬臂式掘进机发展速度虽然很快,并且技术成熟,但随着煤矿生产工艺的改进,高产、高效矿井的建设,它已不能满足需要,主要表现在以下几方面。1)锚杆支护的成功推广应用提高了巷道支护的可靠性,目前存在掘进、支护不能同步作业,据统计,巷道支护约占用40%～50%的掘进作业时间,这就使得掘进机的开机率大大降低,不能有效提高掘进速度。2)现有机型偏向于中、重型,虽然有些掘进机实现了矮型化设计,但整体尺寸仍不能有效缩减,对低矮巷道的适应性还较差。3)内喷雾除尘系统使用的可靠性和适应性较差,而外置机载除尘系统还比较困难。悬臂式掘进机目前存在问题

4)使用元部件的可靠性还不高,不能适应截割硬煤岩产生的震动及井下恶劣的工作条件。5)对于提高截割效率方面的设计和设备配套还不完善。6)电子元器件的选型面窄、电子保护插件的可靠性不高。电控技术还不能适应通用性、灵活性、可扩展性、准确性及响应速度快速的需要。7）由于综掘机的操作，只能近距离开挖，在瓦斯突出严重的掘进工作面受制约较大。8）全断面硬岩掘进，发展的效果和进展情况较慢，掘进成本较高。9）目前还没找到实现掘进机远程控制较好的方法。悬臂式掘进机目前存在问题

1更加全面的功能与完善的前后配套为适合各种条件要求以及加快掘进速度,提高截割效率,悬臂式掘进机将会逐步发展掘锚一体化、截割硬度更高、适应各种断面、适应坡度范围更广的机型,并会完善前后配套的转载、装运等设备,实现集约化功能,进一步发挥其效能,提高劳动生产率。悬臂式掘进机的发展趋势2自动控制技术的发展悬臂式掘进机的自动控制包括截割断面轮廓尺寸的监控、机组运行状况的监测和故障的自动诊断、各种功率的自动调节、遥控操作等。要实现自动控制功能,在电控技术上必须将声控、光控、微机处理数据等先进技术融合在一起,实现电控技术整体先进、准确、可靠。

3提高元部件的可靠性和寿命现在新机型的关键元部件大都选用国外的知名品牌,这虽然可提高整机的性能,但使得国产机型在元部件的配置上高低不一、质量不等,为使用、维护和更新机型带来了许多困难,随着我国在掘进机元部件研究上的突破,这种状况会很快改变。悬臂式掘进机的发展趋势4个性化开发机型煤矿在开采过程中会碰到各种不同的生产条件,如煤层变化、水、瓦斯、煤岩硬度不一等,这些特殊的情况必然要求机组具有不同的功能和整体参数的合理匹配,今后的机型将会根据不同的要求进行不同的性能配置,实现设计和制造个性化和多元化。

结语悬臂式掘进机今后发展方向是逐渐扩大其对煤、煤岩、岩石等不同硬度和各种地质条件的适应能力,提高掘进效率,最终实现掘进作业的完全机械化、自动化和无人控制。随着科学技术的不断进步,对这些课题的研究将会越来越深入,难点将会逐渐解决,系统将会更为完善,新的机种和机型也将会不断出现。悬臂式掘进机的发展趋势

数字矿山也称智能矿山,是建立在矿山数字化基础上能够完成矿山企业所有信息的精准适时采集、网络化传输、规范化集成、可视化展现、自动化操作和智能化服务的数字化智慧体。数字矿山简介

数字化基础:把矿山的所有内容处理成现代计算机可以接受、储存、拷贝、加工和网络传输的数字信息,并保证信息的完整性。2)精准适时采集:能准确地采集到任何地点、任何时间所需要的安全、生产和管理等信息,并保证信息的及时性。3)网络化传输:所有信息包括实时数据、多媒体数据和管理数据可以通过局域网和广域网进行准时、可靠、安全的传输,必要的数据要保证时钟同步。4)规范化集成:通过标准的数据格式、开放的通信协议和统一的管理规范所定义的数据仓库实现各种应用中信息的互连互通。数字矿山简介

5)可视化展现:对于数据仓库中的所有信息和模型均可用多维地理信息系统技术、虚拟现实技术、模拟仿真技术、多媒体技术和可视化分析技术进行表达和展现,实现透明管理。6)自动化操作:对于主要生产执行环节、监听监视环节、时限性强、准确度高的环节以及环境恶劣、易疲劳环节实现操作自动化或无人化。7)智能化服务:在一些诸如危险辨识、灾害预警、事故报警、方案设计、计划编制、过程控制、经济分析、调度优化等方面提供智能化工具和综合决策支持,最大限度地降低脑力劳动强度,避免人为决策失误。8)数字化智慧体有2层含义:①通过数字化再造使整个矿山具有自我分析能力和决策能力,使矿山的人、机、环境处在高度协调的统一体中运行;②通过不断地收集、学习和浓缩相关专家的最新知识,使数字矿山的神经中枢具有众多专家集体决策的能力。数字矿山简介

总的来说数字矿山，就是通过射频识别（RFID）、红外感应器、全球定位系统、激光扫描器等信息传感设备，按约定的协议，把任何物品与互联网连接起来进行信息交换和通信，以实现智能化识别、定位、跟踪、监控和管理的一种网络。数字矿山就是“感知矿山”。数字矿山的核心和基础仍然是互联网，是在互联网基础上的延伸和扩展的网络；其用户端延伸和扩展到了任何物品与物品之间，进行信息交换和通信。数字矿山简介

综合自动化网络系统选择工业以太网GEPON千兆无源光网络基于多业务的MCTP矿井综合自动化

基于三层的系统体系架构1、管理层（以太网）2、控制层（冗余工业以太环网）3、设备层（现场总线）矿井综合自动化

系统组成:信息层

冗余的数据库服务器Web服务器视频服务器（发布、转发）OA服务器系统组成:控制层

多个冗余工业子环网冗余管控服务器专业级的控制工作站大屏幕控制器各子系统工作站系统组成:设备层

矿井生产自动化子系统设备矿井安全监测监控子系统设备矿井调度通信子系统设备专用的监控设备等等井下隔爆兼本安环网接入器

核心为千兆工业环网交换机，所有端口均进行安全隔离，同时另加多路RS485/232转换接口，接入形式多样。内置不间断电源，外部电网停放电后可工作2小时。建设方法及要求（一）分级建设。矿井建设煤矿生产综合信息化自动化系统，为矿井生产安全服务；各子公司建设生产综合信息化系统，能监控所属各矿井生产安全主要情况；川煤集团公司建设生产综合信息化系统，能监控各子公司生产安全主要情况。川煤集团关于煤矿综合信息化自动化建设的指导意见系统功能要求。1、各系统和各级所用设备、软件、接口、网络必须高度融合，三级系统统一标准（集团负责统一硬件接口，统一软件接口和协议）。2、冗余布线，所有巷道全布线，互联互通，各独立生产系统、安全系统必须与控制中心高度融合，各关联系统之间高度融合。3、必要功能必须与系统高度融合，独立系统必须方便监控，设置状态参数显示、故障显示、报警、紧急停车、手动操作等功能，控制中心主要设置自动更新、自动存储