国民经济“十一五”计划的全面完成，导致经济发展的主导行业——能源行业需求大幅增长。我国煤炭开发投资剧增，矿山规模不断扩大，生产效率迅速提高。近10年来，我国煤炭产量平均年增长率为13%，2010年的总产量已达32.4亿t，约占世界产量的48%。“十一五”期间，我国能源消耗总量同比增长118%；其中煤炭消耗量在一次能源生产中约占73%，我国已成为名副其实的煤炭生产和煤炭消费大国。
煤炭开采的高速发展，促进了煤矿装备的技术经济发展，特别是在井下煤矿综采设备的使用和研发方面取得了较大进展。从装备水平看，国产煤矿装备在可靠性、智能化和信息化等方面虽然还落后于国际先进水平，但在近几年不断提高、不断总结，在装备研发、设计、制造及调试等环节都已获得显著突破，缩短了与先进国家的差距。
煤机技术现状及发展趋势采煤机、刮板输送机、掘进机和液压支架(俗称“三机一架”)是井下煤矿采煤工作面的主要生产设备。它们的技术装备水平，直接关系着生产效率和安全环保，是煤矿装备发展的核心问题。业内已形成共识，井下煤矿综采工艺及其设备是企业实现高产高效和安全环保的最给力手段；世界主要产煤国家都在不断增大井下煤矿综采生产的比例。目前俄罗斯是85.9%，波兰是92.3%，而美国、英国、德国、日本都在98%以上。但我国井下煤矿综采比例还较低，国有煤矿的综采比例仅为52.5%，地方煤矿更低一些；
据统计，按照全国井下煤矿的总产量计算，综采产煤量只占28%左右。这种落后的生产技术水平，与世界产煤大国极不相称。近几年，行内企业审时度势，找出差距，综采设备正在朝着成套化、大型化、机电一体化的方向大步前进。
采煤机
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，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。
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。
“十二五”期间，我国要根据综采设备配套规格要求，合理增大采煤机的装机总功率，大幅提高牵引力(大于1200kN)和牵引速度(大于29m/min)。加快移架速度，支架随机支护，缩短顶板“空顶时间”，为增大支架步距和滚筒截深创造条件。完善和改进截割滚筒。增大截割深度，相应提高滚筒轴、轴承和摇臂等构件强度，齿轮、轴及轴承的使用寿命应超过30000h。加速开发难采煤层需要的机型。监控保护系统向智能化发展。新型的电牵引采煤机，应具有基于微处理机的监测保护系统，可实现交互式人机对话、无线电随机控制、远程控制、工况自行监测及状态显示、故障诊断及预警、数据采集存储及传输等多种功能，以保证采煤机滚筒沿工作面煤层自动调节采高，并具有最低维修工作量和最高利用率，始终处于最佳工况。
刮板输送机
在综采设备系统中，刮板输送机不但是采煤工作面担负运煤的运输设备，还是采煤机的运行轨道和液压支架的移动支点。在综采设备的运行过程中，还要悬挂工作设备的电缆、水管及信号网线等。所以，刮板输送机是否稳定可靠和高效运行，直接影响着煤矿企业的生产能力和经济效益。
目前国内研制的刮板输送机主要有双边链、双中链和单条链3种；在重型刮板输送机上，多数采用双边链结构型式。刮板输送机中部槽结构已由传统的挡板结构改进成框架结构、C型槽结构或整体焊接结构，中板厚度为45～50mm。大功率和大运量的刮板输送机，中部槽的两侧槽帮分别与挡、铲板铸成一体，再采用高强度无螺栓连接。在中部槽上配有造侧开口槽，不但简化了维护检修，并可与多种采煤机、掩护式液压支架配套使用。
近年来，随着矿业装备技术的不断进步，一些新技术也已不断地应用于刮板输送机。例如将液力耦合器、限矩摩擦离合器、调速耦合器等软起动技术用于设备的过载保护；将液压紧链器、自动伸缩机尾等“机电一体化”技术用于设备的自动化控制；而且，针对速度、温度、电流及探伤等现代监控检测装置也在不断地用于刮板输送机。目前国内生产的刮板输送机，已普遍采用新结构、新工艺和新材料，使产品不断更新，技术性能日趋完善，可靠性和使用寿命显著提高。
掘进机
经过10余年的引进消化、鉴别吸收和积极自主研发，我国已形成年产1000～1200台掘进机整机制造能力，根据不同煤矿的地质条件和回采工艺特点，研制出20多种机型，其截割功率从30～200kW，已形成系列化产品。特别是近几年研制的以EBJ-160TP型掘进机为代表的换代机型，可满足煤巷和半煤巷掘进作业要求。它以中型和重型设备为主，可截割的岩石硬度为f6～f12，截割功率在160～170kW范围，整机重量为35～36t。随着岩巷掘进工艺技术的发展，重型悬臂式大断面岩巷掘进机也已研制成功。例如，EBH315型掘进机，其截割功率可达315～320kW，最大截割断面为38～40㎡，截割破岩压力可达100～120MPa，其主要技术指标均已接近世界先进水平。
液压支架
目前，我国井下煤矿液压支架的品种和类型比较齐全，基本能够满足不同地区不同地质条件的煤矿生产需求。最大液压支架的支护高度已超过7m，中心距为2m；最大工作阻力为13000kN，支护强度为1.0～1.1MPa，多数为两柱和四柱掩护式；支架工作寿命循环次数超过35000次；快速移架的液压系统已将支架完成“降、移、升”循环时间缩短至10～12s；可满足采煤机截深800～1000mm的工作需求。
国内生产的中厚煤层液压支架，其设计制造技术已经比较成熟；具有整体顶梁简化结构、较大工作阻力、可靠性和电液控制性能较好等特点。特别是对于中厚煤层倾角超过35°和大采高的长壁采煤工艺，其综采装备技术已经处于世界领先地位。对于“工作面端头与平巷的超前支护”这一回采难题，我国现已开发了多种型式的端头液压支架和平巷超前支架，实现了工作面端头平巷的超前机械化支护。
应该可以看到，“三机一架”在井下煤矿采场实施综采工艺，是一项复杂的系统工程。所有相关设备的布置和运行，都是相互联系和相互制约的，单靠某一设备的“结构先进性能好”(子系统优化)，并不能获得工作面综采工艺(整体系统)的优化状态。只有“截割煤层快-煤流输送及时-移架推槽迅速-煤巷掘进超前”，才能使煤矿的综采工艺实现高效高产。所以，综采工艺要求井下煤机必须是“三机一架”齐步前进，以系统工程的观点指导煤机装备制造业的发展壮大。
市场容量分析
由于国民经济发展对能源的大量需求和政府对煤炭生产的高度重视，煤机装备制造业和产品市场正面临着难得的发展机遇。“十二五”期间，地方中小煤矿的整合、国有煤矿的集团化，将会给煤机装备制造业壮大和国内外市场开拓带来黄金发展时期。
“十一五”期间，煤炭消耗量在能源生产中占73%以上。未来5年国民经济发展对煤炭的需求仍是大幅增长态势，预计产量同比增长25%，至2015年煤炭年产量将接近40亿t。据勘查统计，我国煤炭保有储量为9950亿t，其中65%需以井下开采进行生产，因此大力发展井下煤矿装备是“必然趋势”；而高效综采设备研制更是位居首位。目前全国在用采煤设备为1300多套，刮板输送机近40万m，液压支架20多万架，煤(岩)巷掘进设备900多套。
“十二五”期间，预计平均每年需求采煤设备180～220套，刮板输送机6万～8万m，液压支架2万～3万架，掘进设备110～120套。全国煤机年产值将达到1500亿～1600亿元。
“十二五”期间新增可采煤炭资源430亿t，以山西、陕西、内蒙、新疆、河南、河北、山东和安徽为重点区域，将建成现代化矿井140个，其中深井煤矿16座。新建煤矿投资预计增加12%，实现投资总额可达3000亿元，其中设备投资为1000多亿元；在井下煤矿，综采设备(三机一架)无疑是投资重点。
另外，为了提升井下煤矿的生产能力和煤炭产量，必须加速实现煤炭企业现代化。近几年将把井下煤矿的100个普采工作面升格为高档普采工作面；把100个高档普采工作面升格为综采工作面。所涉及的技改项目，均总需投资150亿～160亿元，这样大型煤矿的机械化程度需达到95%，中型煤矿的机械化程度要达到85%。全国将建成10个年产1亿t的特大型煤炭企业；建成10个年产5000万t的大型煤炭企业；建成30个年产1000万t的大中型煤炭企业。这些企业的煤炭产量将占全国总产量的90%以上，届时将带来极大的煤机需求。
煤炭企业生产是我国的支柱产业之一，先进的矿业装备是实现煤矿高效高产的重要手段。因此，政府制订了大力发展煤矿装备制造业的基本政策。这一举措是与我国成为经济大国和经济强国密不可分的。政府对煤炭生产和矿业装备制造业的支持，只会加强，不会减弱。煤矿设备技术发展和产品市场开拓，具有广阔的空间。煤炭生产企业和矿业装备制造行业均应抓住这一机遇，审时度势，科学发展，制订可行规划，去争取更大的经济效益和社会效益。 |
