煤礦無軌和輸送機(jī)運(yùn)輸設(shè)備的現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢

郝麗婭

（中煤科工集團(tuán)南京設(shè)計(jì)研究院，江蘇 南京210031）

煤礦生產(chǎn)過程中，井下運(yùn)輸是非常重要的環(huán)節(jié)，不僅需要效率，更要注重安全。隨著科學(xué)技術(shù)的日新月異，煤礦機(jī)械化水平有了一定程度的提升，伴隨著新型的運(yùn)輸設(shè)備的不斷出現(xiàn)，可以明確的看出，煤礦井下運(yùn)輸設(shè)備的進(jìn)步標(biāo)志著煤礦技術(shù)的前進(jìn)。目前，煤礦井下運(yùn)輸系統(tǒng)以及設(shè)備有：無軌輔助運(yùn)輸設(shè)備、無極繩絞車、帶式輸送機(jī)、刮板輸送機(jī)等。本文主要針對煤礦無軌及輸送機(jī)運(yùn)輸設(shè)備的現(xiàn)狀以及發(fā)展趨勢進(jìn)行深入分析。

1 無軌運(yùn)輸裝備現(xiàn)狀以及發(fā)展趨勢

1.1 無軌膠輪輔助運(yùn)輸設(shè)備的現(xiàn)狀

經(jīng)過幾十年的研究、學(xué)習(xí)，我國煤礦無軌輔助運(yùn)輸設(shè)備的研制水平有了一定程度的提高。20世紀(jì)90年代初期，部分大型礦區(qū)開始引進(jìn)成套無軌膠輪運(yùn)輸設(shè)備，有效地提升了礦井生產(chǎn)效率。與此同時，相關(guān)研究院在研究的過程中逐漸與大型煤炭企業(yè)進(jìn)行合作，不斷學(xué)習(xí)外國的先進(jìn)技術(shù)，進(jìn)行深入研究，研究出了20多種型號的柴油機(jī)無軌膠輪輔助運(yùn)輸車輛，其性能均能達(dá)到國際先進(jìn)水準(zhǔn)。目前，許多大型煤炭企業(yè)都在積極探索無軌膠輪輔助運(yùn)輸?shù)目赡苄裕瑹o軌膠輪輔助運(yùn)輸不僅能有效提升效率，而且能提升安全性，能在井下靈活面對很多情況，其優(yōu)越性不可忽視，務(wù)必需要得到重視。但是，實(shí)際情況來看，整個水平還處于較低的位置，特別是重型車輛，如果與國際先進(jìn)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)來對比，還存在一定程度的差距。

主要體現(xiàn)在以下幾個方面：

（1）關(guān)于煤礦無軌輔助運(yùn)輸設(shè)備的基礎(chǔ)研究相對薄弱，關(guān)于這方面的研究標(biāo)準(zhǔn)還處于初期階段，即使到現(xiàn)在，都還沒有真正構(gòu)建起一套完整的防爆體系以及理論依據(jù)。

（2）煤礦無軌輔助運(yùn)輸設(shè)備在發(fā)動機(jī)、變矩器以及橋等關(guān)鍵部件的可靠性研究無法達(dá)到國際先進(jìn)水準(zhǔn)，并且存在很大的差距。

（3）沒有真正掌握到煤礦無軌輔助運(yùn)輸設(shè)備的核心技術(shù)。

（4）無軌輔助運(yùn)輸設(shè)備在自動化、信息化程度方面依然沒有達(dá)到應(yīng)有的標(biāo)準(zhǔn)，實(shí)際使用中，無法發(fā)揮其應(yīng)有的功效。

（5）在檢驗(yàn)方式、檢驗(yàn)技術(shù)以及檢驗(yàn)設(shè)備方面與現(xiàn)代化標(biāo)準(zhǔn)還有一定的差距，無法滿足規(guī)模化生產(chǎn)的需求。

1.2 礦井無軌膠輪輔助運(yùn)輸設(shè)備的發(fā)展趨勢

從礦井無軌膠輪輔助運(yùn)輸系統(tǒng)的特點(diǎn)來看，目前只能應(yīng)用于水平與傾角在12°以下的煤層作業(yè)環(huán)境中。根據(jù)我國煤礦地質(zhì)的大致條件，我國有三成以上的煤礦都能采用無軌膠輪輔助運(yùn)輸系統(tǒng)，所以，會有較大的研究空間與市場需求。目前，研究的主要任務(wù)是：針對現(xiàn)有的無軌膠輪車的性能與可靠性進(jìn)行完善與改進(jìn)，重點(diǎn)研究對象逐漸轉(zhuǎn)移到大中型多功能車、重型鏟運(yùn)車等運(yùn)輸機(jī)械方面；針對防爆柴油機(jī)膠輪車的性能進(jìn)行不斷完善，不斷開發(fā)新型產(chǎn)品，尤其是需要加大對蓄電池方面的研究力度，從而提升動力車輛的作業(yè)效率。堅(jiān)持從實(shí)際情況出發(fā)，研發(fā)適用于大型設(shè)備運(yùn)輸?shù)穆膸綗o軌運(yùn)輸機(jī)械。總的來看，無軌輔助運(yùn)輸機(jī)械設(shè)備的發(fā)展前景要注重多樣化發(fā)展，產(chǎn)品要有針對性，功能要全面。

2 帶式輸送機(jī)的現(xiàn)狀以及發(fā)展趨勢

2.1 帶式運(yùn)輸機(jī)的發(fā)展現(xiàn)狀

帶式運(yùn)輸機(jī)的優(yōu)勢在于運(yùn)輸量大、運(yùn)輸距離較長，能有效實(shí)現(xiàn)持續(xù)運(yùn)輸，并且具有較高的可靠性，尤其是可以實(shí)現(xiàn)集中自動化控制。因此，煤炭生產(chǎn)是離不開帶式輸送機(jī)的。20世紀(jì)90年代初期，相關(guān)研究部門及人員在不斷地努力下，通過引進(jìn)、消化吸收國際先進(jìn)技術(shù)，研制出的帶式運(yùn)輸機(jī)的功能能有效滿足當(dāng)時煤礦井下運(yùn)輸?shù)囊蟆１?為目前我國帶式輸送機(jī)的常用機(jī)型以及重要參數(shù)性能。

表1 帶式輸送機(jī)的常用機(jī)型以及重要參數(shù)以及性能

根據(jù)表1得知，帶式輸送機(jī)的機(jī)型是非常多的，尤其在技術(shù)性能方面需要得到提升，在最近幾年，各大科研機(jī)構(gòu)與設(shè)計(jì)部門充分利用動態(tài)分析的方法來研究帶式輸送機(jī)的啟動性能，運(yùn)用智能化控制技術(shù)等等開發(fā)出關(guān)鍵設(shè)備的新產(chǎn)品，從而成功研制了多種軟啟動與制動裝置以及可編程電控裝置，有效提升了帶式運(yùn)輸機(jī)的啟動性能，充分發(fā)揮帶式輸送機(jī)系統(tǒng)自動化的功能。

2.2 帶式輸送機(jī)的發(fā)展趨勢

目前，煤礦井下帶式輸送技術(shù)有了一定的成果，與國際先進(jìn)機(jī)型標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行對比，我國的機(jī)型大部分都屬于偏小型，在4m／s帶速以下，設(shè)計(jì)過程中主要采用靜態(tài)設(shè)計(jì)的方式，關(guān)于帶式輸送機(jī)的動態(tài)運(yùn)行狀態(tài)則沒有進(jìn)行深入考慮與研究，導(dǎo)致成本加大，運(yùn)行效率低，缺乏可靠性。為了不斷適應(yīng)時代的發(fā)展，就必須要提升我國帶式輸送機(jī)的制造水平。因此，需要有這樣的發(fā)展趨勢：

（1）加強(qiáng)設(shè)計(jì)能力。帶式輸送機(jī)設(shè)計(jì)過程中一定要突破靜態(tài)設(shè)計(jì)法的瓶頸，要將其動態(tài)運(yùn)行方式充分考慮進(jìn)去，從而深入研究。

（2）特殊機(jī)型的開發(fā)。我國地大物博，各個地區(qū)的煤礦地質(zhì)條件必然存在一定的差異性，因此，要根據(jù)實(shí)際情況來對特殊機(jī)型進(jìn)行開發(fā)，這樣才能滿足不同地區(qū)的不同要求。

（3）制造質(zhì)量的保障。煤礦工作環(huán)境十分惡劣，對于運(yùn)輸機(jī)械的要求也非常高。因此，帶式輸送機(jī)的質(zhì)量以及可靠性是非常重要的，在設(shè)計(jì)過程中應(yīng)該堅(jiān)持以質(zhì)量第一為原則，以安全為基礎(chǔ)提升運(yùn)行效率以及可靠性。

（4）自動化水平的加強(qiáng)。帶式輸送機(jī)設(shè)計(jì)過程中充分運(yùn)用動態(tài)性分析技術(shù)、下運(yùn)制動技術(shù)、中間驅(qū)動技術(shù)、可控制啟動技術(shù)等等，方可將自動化水平進(jìn)行有效的提升，最大限度保障其可靠性，在實(shí)際的環(huán)境中穩(wěn)定運(yùn)行。

3 刮板式輸送機(jī)的現(xiàn)狀以及發(fā)展趨勢

刮板輸送機(jī)是煤礦工作過程中的關(guān)鍵設(shè)備，不僅能運(yùn)煤，并且有為采煤機(jī)的運(yùn)行軌道、液壓支架的推移支點(diǎn)的作用。由此可見，刮板運(yùn)輸機(jī)的穩(wěn)定性、安全性以及可靠性與煤炭穩(wěn)定生產(chǎn)有著緊密的關(guān)系。

3.1 刮板輸送機(jī)發(fā)展現(xiàn)狀

最近幾十年，隨著機(jī)械化的不斷普及，煤礦開采技術(shù)與機(jī)械設(shè)備得到了快速地發(fā)展，為了更好的適應(yīng)市場的需要，我國相關(guān)研究院與各大煤炭機(jī)械生產(chǎn)廠家合作，不斷開發(fā)出一些新型的刮板輸送機(jī)，并逐漸形成多功能、多結(jié)構(gòu)類型、多系列的刮板輸送機(jī)產(chǎn)品，尤其是自動性能上有了很大程度的提升。為煤礦綜采機(jī)械化水平的提高與企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益的增長發(fā)揮了重要的推動作用。我國目前刮板輸送機(jī)產(chǎn)品呈現(xiàn)出品種形式多樣化、結(jié)構(gòu)多元化、產(chǎn)品配置多類化的情況。

（1）結(jié)構(gòu)多樣化。設(shè)計(jì)單位根據(jù)國家相關(guān)部門提供的煤炭生產(chǎn)實(shí)際需要情況，再通過對市場的研究，不斷完善與改進(jìn)輸送機(jī)的結(jié)構(gòu)。傳統(tǒng)的刮板輸送機(jī)中部槽的結(jié)構(gòu)通常是單一的檔、鏟板結(jié)構(gòu)，隨著不斷地改進(jìn)與完善，逐漸設(shè)計(jì)形成了整體焊接結(jié)構(gòu)、框架結(jié)構(gòu)、C型槽結(jié)構(gòu)等多樣化形式的刮板輸送機(jī)中部槽結(jié)構(gòu)。

（2）刮板輸送機(jī)品種形式的多樣化。由于市場需求的不同，生產(chǎn)廠家與設(shè)計(jì)部門共同開發(fā)了各種系列的刮板輸送機(jī)，由于啟動方式存在差異性，還分為閥控充液式液力偶合器啟動、可控GST啟動傳輸系統(tǒng)與交流電機(jī)變頻調(diào)速啟動；根據(jù)實(shí)際的槽寬可以劃分為630、730、765、800、830、960、1000、1200系列；基于緊鏈方式的差異性可以劃分為自動緊鏈系統(tǒng)與手動緊鏈系統(tǒng)；另外，還可以根據(jù)裝機(jī)功率劃分系列。

（3）產(chǎn)品配置的多樣化。在刮板輸送機(jī)設(shè)備啟動當(dāng)中充分應(yīng)用了調(diào)速偶合器、限矩摩擦離合器、液力偶合器等多種軟啟動技術(shù)；并且充分應(yīng)用自動伸縮機(jī)尾、液壓鏈條自動張緊等機(jī)電一體化技術(shù)到刮板輸送機(jī)自動化生產(chǎn)控制當(dāng)中，尤其在過載保護(hù)過程中起到了實(shí)質(zhì)性的作用；在刮板輸送機(jī)運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)測過程中應(yīng)用溫度、速度、張緊力等監(jiān)控裝置，及時發(fā)現(xiàn)問題并第一時間解決。

3.2 刮板輸送機(jī)的發(fā)展趨勢

目前，我國存在的刮板輸送機(jī)產(chǎn)品相對豐富，中小型的刮板輸送機(jī)能充分滿足小型煤礦開采的需要，但是針對高端產(chǎn)品與技術(shù)開發(fā)方面來說，特別是其中的關(guān)鍵部件的自動化與可靠性還是與現(xiàn)代化標(biāo)準(zhǔn)存在較大的差距。例如：軟啟動裝置、過載保護(hù)裝置以及鏈條自動張緊裝置，這些技術(shù)屬于高新技術(shù)，目前，我國研究與生產(chǎn)還需要進(jìn)一步地努力開發(fā)，才能更好地提升刮板輸送機(jī)機(jī)電一體化控制質(zhì)量。其發(fā)展趨勢如下：

（1）設(shè)備要趨向于自動化。刮板輸送機(jī)自動化是根據(jù)刮板輸送機(jī)啟動到運(yùn)行過程中的負(fù)載情況，從而實(shí)現(xiàn)自動調(diào)整輸送機(jī)運(yùn)行參數(shù)的目標(biāo)，做好自我控制，最大限度保障機(jī)械設(shè)備的安全以及穩(wěn)定運(yùn)行，最終將運(yùn)輸機(jī)械設(shè)備的性能充分發(fā)揮出來，提高煤炭開采的生產(chǎn)效率。還可以通過液壓支架、采煤機(jī)以及刮板輸送機(jī)的聯(lián)合作業(yè)，實(shí)現(xiàn)無人操作的自動化開采。

（2）設(shè)備重型化。設(shè)備重型化是煤炭集約化生產(chǎn)、高強(qiáng)度開采以及單機(jī)單采不斷提升的要求，是控制成本、提升生產(chǎn)效率的主要方式。未來煤炭企業(yè)的發(fā)展，一礦一面、一個采區(qū)、一條生產(chǎn)線的煤炭開采區(qū)會越來越多，工作長度會提升到300m以上，所以，重型化設(shè)備必然是未來煤炭開采機(jī)械設(shè)備發(fā)展的主要方向。

（3）設(shè)備智能化。刮板輸送機(jī)智能化生產(chǎn)是需要通過傳感器以及監(jiān)控設(shè)備等等，對正在運(yùn)行的設(shè)備進(jìn)行監(jiān)控，實(shí)現(xiàn)及時檢查開采情況的目標(biāo)，并通過專家故障診斷的數(shù)據(jù)庫來對出現(xiàn)的故障進(jìn)行分析，從而明確故障原因，及時消除安全隱患。尤其是對運(yùn)行狀況的預(yù)測功能，能有效將部分事故維修轉(zhuǎn)化為事前維修。

總之，隨著煤炭科技工作者的不斷努力，堅(jiān)持長期對技術(shù)的開發(fā)創(chuàng)新，有效推動了我國煤炭開采事業(yè)的發(fā)展，尤其是無軌輔助運(yùn)輸設(shè)備、帶式輸送機(jī)設(shè)備以及刮板輸送機(jī)方面的開發(fā)與應(yīng)用得到了前所未有的進(jìn)步。在未來的發(fā)展中，還需要對各大機(jī)械設(shè)備的關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行深入研究，要善于借鑒國際先進(jìn)經(jīng)驗(yàn)，引進(jìn)、消化，再根據(jù)我國煤炭開發(fā)的實(shí)際情況，研制出符合現(xiàn)代化標(biāo)準(zhǔn)的煤炭井下運(yùn)輸設(shè)備。

〔1〕趙昱東.地下無軌礦山輔助設(shè)備（車輛）綜述 〔J〕.礦山快報，2007，22（2）：4－7.

〔2〕張宏富.帶式輸送機(jī)發(fā)展方向的研究〔J〕.能源技術(shù)與管理，2006，（1）：49－51.

〔3〕蔣衛(wèi)良，韓 東.我國煤礦帶式輸送機(jī)現(xiàn)狀發(fā)展趨勢 〔J〕.煤礦機(jī)電，2008，（1）：1－6.