在煤炭資源開采領域,隨著技術的不斷進步,短壁機械化成套裝備發(fā)揮著愈發(fā)重要的作用,梭車作為其中關鍵的運輸設備,其發(fā)展狀況直接影響著煤炭開采的效率與效益。近年來,我國在短壁機械化成套裝備研發(fā)與應用上取得顯著成果,梭車等設備的技術水平不斷提升,但同時也面臨著諸多挑戰(zhàn)與機遇,深入探究其現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢,對推動煤炭工業(yè)高質(zhì)量發(fā)展意義重大。
以連續(xù)采煤機為主的短壁機械化成套裝備是集機、電、液為一體的自移式設備,具備 “即采即退”、機動靈活的特點,配套方式會依據(jù)地質(zhì)條件靈活調(diào)整。目前,我國典型的短壁機械化成套裝備配套中,梭車在間斷運輸工藝里占據(jù)重要地位。間斷運輸工藝通常配置 2 臺梭車(運煤車)和 1 臺給料破碎機,同時還有連續(xù)運輸系統(tǒng) 1 套;連續(xù)、間斷運輸工藝則包含 1 臺連續(xù)采煤機、1 臺帶式輸送機、1 臺錨桿鉆車、1 臺鏟車以及 2 臺行走支架。
“十一五” 期間,通過相關項目攻關,我國成功研制出一系列具有自主知識產(chǎn)權的短壁機械化裝備。其中,SC15/182 型梭車最大載質(zhì)量 15t,卸載時間 45s,回轉內(nèi)徑 3.0m,回轉外徑 6.8m,爬坡角度 6°。這套裝備設計起點較高,部分設備性能優(yōu)于進口同類產(chǎn)品,已在多個礦區(qū)推廣應用 20 余臺(套),生產(chǎn)能力可達 80 萬 - 120 萬 t/a,平均全員工效 77.6t / 工。
短壁工作面復雜的地質(zhì)條件、狹小的空間以及頻繁的設備調(diào)動等因素,給短壁機械化成套裝備關鍵技術攻關帶來巨大挑戰(zhàn),梭車相關技術也在不斷發(fā)展與完善。
在行走技術方面,由于短壁工作面空間受限且設備調(diào)動頻繁,連續(xù)采煤機需要具備調(diào)速范圍廣、啟動轉矩大、能頻繁啟停的履帶行走裝置,梭車則要求有轉彎半徑小、重載啟動能力強的行走系統(tǒng)。我國已攻克直接千伏級交流變頻調(diào)速技術(調(diào)速范圍 0 - 18m/min)、重載軟啟動技術、復雜路面下高可靠性制動系統(tǒng)、空間連桿全輪轉向系統(tǒng)、重載輪邊減速器、無軸承行星傳動技術等關鍵技術,但低電壓大電流直流電動機調(diào)速控制技術、可伸縮傳動技術等研究仍不成熟。
在輸送技術領域,短壁工作面輸送系統(tǒng)輸送點多、運輸量大且換向頻繁。我國已攻克擺動式刮板輸送機凸輪補償技術、縱橫全向刮板輸送鏈擺動輸送技術等,開發(fā)出具有較強適應巷道轉彎和底板起伏功能的長距離、多轉向、同步行走式連續(xù)運輸系統(tǒng),以及連續(xù)采煤機用雙輸出裝運減速器、短節(jié)距精密套筒滾子鏈輸送等技術。不過,柔性帶式輸送機技術、雙鏈輪鏈條輸送技術等還處于攻關階段。
粉塵防治技術上,國內(nèi)外實踐表明,連續(xù)采煤機配置機載濕式除塵系統(tǒng),結合全風壓與局部通風機的局部通風技術可有效降塵。雖然在部分除塵技術應用上取得良好效果,但濕式滾筒技術、渦流控塵技術等在我國的應用還不成熟。
頂板控制技術方面,我國短壁工作面支護水平有待提高,采場內(nèi)支巷頂板管理常采用留煤皮或大尺寸煤柱方式,存在采出率低和安全隱患。目前已攻克履帶行走式支架相關技術難題,成功研制國產(chǎn)履帶行走式支架,主、輔助運輸巷頂板管理普遍采用錨桿、網(wǎng)、錨索組合支護技術,錨桿鉆車的應用提高了錨護效率,但動態(tài)信息錨桿設計技術、全自動化錨鉆系統(tǒng)、超高強錨桿等技術的研究應用尚不成熟。
成套裝備自動化技術領域,無線通信與音視頻交互技術等的應用實現(xiàn)了工作面多種功能,但全功能遙控,慣性導航、防撞技術、煤巖界面識別、輸送平衡控制技術、預報型故障診斷、在線自動控制等技術在我國研究尚屬空白或處于起步階段。
盡管我國在短壁機械化成套裝備及梭車技術研發(fā)上取得一定成果,但仍存在不少問題。關鍵技術水平、整機及元部件可靠性相對較低,在防爆蓄電池、高端材料、液壓密封及動力元件、重載軸承、截割振動抑制、噪聲控制、自動化等方面與國際先進水平存在差距。
適應性不足且配套方式單一,受關鍵技術和基礎研究制約,成套裝備中單體裝備系列化開發(fā)未完成,主采設備難以滿足多種特殊煤層開采需求,梭車等運輸設備現(xiàn)有的配套方式無法滿足我國煤礦地質(zhì)條件差異大、配套多樣化的要求。
錨護時間長,無法實現(xiàn)掘錨平行作業(yè),以現(xiàn)有裝備為基礎的掘進工藝中,掘、錨設備調(diào)動頻繁,錨護速度滯后于掘進速度,平均支護時間是掘進時間的 2 - 3 倍,影響采、支平衡。
未來,短壁機械化成套裝備及梭車技術將朝著多個方向發(fā)展。關鍵技術研究將更加深入,需加強關鍵元部件攻關,開展提高成套裝備系統(tǒng)可靠性的綜合技術研究,加大安全型、智能型技術攻關力度,研究短壁工作面安全、環(huán)境與采煤的協(xié)調(diào)開采技術,建立健全裝備標準體系。
單體裝備將呈現(xiàn)差異化,針對我國煤礦地質(zhì)構造多樣化特點,會開展連續(xù)采煤機及其后配套裝備的系列化開發(fā),拓寬適應范圍,加快薄煤層裝備研發(fā),高效截割技術、全斷面綜合化掘進機組、掘錨機組將成為研發(fā)重點。
配套方式將更加多樣化,為提高整機與生產(chǎn)系統(tǒng)的配套性,針對不同賦存條件,多樣化配套方式會不斷涌現(xiàn),已有成功嘗試為后續(xù)發(fā)展提供了經(jīng)驗。
成套裝備將向智能化邁進,實現(xiàn)短壁工作面少人化、無人化開采是煤礦安全生產(chǎn)的迫切需求,多傳感器融合技術、自主導航技術、自動錨護技術、煤巖識別技術、物聯(lián)網(wǎng)技術等的應用將推動裝備智能化進程。
綜上所述,2025年梭車行業(yè)在短壁機械化成套裝備發(fā)展的大背景下,既有技術突破帶來的發(fā)展成果,也面臨著諸多亟待解決的問題。《2025-2030年中國梭車行業(yè)市場深度研究及發(fā)展前景投資可行性分析報告》指出,我國在短壁機械化成套裝備研發(fā)與應用上已取得顯著進展,梭車等設備的技術水平不斷提升,但在關鍵技術、適應性和配套方式、錨護作業(yè)等方面仍存在不足。未來,通過關鍵技術深入研究、單體裝備差異化發(fā)展、配套方式多樣化以及成套裝備智能化推進,有望進一步提高短壁機械化成套裝備的技術水平,推動煤炭工業(yè)朝著資源采出率高、環(huán)境污染少、經(jīng)濟效益好的目標邁進,為國民經(jīng)濟發(fā)展提供更有力的能源保障 。
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