矿山机械的发展

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矿山机械的发展

据悉我国煤炭行业“十一五”期间将新建煤矿规模3亿吨左右，将对工业结构进行调整，大力整合、改造现有煤矿、关闭小煤矿、淘汰落后的生产能力，加快大型煤炭基地和现代化大型煤矿的建设，这为我国矿山机械企业的发展提供了良好的机遇。

一、煤炭在我国能源结构中的重要作用

　　 煤炭是我国的主要能源，是国民经济和社会发展不可缺少的物资基础。我国煤炭资源丰富，煤炭资源分布面积约60多万平方公里，占国土面积的6%。根据第三次全国煤炭资源预测与评价，全国煤炭资源总量5.57万亿吨，煤炭资源潜力巨大，煤炭资源总量居世界第一。已查明资源中精查资源量仅占25%，详查资源仅占17%。探明储量达到10202亿吨。其中可开采储量1891亿吨，占18%，人均占有量仅145吨，低于世界平均水平。 国务院制订的《能源中长期发展规划纲要（2004-2020）》（草案）指出“要大力调整优化能源结构，坚持以煤炭为主体，电力为中心，油气和新能源全面发展的战略”。鉴于我国“多煤、贫油、少气（天然气）”的特点，在今后一段相当长的时间内，能源结构仍然以煤炭为主，煤炭在一次能源消耗中占70%左右。2004年煤炭占我国一次能源生产的70%以上，在我国能源结构上占主要地位，有举足轻重的作用。
　　 根据我国全面建设小康社会的需求，煤炭消费的趋势将有明显上升。在煤炭消费用户的构成中，电力、冶金、建材、化工4个行业煤炭消费量占煤炭消费总量从1990年的50%提高到2004年的84%，其中电力占51.8%，冶金11.64%，年占27%提高到2004年的51%，将近增长一倍。

 二、我国煤炭工业发展现状

　　 进入21世纪，我国煤炭工业快速发展，2000年全国产煤9.9亿吨，2001年产煤11.04亿吨，2002年13.8亿吨，2003年16.67亿吨。2004年全国产煤19.56亿吨，占全国一次性能源生产总量的74.3%，当年煤炭销售量为18.91亿吨，占全国一次性能源消费总量的65%，生产力水平显著提高，产业结构调整取得重大进展。一些企业开始跨地区、跨行业的产业联合，煤、电、化、路、港、航产业链开始形成，形成了一批在国内领先、在国际上具有一定竞争力的大集团，如神华集团、山西焦煤集团、兖州矿业集团等。我国煤炭产量急剧上升，得到了全世界的关注。
　　 煤炭是我国能源安全的基石。煤炭工业是我国重要的基础产业，我国的煤炭产量已是世界第一位，是煤炭生产大国，现在我国煤炭工业已具备了设计、施工、装备及管理千万吨露天煤矿和大中型矿井的能力。现代化综采设备、综掘设备和大型高效露天剥、采、运、支成套设备在大中型煤矿大量使用。同时，我国煤炭开采技术装备总体水平低，煤炭生产技术装备是机械化、部分机械化和手工作业并存的多层次结构。技术和装备水平低。全国煤矿非机械化采煤60%。大中型国有重点煤矿装备水平较先进，但设备老化程度较大；小型矿井生产技术装备水平极低，煤矿生产工艺落后，作业人员过多、效率低。保障煤炭供应是国家加强煤炭工业宏观调控的重点之一，挖掘煤炭生产潜力，加快大型煤炭基地建设，是重要措施。为此，只有大幅提高大中型煤矿产量，才能在保障煤炭稳定供应的前提条件下，遏制小煤矿发展和淘汰小煤矿，完成煤炭生产结构优化调整。1998年12月以来，国家对煤炭产业结构进行了重大调整，关闭了五万多处小煤矿，淘汰了一批落后的生产能力，通过宏观调控，煤炭生产形势好转，供求关系趋于平衡。目前我国煤炭生产企业2.5万多家，其中规模以上的企业约占60%左右，2005年计划关闭2000多家小煤矿。

三、我国煤炭工业存在的问题和与国际先进产煤国家的差距

　　 1、 我国煤炭企业规模小、产业集中度低　　我国煤炭企业的突出特点是，规模小、效率低、安全状况不好，产业集中度低。据煤炭行业统计数据分析，2002年国有重点煤矿占52%，国有地方煤矿占18%，乡镇煤矿占30%。按井型划分，大型矿井占32%，中型矿井占18%，小型矿井（含乡镇煤矿）占48%。2004年，全国约有煤矿2.5万处，95%以上的小煤矿，矿井年产能力不足3万吨的矿井约占40%，煤炭产业的集中度只有15%，远远低于世界主要产煤国家的水平。国际先进的产煤国家，煤炭产业规模集中化，世界排名前10名的大公司，依靠核心竞争力，做强做大，提高了全球煤炭产业的集中化程度。2003年10大煤炭公司的煤炭产量约占全球产量的18.81%，有5家公司的煤炭产量超过1亿吨，其中排名第一的皮博迪公司达到1.83亿吨，力拓公司达到1.43亿吨，美国前4家企业的煤炭产量占本国煤炭总量的46.9%。
　　 2、我国煤炭装备落后，机械化、自动化程度低、缺少大型成套设备. 我国煤矿生产基础薄弱、国有煤矿连续紧张生产的矿井占总数的近50%，矿井主要生产设备严重老化，超期服役的占30-40%，部分乡镇煤矿设备简陋、生产条件差，有的根本没有机械设备，仅为人工开采，不符合有关煤炭法规要求，当前我国资源破坏和浪费严重。部分煤炭企业存在着“采厚弃薄”、“吃肥丢瘦”等浪费资源现象，全国煤矿平均资源回收率为30-35%左右，资源富集地区的小型矿井资源会回收率只有10-15%。据煤炭行业统计数据分析，2002年我国国有重点煤矿采煤机械化程度为77.78%，综合采煤机械化为62.98%，掘进机械化程度为81.15%，综合掘井机械化程度为15.03%，地方国有煤矿机械化程度更低。当前全国采煤机械化程度仅为42%，除国有大中型煤矿采掘机械化程度达到75%之外，大多数煤矿生产技术水平低，装备差、效率低。特别是乡镇煤矿，基本上是非机械化开采。2004年乡镇煤矿产量占我国煤炭总产量的39%。对不适宜用放顶采煤的5.5米以上煤层，要采用一次采全高是最合理有效的采煤方法，但目前国内没有相适应的高产高效的综采成套设备。而国外美国久益（JOY）公司、德国德伯特（DBT）公司和德国艾克夫（Eickhoff）公司，都具有成熟的高煤层一次采全高的高产、高效综采成套设备。神华集团引进的成套设备年产突破1085万吨，工作面长度突破300米，最长的工作面已超过400米，工作面总装机功率已超过5000kw。而国际先进的产煤国家，煤炭生产呈现出大功率重型化、自动化、集约化、按照环保的特点。国外先进的采煤设备向大功率、重型化发展，设备储备系数大、运行可靠性高。DBT（德国德伯特）、JOY（美国久谊）和Eickhoof（德国艾克夫）等采矿设备公司都制造出具有自动化功能的产品。美国联邦2号矿在工作面实现了跟机自动移架。澳大利亚Batana煤矿实现了自动割煤和跟机自动移架。特别是信息技术在煤矿生产中得到广泛应用，先进煤矿广泛采集工作面设备运行参数和环境安全检测信息，在工作面集中显现并通过以太网传输到地面计算机，实现远程运输和故障诊断。运输系统、供电系统和通风系统均无人值守。实行集中远程操作、视频监视，辅助有专人巡视。井巷布置集约化，生产系统和环节少、实 现了生产高度集中。通常是一矿、一井、一面生产。有些先进的长壁工作面每班 只需6人，其中采煤机司机2人，维修工1人，机头集中操作工1人，另外2人替换休 息。高度重视工作环境的改善和人体安全防护。实现计算机监测安全信息，监测 探头遍布整个矿井。液压支架具有跟机自动喷雾和移架自动喷雾功能；采煤机上 方安装导风板，减少煤尘进入人行空间。采煤机运行的下风侧几乎无人作业。

　 　3、煤矿安全生产事故多　　我国煤矿安全生产方面，重大瓦斯事故多发，煤矿 事故的总死亡人数达到了高峰，2004年我国生产约20亿吨煤，事故死亡约六千人 ，这几年煤炭产量大幅度增长，煤矿百万吨死亡率还是下降的。由1994年的5.59 人下降到2004年3.08人，美国生产约10亿吨煤死27-31人，百万吨死亡率约为 0.039；波兰百万吨死亡率为0.09；南非百万吨死亡率为0.13；俄罗斯百万吨死亡 率为0.34。我国百万吨死亡率是美国的约100倍，俄罗斯的约10倍，印度的约12倍 ，大大超过煤炭先进生产国家。据有关专家讲，矿井安全检测仪表，安全设备均 在设计中作了考虑，多数事故都是矿井管理问题，真正因设备问题而发生事故较 少。先进产煤国家依靠大型、强力综采技术装备已经完成从普通综采机械化向矿 井高效集约化和自动化生产的过渡。高产高效煤矿的建设不仅提高煤炭生产效率 ，实现煤矿集约化生产，并为煤矿生产过程中的安全监测、监控创造条件，从而 有效的预防和控制煤矿安全生产事故。先进产煤国家安全生产上十分重视，不仅有健全的安全生产法规体系，还有严细的生产安全措施，严格的煤矿生产准 入制度，而且实现了计算机监测安全信息，监测探头遍布整个矿井，保证了安全生产。

四、煤炭工业发展对矿山机械设备的需求

　　1、我国煤炭工业发展趋势

　　据煤炭行业发展规划相关内容，“十一五”期间，我国将新建煤矿3亿 吨左右，其中投产2亿吨。国家将在“十一五”期间，对煤炭行业的工业结构进行 调整，大力整合、改造、关闭小煤矿，同时适度加快大型煤炭基地的建设，开工 一批现代化大型煤矿、置换落后的生产能力。“十一五”期间煤炭行业现代 企业制度要进一步得到完善，大型煤炭企业集团基本形成，到2010年要形成5-6个 亿吨级生产能力的特大型企业集团，5-6个5000万吨级生产能力的大型企业，产量 将占全国煤炭总产量的60%左右。通过新建和老矿井技术改造，全国将建成300处 高产高效矿井，高产高效的矿井产量将占全国总产量的50%左右。“十一五” 期间，国家将建设神东、晋北、晋东、蒙东（东北）、云贵、河南、鲁西、晋中 、两淮、黄陇（华亭）、翼中、宁东、陕北等13个大型煤炭基地，这些基地的储 量，占全国储量的70%以上，作为煤炭供应规划和建设的核心。初步预测全国 煤炭需求量：2010年为25-27亿吨、2020年为30-32亿吨，均占能源需求量的60%以 上。据相关部分统计，2004年国有重点煤矿原煤产量9.22亿吨，超过其核定生产 能力50%以上，煤炭生产能力严重不足。经测算，到2020年，新建和在建的国有煤 矿的生产能力约为7.1亿吨。如果届时中国小煤矿的产量仍保持目前的6亿吨，按 需求预测的高端方案，未来20年中国需新增煤矿产能17亿吨，年均8500万吨；按 需求预测的低端方案，未来20年中国需新增煤矿产能13亿吨，年均6500万吨。

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2、对矿山机械设备的需求

　　“十一五”期间，煤炭工业的生产技术水平将明 显提高。国家将建成140个高效安全现代化矿井，国家将加大对煤矿建设项目的支 持力度，已先后有17个煤炭建设项目，由国家开发银行出具贷款承诺，还将100多 个高档普采工作面升为综采工作面，100多个普采工作面升为高档普采工作面。这 样，中国大型煤矿采掘机械化程度将达到95%。中型煤矿的机械化程度将达到80% 以上；大型煤矿国内先进水平装备率达到20%，国际先进水平装备率达到6%，中型 煤矿国内先进水平装备率达到10%，小型煤矿机械化、半机械化程度达30%以上。 据此分析，煤炭需求的急剧增长，上述煤矿采掘机械化指标还会有所突破，这为 煤矿装备的发展提供了广阔的市场前景。
　　（1）井下综采重点设备

　　我国煤 炭开采90%以上的井工开采的，井工开采占煤炭开采的主导地位。为迅速提高我国 综合装备水平，要以科学发展观为指导，采取跨越式发展模式。在“十一五”期 间应以日产2.5-3万吨（年产1000万吨左右）的综采成套设备国产化为突破口，全 国实现综采成套设备国产化，推动我国矿山机械工业的发展。
　　预计从2004年 到2020年，每年新增综采工作面成套设备为30套、普采工作面成套设备50套，每 年设备更新量约为现有的基数的六分之一。粗略估算，2010年采煤成套设备年需 求量将达到500台套左右。高产高效综采技术的核心是井下工作面综合机械化 采煤输送设备，主要有采煤机、刮板输送机、液压支架和带式输送机。急需开发研究的电牵引采煤机：装机总功率为2000kw左右，供电电压为3.3 KV、采高 范围为5-6m，生产能力达3000t/h左右。
重型刮板输送机：输送能力3000- 5000t/h，铺设长度250-400m，链速1.4m/s，装机功率3×700或2×1000kw，供电 电压为3.3 KV。
液压支架：最大工作阻力12000 KN，立柱最大缸径ф480mm， 支护高度6m，架间距1.75-2m，支架降移升时间8-12s，采用电液控制系统。
大型带式输送机：装机功率1500-4000KN，电压3.3KV，带宽≥1.4m，带速≥5m/s ，运量≥5000t/h，距离50000m以上，托辊寿命5万小时以上，减速器寿命7万小时 以上。
　　（2）井下综掘设备

　　我国目前综掘机械化程度比较低，仅为12.81% ，远远跟不上综采机械化的发展，其中掘进机虽有较大的发展，但整体技术水平 仍比国际先进水平有较大差距。
　　需研究开发先进的掘进机：其截割功率300kw 以上，截割断面最大可达42m2，经济截割硬度达f12，可靠性要求，齿轮寿命在 20000h以上，轴承寿命在30000h以上，力争整机掘进10000米无故障。
　　同时要 结合我国国情和煤矿实际工矿，开发研制集切割、装运、行走、锚杆支护、机载 、除尘等功能为一体的掘锚联合装备机组，可大大提高掘进速度。

　　（3） 全自动刨媒设备

    我国薄煤层储量约占总储量的21%左右，但是由于煤层薄，作 业空间小，工作条件恶劣，薄煤层高产高效开采技术一直是我国煤炭工业研究探 讨的重要难题。刨煤机作为一种“浅截深、多循环”的采煤设备，是实现薄煤层 高产高效的有效途径。提高薄煤层机械化水平加快薄煤层资源的开采进度，不仅 可以充分利用有限的资源，提高矿井整体生产能力，同时，也有利于保障煤矿的 安全生产。开发研制大功能、高强度、高效率、紧凑型的全自动刨煤成套设备势 在必行。全自动刨煤成套设备（采高0.6-1.8m），主要包括刨煤机、配套刮 板输送机、薄煤层液压支架、顺槽转载机、破碎机等产品。我国目前主要从 德国DBT进口主机——刨煤机及配套刮板输送机，由北京煤炭机械厂配套薄煤层液 压支架，张家口煤矿机械有限公司配套转载机和破碎机。到目前已进口六套（铁 法2套、晋城、西山、阳泉、大同各1套）。开发研制的全自动刨煤成套设备 ：其生产能力1000吨/小时，铺设长度250-300米，适应煤层厚度0.8-2米，适应煤 质硬度F≤3.5，适应煤层倾角≤25度，功率2×400kw（刨头部分）、刨煤方式为 双速混合式，上行速度0.88米，下行速度1.76米，刨深≤120毫米，上行90毫米， 下行30毫米、下链牵引，牵引链38毫米D级，刨煤机采用智能控制系统，能自动监 视故障性质和位置。
　　（4）矿井提升设备

　　目前我国约90%的原煤是靠井工 开采的，矿井提升设备是井工开采的咽喉设备，它不仅关系到矿井的产煤量，而 且直接影响到人身和整个矿井的安全。我国煤炭产量到2020年将达20-32亿吨 ，估计每年需新增大型、特大型矿井提升机约30台套，考虑到更新改造，综合估 算在“十一五”期间平均年需各类提升机150-180台套，其中大型和特大型约占 20%，中小型约占80%，每年新增提升机产值5.4亿元左右。开发研制适用于年 产1000万吨的特大型矿井提升设备，其规格为6×4、7×4多绳提升机、最大拖动 功率单机为6000KW、双机为2×4000KW、最大提升速度14×16米/秒，整机使用寿 命为25年。
　　采用恒力矩、恒减速液压控制系统：采用计算机数字控制自动化 运行，提升速度及容器位置的监控全由电气自动检测、反馈、调整。实现提升机 的全自动化监控运行。
　　（5）露天矿井开采成套设备

　　露天开采占我国煤炭 总开采量的10%左右。露天开采与井工开采相比具有煤炭资源利用率高，开采成本 低，作业现场和工作人员更加安全等优点。所以，发展露天开采更有其井工开采 无法相比的作用和意义。大型露天矿设备从设计、制造到使用的技术性强，世界 各国都争相把最先进的技术成果用在大型露天矿设备上，因此发展大型露天矿设 备可以带动机械、电气、液压、信息等行业的发展，推动和促进我国民族工业的 发展。当前世界露天矿开采特点是：高度集中化开采与集约化经营；开采工 艺的多样化；企业管理的计算机化与智能矿山；合理充分利用资源，重建生态环 境保持可持续发展等几个方面。在我国大型煤炭基地建设总体规划方案中， 神东、晋北、蒙东（东北）、云贵、黄陇（华亭）、陕西等基地都建有大型露天 煤矿，仅霍林河、伊敏河、胜利、平朔哈尔乌苏2000万t采选项目中16-45m3矿用 挖掘机市场需求量就可达30-50亿元；哈尔乌、武家塔、马家塔采选项目等需大型 拉铲15-20亿元，又比如对半连续开采工艺设备仅蒙东要建7个5000万t级煤炭基地 ，建设一批保证胜利一二三号、百音花、伊敏河、宝日希勒一号和二号等超过千 瓦吨级大型露天煤矿，加上神府、哈尔乌苏和原有五大露天煤矿的改建及二、三 期扩建，移动式、半移动式破碎站需求量在40-60台（套）之间，要求移动式（半 移动式）破碎站的生产能力达到每小时2000-4000吨（碎煤），最高达到每小时 6000吨（碎岩）。在上述煤矿建设中对矿用卡车的需求量，估计，“十一五”期 间需100t级矿用车在250辆左右。当前需要开发研制斗容28m3、45m3的大型机 械式正铲，斗容70m3、90m3、100m3臂长约为100m的大型拉铲，降低电能消耗17% ，减少机械零部件应力载荷约30%，提高零部件使用寿命，使平均无故障时间达到国际先进水平。开发研制斗轮挖掘机，争取与国外合作制造3600m3大型斗轮 挖掘机，达到国际先进水平。开发研制移动式、半移动式大型破碎站，其生 产能力4000-6000-8000t/h，破碎物料强度≤150Mpa，给料粒度1500×1500× 1500-2500×2500×2500mm，排料粒度≤350mm，立机形式新型双齿辊破碎机（中 心距1500-1800mm，辊长2500-4000mm，功率2×300-2×500KW）。开发研制带宽2m的大型带式输送机，功率3×1400KW，运输量12000t/h，半固定式单机长 8820m，移置式单机长5270m，在-45℃低温下能正常运行。争取与国外合作， 开发研制载重170-360t的大型电动轮自卸车，并达到国际同类产品的先进水平。

　　（6）煤炭洗选加工设备　　煤炭清洁洗选加工技术是资源综合利用的基础， 是提高煤炭热效率的有效途径，也是保障国民经济可持续发展和环境保护的需要 ，煤炭洗选加工业在政策扶持、科技进步、市场拉动、投资增加和环保要求的推 动下，呈现出快速发展、总体推进、扩量提质、增效降污的可喜局面，原煤入洗 比例不断提高。到2004年末，全国共有年入洗3万吨及以上的选煤厂2000余座，设 计能力7.5亿吨以上，原煤入洗量为5亿吨左右。2005年，全国原煤入洗能力将突 破8亿吨，入洗量将达到6亿吨，入洗比例达40%，根据煤炭工业规划，到2010年原 煤入洗率达50%，原煤入洗量提高到11亿吨，炼焦煤全部入洗，动力煤入洗率达到 40%以上。据此计算，每年将新增8000-10000万吨原煤入洗，按400万吨规模洗选 煤厂计算，每年将新增25座大型洗选煤厂，加上现有洗选煤厂的技术改造每年约 需洗选煤设备250套左右，洗选煤设备的发展潜力很大。为适应煤洗选加工的 要求，应开发研制单机处理能力为1000-2000m3/h的新型浮选机，其主要参数能够 实现自动控制。开发研制筛子面积≥28m3的高可靠性大型直线振动筛。开发研制入料粒度25-400mm、处理能力为300-400T/h的高效液压动筛淘汰机。　 　开发研制筛篮直径≥1.4米，处理能力≥300T/h的大型卧式振动离心脱水机和 400m2高效精煤压滤机、处理能力≥35T/h的沉降式离心脱水机等高效脱水设备。 　　开发研究并解决300-400万吨/年的大型选煤厂的集中控制和智能化管理技术 与装备，实现选煤的全过程的主要工艺参数，煤炭灰分、水分、发热量、悬浮液 密度、入料浓度、流量、旋流器入口压力、跳汰机床层厚度、松散度、浮选加药 量、耙工浓缩机溢流水的浊度、皮带输送机的煤流量等指标的在线检测、实现跳 淘机、浮选机、重介旋流器、压滤机等主要分选设备单机自动化控制系统和选煤 厂全厂的综合自动化控制系统。
　　另外，随着煤炭工业大力发展和推广洁净煤 技术，煤的焦化、液化、气化等二次转化设备也必将得到迅速发展，开发研制大 型炼焦设备、大型煤液化容器，大型煤气化炉势在必行。
　　为此，矿山机械企 业要抓住目前我国产业结构调整和企业深化改革之机，在国家政策的指导下加快 矿山机械企业改组、联合、兼并、破产、重组和股份制改革的步伐，组建以矿山 机械制造企业为主体，有煤炭生产企业入股、科研院所参与的大型矿山工程装备 集团，如中国煤矿工程机械装备集团、太原重型机械集团煤机有限公司等，形成 具有制造和开发能力、工程成套能力、有创新能力的企业实体。把企业建成具有 市场竞争能力和抗风险能力的现代化矿山工程企业集团，努力向煤矿提供成套设 备，减少用户的风险，为我国煤炭工业的发展做出积极贡献。