采煤机技术发展历程(四)——连续采煤机.pdf

★本刊特稿★ 移动扫码阅读 引用格式葛世荣􀆱采 煤 机 技 术 发 展 历 程 四 连 续 采 煤 机 [J]􀆱中 国 煤 炭,２ ０ ２ ０,４ ６９ １－１ ４ 􀆱 d o i １ ０ 􀆱 １ ９ ８ ８ ０/j 􀆱 c n k i 􀆱 c c m 􀆱 ２ ０ ２ ０ 􀆱 ０ ９ 􀆱 ０ ０ １ G eS h i r o n g 􀆱T h ed e v e l o p m e n th i s t o r yo fc o a ls h e a r e rt e c h n o l o g yP a r tf o u r c o n t i n o u ss h e a r e r[J]􀆱 C h i n aC o a l,２ ０ ２ ０,４ ６９ １－１ ４ 􀆱d o i１ ０ 􀆱 １ ９ ８ ８ ０/j 􀆱 c n k i 􀆱 c c m 􀆱 ２ ０ ２ ０ 􀆱 ０ ９ 􀆱 ０ ０ １ 采煤机技术发展历程 四 连续采煤机 葛世荣１, ２ １ 􀆱中国矿业大学 北京机电与信息工程学院,北京市海淀区,１ ０ ０ ０ ８ ３; ２ 􀆱中国矿业大学 北京智慧矿山与机器人研究院,北京市海淀区,１ ０ ０ ０ ８ ３ 摘 要 在采煤机发展过程中,以履带式掘进机为基础演变出一种横轴铣削滚筒的连续 采煤机,成为机动性强、截割断面大的煤层切削机器.连续采煤机发源于井下采煤,陆续拓 展出截齿滚筒、铲齿轮斗切削装载一体化挖掘机,被成功用于露天矿层掘采、海底矿脉开 采、路面维修铣刨等领域.连续采煤机类似于履带行走机器人,具有自主导控机器人 A u Ｇ t o n o m o u sG u i d e dR o b o t,AG R的发展潜力,需要突破导航及场景感知技术及智能控制方 法,以提高连续采煤机的自主运行能力. 关键词 采煤机技术 连续采煤机 智能开采 移动机器人 采煤机发展史 中图分类号 T D ４ ２ １ 􀆱 ６ ５ 文献标识码 A T h ed e v e l o p m e n th i s t o r yo f c o a l s h e a r e r t e c h n o l o g yP a r t f o u r c o n t i n o u s s h e a r e r G eS h i r o n g １,２ １ 􀆱S c h o o l o fM e c h a n i c a l,E l e c t r i c a l ２ 􀆱I n s t i t u t eo f I n t e l l i g e n tM i n e s１ ９ ５ １年,久益 公司制造出１ CM连采机;１ ９ ５ ３年研发出６ CM型 截链 式 连 采 机,如 图２a所 示,截 宽３ 􀆱 ７ ６ 􀆱 ７m,采高１ 􀆱 ７３ 􀆱 １m,截深６ １ ０mm,最大行 走速度２ ３２ ６m/m i n;１ ９ ５ ４年制造８ CM摆动式 截割头连采机,提高了生产能力和装煤效果,但振 动太大、维护费用高;１ ９ ６ ０年制造出C U ４ ３皮尔 赫格型连采机,与螺旋钻采煤机相似;１ ９ ６ ８年推 出１ ０ CM、１ １ CM系列滚筒截割式连采机,又被称 为滚筒铣切式连采机,如图２b所示,滚筒直 径６ ６ ０９ ７ ０mm,掏槽深度４ ６ ０７ ６ ０mm. 图２ 久益公司早期的连续采煤机 １ ９ ７ ２年,久益公司推出１ ２ CM系列厚煤层连 采机和１ ４ CM系 列薄煤层连 采机;１ ９ ７ ８年 推 出 １ ２ HM ９连采机,１ ９ ８ ２年１ ２月该机在南非赛肯达 煤炭联合公司创造了月产６ ２ ４ ４ ９t的高产记录; １ ９ ７ ９年研发１ ２ CM系列连采机,用于中厚煤层开 采,形成１ ２ CM １ ２、１ ２ CM １ ５、１ ２ CM １ ８、１ ２ CM ２ ７、 ２ 中国煤炭第４ ６卷第９期２ ０ ２ ０年９月 １ ２ CM ３ ０共５种 机 型, 其 中１ ２ CM １ ２１ ０ B、 １ ２ CM １ ８ １ ０ D适 于开采中硬 煤层 [２].截 至 ２ ０ ０ ５ 年,我国共引进５ ３台１ ２ CM系列的连采机,其中 在神东煤炭公司使用４ １台. ２ ０ ０ ０年,久益公司推出１ ２ BM １ ５连采机,是 为某些特定宽度的巷道一次成巷设计的掘进设备, 采宽可选４ 􀆱 ６m、４ 􀆱 ８m、５ 􀆱 ０m、５ 􀆱 ２m、５ 􀆱 ４m, 采用计算机模拟设计出锚杆的支护布局,并以现场 实测加以校正,打眼作业为半自动化[ ３];２ ０ ０ １年 推出１ ４ CM ２ ７高电压连采机,采用直驱式传输的 单独电机驱动截割系统、牵引系统、集煤系统和液 压系统,该机采用F a c e b o s s控制系统、O p t i D r i v e 交流牵引系统,具备截割电机反馈和牵引差动功 能;２ ０ ０ ４年推出１ ４ CM １ ５ １ １ A X连采机,滚筒直 径９ ７ ５１ ０ ９ ７mm,采高１ ２ ８ ０１ ６ ７ ６mm,采用防 爆型微信息处理机,能进行随机诊断和电机保护; ２ ０ ０ ５年制造１ ２ HM ３ ６型连采机,采高４ 􀆱 ６m,在 英国 温 斯 弗 德 岩 盐 矿 使 用, 该 机 型 装 备 全 套 J NA １ １计算机电子控制系统. ２ ０ １ ７年４月,美国久益公司并入日本小松矿 业公司,之后推出最新的１ ４ CM ３ ０型连采机,在 世界最深煤矿之一的波兰奥农托维兹的布德雷克 B u d r y k煤矿４ ０ １煤层使用,最大推进速度达到 ２ ７m/m i n. 目前,小松矿业公司在原久益机型基础上,形 成 了 包 括１ ４ CM ９、１ ４ CM １ ０、１ ４ CM １ ５、１ ４ CM ２ ７ 和１ ４ CM ３ ０的１ ４ CM系列连采机,如图３所示. 图３ 小松公司１ ４ CM ２ ７连采机 １ 􀆱 １ 􀆱 ２ 奥钢联公司的连采机 １ ９ ６ ４年,奥地利阿尔卑尼 A l p i n e公司开 始研制连 采 机.１ ９ ６ ５年 生 产 出F A ６连 采 机; １ ９ ７ １年制造出第１台A l p i n e连采机;１ ９ ７ ６年,重 组的 奥 钢 联 公 司 V o e s t Ｇ A l p i n e,VA I 推 出 AM ５ ０连采机. １ ９ ９ １年,奥钢联公司研制出世界第１台掘锚 一体化的连采机 A BM ２ ０,并在澳大利亚塔哈 摩尔 T a h m o o r煤矿试产,如图４所示,也是首 台可贴近工作面 约１ 􀆱 ２m同时截割和支护的机 型;１ ９ ９ ２年 推 出 A BM ３ ０型 连 采 机, 它 是 对 A BM ２ ０的升级,增加了机构的功能,减少了锚杆 机的 数 量, 减 轻 了 整 机 重 量;１ ９ ９ ７年 研 制 出 A BM １ ４掘锚一体化连采机,截割、装载、运输、 锚杆机械均采用液压驱动,最快３m i n即可完成巷 道掘 进、 锚 杆 安 装 的 循 环 作 业, 日 进 尺 达 到 １ ６ ５m/d,１ ９ ９ ９年３月曾创造了最高班进尺９ ８m 的纪录;２ ０ ０ ４年推出A BM ２ ５掘锚机组 连采机 , 专为巷道快速掘进设计,其突出特点是能够同时进 行截割和锚杆安装作业,大幅度提高了掘进速度. A BM ２ ５掘锚机组配置４台顶板锚杆机和２台巷帮 锚杆机,可在工作面２ 􀆱 １m范围内安装各种角度 的锚杆,适用于高度大于２ 􀆱 ６m的巷道,最大截 割宽度５ 􀆱 ７ ９m. 图４ 井下运行的首台A BM ２ ０连采机 ２ ０ ０ ８年,奥钢联并入瑞典山特维克公司之后, A BM ２ ０系列更名为MB ６ ７ ０系列,采用P L C控制 系统,实现了掏槽与截割过程的自动控制,配置实 时监控系统,能够自动控制零水平位置和巷道的截 割高度,通过遥控操作掘锚机,可以在巷道掘进的 同时实现瓦斯探测、水层探测等功能. MB系列连采机型号包括MB ６ ３ ０ 采高１ 􀆱 ６ ２ 􀆱 ２m 、MB ６ ５ ０ 采高２ 􀆱 ２３ 􀆱 ６m 、MB ６ ７ ０ 采 高２ 􀆱 ９ ４ 􀆱 ５ m 、MB ６ ７ ０ LH 采 高２ 􀆱 ２ ６ ３ 􀆱 ４ ５m 、MB ６ ７ ０ S 采高２ 􀆱 ８４ 􀆱 ５m . ２ ０ １ ４年,山特维克推出MB ６ ７ ０ １型掘锚机, 是根据 中 国 煤 矿 特 点 的 改 进 机 型,采 高２ 􀆱 ８ ５ 􀆱 ０m、采宽５ 􀆱 ０６ 􀆱 ２m,装有４台顶板锚杆钻 机、２台侧帮锚杆钻机,装运能力２ ５t /m i n,行走 速度１ ５３ ５ m/m i n.２ ０ １ ６年, 山 特 维 克 推 出MB ３ ８ ０掘锚机,是世界首台适用于中小断面的 智能化掘进装备,采高２ 􀆱 ５３ 􀆱 ５m,采宽３ 􀆱 ８ ３ 采煤机技术发展历程 四 连续采煤机 ４ 􀆱 ２m,最大掏槽深度１ 􀆱 ０m,２ ０ １ ７年１ ０月在山 西焦煤霍州煤电三交河煤矿应用,月进尺从１ ８ ０m 提高 到４ ５ ０ m,人 员 数 量 从３ ０人 减 至１ ０人 以 内[ ４]. １ 􀆱 １ 􀆱 ３ 德国D B T公司的连采机 １ ９ ８ ２年,德国威斯特伐利亚􀅱吕恩公司研制 出VM E型连采机,该机装有２个矩形布置的截 割头,骑在刮板输送机上运行,采高１ 􀆱 ２３ 􀆱 ２m, 采宽不限,截割电机功率１ ２ ０kW,适于开采硬煤 层[ ５]. １ ９ ９ ５年,德国朗艾道公司陆续开发了CM系 列连采机,包括CM ２ １ ０型、CM ５ ２ ５型和CM ７ ２ ８ 型. ２ ０ ０ １年,德国采矿技术公司 D B T收购朗 艾道公司,２ ０ ０ ４年该公司推出２ ５ M ３型连采机, 采宽３ ５ ３ ０３ ９ １ ２ mm,采 高１ ５ ２ ３３ ４ ０ ０ mm. ２ ０ ０ ６年推出３ ０ M系列重型连采机,适用于开采中 厚煤层 和 薄 煤 层,并 可 截 割 较 硬 的 岩 石,包 括 ３ ０ M２ 采 高１ 􀆱 ２３ 􀆱 １ m 、３ ０ M３ 采 高 １ 􀆱 ５４ 􀆱 ０m机型.当遇到硬煤 岩时,可采 用双截割电机和新一代联合控制双极晶体管牵引系 统提高截割性能. ２ ０ ０ ９年,美国比塞洛斯公司收购D B T公司业 务,之后推出２ ５ M ２型连采机,适用于中厚煤层, 该机装有变频驱动牵引系统和宽履带,截割头电机 功率３ ６ ７kW,装 机 总 功 率６ ５ ２kW,装 载 能 力 ２ ５t/m i n,牵引速度２ １ 􀆱 ６m/m i n,备有无线电遥 控和图像显示控制装置. ２ ０ １ １年７月,美国卡特彼勒公司收购比塞洛 斯 国 际 公 司, 形 成 了CM系 列 连 采 机, 包 括 CM ２ １ ０、CM ２ ３ ０、CM ３ ４ ０、CM ４ ４ ５和CM ８ ４ ５ 带 锚杆机机型. １ 􀆱 １ 􀆱 ４ 欧洲其他公司的连采机 １ ９ ７ １年,英国多斯科 D O S C O公司和英国 煤炭管理局研制了一种用于薄煤层的框形全断面连 采机,在框形截链上装有１ ６个截齿,可一次按煤 层全高 截 出 矩 形 断 面,采 高 约１ m,采 宽６ １ ０m,在截齿之间的链子上装有铲板,将落煤装 入刮板输送机,并在英国２处煤矿进行了试验. １ ９ ８ ２年,德国艾柯夫公司推出E S A６ ０L 型连采机,用于开掘切口、工作面巷道、短壁工作 面和连续掘进巷道等,该机装机功率为６ ０kW或 １ ５ ０kW,圆柱形滚筒的前端面垂直于工作面,滚 筒可回转３ ６ ０ ,采煤机能在各方向落煤[ ５].２ ０ ０ ４ 年推出CM２ H系列连采机,包括CM２ H ３ ０ 采 高１ 􀆱 ４３ 􀆱 ０ m 、CM ２ H ３ ７ 采 高１ 􀆱 ６ ３ 􀆱 ７m 、CM ２ H３ ８ 采高１ 􀆱 ８３ 􀆱 ８ m 、CM ２ H４ ５ 采 高２ 􀆱 ２４ 􀆱 ５ m机 型,截 割 宽 度 ３ 􀆱 ５m,这些不同机型的部件可互换,还有液压驱 动和电驱动的行驶方案可选择. １ ９ ９ ３年,英国杰弗里􀅱戴蒙德 B J D公司研 制出２ ４ ８ ０ H P B H连采机. １ 􀆱 １ 􀆱 ５ 美国其他公司的连采机 １ ９ ４ ８年,美国利诺斯 L E E N O R S E公司研 制出L C M ４ ８型连采机,如图５所示,设有４个装 在立轴上的转动截盘,电机功率３ ５ ５k W;该机采 高１ ４ ２ ２ ３ １ ０ ０mm,采宽２ ６ ０ ０mm,截深６ １ ０mm, 行 走 速 度３ ０ m/m i n,在 机 器 中 间 装 有１台 宽 ６ １ ０mm的刮板输送机,将落煤从工作面外运,实现 割煤、落煤和装煤工序的机械化连续作业. 图５ L CM ４ ８连采机 安德森公司仿制 １ ９ ５ ０年,美国杰弗里制造公司 J e f f r e yM a n Ｇ u f a c t u r eC o 􀆱推出第１台M a r i e t t a ７ ６A连采机, 如 图６所 示, 其 采 高０ 􀆱 ７ １２ 􀆱 ４ ４ m, 采 宽 ２ 􀆱 ９ ４m,电 机 功 率３５ ２kW,最 大 推 进 速 度 ２ 􀆱 ４m/m i n;１ ９ ６ ５年推出H e l i m i n e r固定滚筒式连 采机,确定了采煤机大功率、大体积化的方向; １ ９ ８ ３年推出NM S型马里埃塔滚筒式连采机,在采 煤机安装了抑尘设备、无线电遥控装置、瓦斯监控 装置、区域照明装置及顶板锚杆安装设备. 图６ M a r i e t t a ７ ６A连采机 １ ９ ７ ８年,美 国 艾 米 克 公 司 研 制 出 用 于 采 厚 １ 􀆱 １１ 􀆱 ５m的薄煤层连采机,切割部装设了２个 ４ 中国煤炭第４ ６卷第９期２ ０ ２ ０年９月 切割滚筒,与长壁工作面可调高双滚筒采煤机很相 似,滚筒长度０ 􀆱 ６m、直径０ 􀆱 ９m,连采机安装在 滑架上而不是安装在履带上,由大型千斤顶推移, 机器长度仅３ 􀆱 ７ ６m,可切割９ ０ 交叉巷道的方形拐 角[ ６]. １ ９ ８ ０年,美国曼特格曼里采矿机械制造公司 研制出米尼连采机,该机专为薄煤层设计,切割头 直径０ 􀆱 ６m,切割宽度５ 􀆱 ４m.该机身上不带锚杆 安装机,在工作面１ 􀆱 ２m内使用木支柱或液压支 柱支护,在工作面４ 􀆱 ２m内用锚杆支护,在采煤 机后边、桥式运输机两侧有２台锚杆安装机.集煤 螺旋布置在机身两侧,能沿工作面横向割煤并能把 煤装运到后边的刮板输送机上,整个连采机借履带 前移[ ６]. １ ９ ８ ９年,美国罗宾斯公司 R o b b i n sC o 􀆱推 出摆轮式硬岩连采机,如图７所示.实际上该连采 机是履带式全断面掘进机,其截割机构是１个周边 装有滚刀的横轴旋转轮,其旋转由电动机经过行星 减速器驱动,两侧液压缸推动左右摆动,采用激光 导向、微机自动控制. 图７ 罗宾斯摆轮式连续采矿机 １ ９ ７ ６年,美国费尔奇 F a i r c h i l d公司研制 出MA R K ２ ２ A型连采机,适用于０ 􀆱 ７ ０１ 􀆱 ２ ７m 厚的薄煤层开采,该机用２个纵向螺旋滚筒割煤, 先沿着巷道轴向钻进到滚筒长度 约１ 􀆱 １m ,再 左右摆动割扫煤层[ ７];２ ０ ０ ３年制造F ５ ２ ５型连续采 锚一体机,如图８所示,该机在前部横置２套螺旋 截割机具,机上装有２台锚杆打眼安装机,是采、 掘、落、装、行、钻、支、锚多功能一体化的机 组,这是连采机的重大突破,截割深度不受限制, 开采高度０ 􀆱 ９１ 􀆱 ８m[ ８];２ ０ １ ３年该公司并入通用 电气 G E公司之后,又推出G EF a i r c h i l dF ３ ３ ０ 型连采机,采高０ 􀆱 ６１ 􀆱 ３m,采宽３ 􀆱 ８７ 􀆱 ７m, 其滚筒形式与费尔奇F ５ ２ ５机型相似,截割部前端 装有左右２个带截齿的纵螺旋滚筒,两滚筒可以联 动或分别调高,也可以左右摆动４ ５ . １ 􀆱 ２ 我国连采机发展 １ ９ ７ ９年和１ ９ ８ ３年,我国山西大同矿务局和西 山矿务局从美国引进了连采机,此后河北开滦、山 东枣庄、黑龙江鸡西、河北峰峰等矿务局相继从美 国引进了薄煤层和中厚煤层连采机.到１ ９ ９ ５年, 我国引进了美国４家公司的２ ３台连采机,其中久 益公司１ １套、英格索兰公司４套、杰弗里制造公 司l套、费尔奇公司７套,分别在山西及神府东胜 煤田使用.其中,１ ９ ８ ２年大同矿务局大斗沟煤矿 使用久益１ ２ CM ９ B UN型连采机;１ ９ ８ ６年西山矿 务局 西 曲 煤 矿 使 用 英 格 索 兰L N ８ ０ ０和 杰 弗 里 １ ０ ３ ６ R B连采机;１ ９ ８ ７年大同姜家湾矿使用久益 １ ２ CM ９ B UN型连采机;１ ９ ８ ７年山西雁北马口煤 矿使用久益１ ２ CM １ １ ９ B UN连采机,西山杜儿坪 煤矿使用费尔奇MA R K ２型连采机;１ ９ ９ ４年陕 西神东大柳塔煤矿引进久益１ ２ CM １ ８连采机[ ９]. 图８ 费尔奇公司F ５ ２ ５型掘锚一体机 ２ ０ ０ ７年,中 煤 科 工 集 团 太 原 分 公 司 研 制 出 EML ３ ４ ０型连采机,是我国自主研发的首台连采 机,如图９所示,２ ０ ０ ８年５月在神东大柳塔煤矿 完成了井下工业性试验,４个月完成２ ６ ５ ０m掘进 进尺.目前的EML系列包括EML ３ ４ ０ A １ ８/３ ５ 矮型、EML ３ ４ ０ ２ ６/ ４ ６普通型、EML ３ ４ ０ ３ ３/５ ５ 大采高型、EML ３ ０ ０ Y窄型连采机,均采用变频调 速控 制 行 走、湿 式 除 尘 技 术,适 于 采 高１ 􀆱 ３ ５ 􀆱 ５m、坡度小于１ ６ 、硬度≤ f ４的煤层开采 [１]. 图９ 天地太原分公司EML ３ ４ ０连采机 ５ 采煤机技术发展历程 四 连续采煤机 ２ ０ ０ ８年,三一集团推出M L ３ ４ ０连采机,如图 １ ０所示,该机装机功率５ ２ ４k W,截割硬度f ３,截割 断面为５ 􀆱 ４m ４ 􀆱 ２m,适应巷道坡度≤１ ７,该机 于２ ０ ０ ９年５月在陕西红柳林矿进行了工业性试 验[ １ ０]. ２ ０ １ ２年研发出M L ４ ０ ０连采机,其截割范围 ２ 􀆱 １ ４ 􀆱 ５m,掘进效率是普通掘进机的４ ６倍. 图１ ０ 三一集团ML ３ ４ ０连采机 ２ ０ １ ５年,湖南长沙铁建重工集团自主研制出 Z J M ４ ２ ０ ０型 全 球 首 台 护 盾 式 快 速 掘 锚 机 连 采 机 ,该机采用全液压驱动、履带式行走,可伸缩 滚筒的上下截割形式,油缸推进、步进掘进的掘进 形式,具有防护盾体的掘锚完全同步的特点,汇聚 了掘锚同步、超前探放、智能导向、一次成巷、负 压除尘、数字截割、数据交互、远程操控等８大 功能. ２ ０ １ ９年１ ０月,江苏徐工集团推出EML ３ ６ ０型 连采机,该产品有多种截割滚筒可选,适用于不同 煤层,具有自动定位截割功能,可通过设定截割高 度实现自动截割,行走采用高压变频调速,可自动 根据工况调节速度,此外还具有可视及遥控功能, 使视野更开阔、操作更灵活. ２ ０ １ ９年１ ０月,黑龙江佳木斯煤矿机械公司在 并入小松采矿设备公司之后,推出E J M ２１ ７ ０掘 锚一体机,它是专用于复杂地质条件下进行煤巷快 速掘进的装备,采用久益H F X锚杆机专利技术, 全断面滚筒一次截割成形巷道,机载６台锚杆机, 多位置同时进行锚杆支护作业,实现巷道快速支 护,以达到空顶距最小化的目的. ２ 露天连续采矿机 在露天矿使用连续采矿机,可对露天矿床连续 挖掘并即时转载、运输.按结构形式区分,露天连 续采矿机分为轮斗式、滚筒式、链斗式.轮斗式连 续采矿机开发和应用较早,滚筒式连续采矿机是近 ３ ０年开始普遍采用的新机型. ２ 􀆱 １ 轮斗采矿机的发展 轮斗采矿机即为轮斗挖掘机,属于露天矿使用 滚筒式挖掘采矿机,将挖掘、装载功能集成在臂架 前端的转动斗轮,依靠斗轮周边铲斗的刨削作用来 挖掘矿层,实际上是一种转动周铣式采矿机. ２ 􀆱 １ 􀆱 １ 国外轮斗采煤机的发展 １ ５世纪后期,意大利锡耶纳的一批工程师设计 出一种船载河道挖掘机,达􀅱芬奇参与过设计修改, 如图１ １所示,在侧舷安装铁木结构的绞车,端头安 装铲斗,容量约０ 􀆱 ２m ３,靠人力推动绞车手柄,驱 动铲斗挖掘淤泥,这是多斗式挖掘机的雏形. 图１ １ 达􀅱芬奇参与绘制的多斗挖掘机结构图 １ ８ ３ ３年,美国费城铁路工程的承包商威廉􀅱 奥的斯 W i l l i a m O t i s着手研制蒸汽机动力挖掘 机并在４年后正式获得专利,１ ８ ３ ５年造出第１台 蒸汽动力单斗挖掘机,如图１ ２a所示,它是蒸 汽机驱动、铁木混合结构、半回转、轨行式,斗容 为１ 􀆱 １ ５m ３,挖掘速度约为３ ５m３/ h.１ ８ ３ ７年,第 １台奥的斯蒸汽铲投入铁路工程作业,１ ８ ７ ２年在新 泽西州建设铁路 工程应用,如图１ ２b所 示. １ ８ ７ ０年,奥的斯改进的蒸汽铲正式生产,并用于 露天矿剥离. １ ８ ６ ０年,法国生产了世界上最早的、结构比 较成熟的多斗挖掘机,以蒸汽动力运行,用于苏伊 士运河的开挖工程. １ ８ ８ ０年,美国生产了以拖拉机为底盘的单斗 挖掘机.１ ８ ８ ４年,美国造出第１台蒸汽动力索斗 挖掘机,用于土方工程施工.１ ８ ８ ９年,美国生产 出多斗 挖 沟 机,可 挖 宽０ 􀆱 ２ ９ m、深１ 􀆱 ４ ０ m的 沟渠. １ ９ ０ ８年,英国工程师AR格罗史密斯将链斗 挖泥 船 改 进 为 链 斗 式 挖 掘 机,用 于 英 格 兰 考 比 ６ 中国煤炭第４ ６卷第９期２ ０ ２ ０年９月 C o r b y铁矿.１ ９ ３ ４年出现履带式轮斗挖掘机, 逐步取代了链斗挖掘机,但在挖掘深度较大时仍用 链斗挖掘机,如图１ ３所示. 图１ ２ 早期的单斗采矿机及工程应用 图１ ３ 深挖作业的链斗挖掘机 １ ９ １ ０年,美国开始使用煤矿蒸汽铲进行露天 采煤.１ ９ １ ２年,美国哈尼施费格尔公司 P １ ９ １ ４年生产出第１台 可用于露天矿开采的２ ０ ５型履带式索斗铲;１ ９ １ ９ 年推出世界第１台柴油动力轮行式吊斗铲;１ ９ ２ ０ 年推出２ ０ ６型露天矿索斗挖掘机.１ ９ ４ ５年,美国 比塞洛斯公司研制出６ ８ ４ WX型跨坑式轮斗挖掘 机,用于加州圣路易斯大坝建设. １ ９ １ ３年,德国开始研制轮斗挖掘机,用于露 天褐煤开采.１ ９ １ ６年,第１台轨道式轮斗挖掘机 在贝尔格维茨褐煤露天矿投入使用,进行剥离覆盖 层的作业.１ ９ １ ９年,德国洪堡公司研制出世界第１ 台轮斗式挖掘机,该机与蒸汽铲类似,采用蒸汽机 和铁路轮轨底盘,只能挖取堆放物料;１ ９ ２ ５年生 产了第１台露天矿用轮斗挖掘机,卸料臂可在一定 范围内回转,在德国路易斯矿使用,铲斗容量为 ０ 􀆱 ０ ７ ５m ３.１ ９ ３ ４年,德国吕贝克公司 LMG生 产出第１台履带式轮斗式挖掘机,装有３组可调式 履带,经过不断改进,在１ ９ ３ ５年制造出开采能力 ２ ６ ７ ６m ３/ h的机型.１ ９ ３ ７年,德国沃尔夫公司造 出六履带斗轮挖掘机,在柏林电气公司的高勒帕矿 投入使用,它是最早的巨型斗轮挖掘机. １ ９ ４ ８年,德国克虏伯 K r u p p公司生产出该公 司第１台轮斗挖掘机;１ ９ ５ ８年研制出K r u p p ５ ０轮斗挖 掘机,整机质量为５ ２ t,挖掘量２ １ ０m ３/ h,用于科隆 地区的莱茵褐煤公司福尔图那露天煤矿.１ ９ ６ ０年,德 国劳克哈迈 L a u c h h a mm e r公司建造了b a g g e r ２ ５ ８ 型轮斗挖掘机,１ ９ ６ ４年在东德投入使用,斗轮有１ ０ 个铲斗,斗容为１ 􀆱 ５m ３,整机长１ ７ １ 􀆱 ５m,高５ ０m, 重量３ ８ ５ ０ t,移动速度为６m/m i n. １ ９ ６ ２年,克虏伯公司与欧凯公司 O１ ９ ７ ５年 研制B a g g e r ２ ８ ５型轮斗采矿机,自重１ ３ ５ ０ ０t,长 ２ ０ ０m,高７ ５m,总功率达到１ ６ ５ ６ ０kW,挖掘能 力高达２ ０万m ３/ d;１ ９ ７ ８年制造出B a g g e r ２ ８ ８轮 斗采矿机,如图１ ５所示,该机自重１ ３ ５ ０ ０t,机身 长度２ ４ ０m,高度９ ６m,有１ ８个铲斗,轮斗驱动 功率为３１ １ ２ ０kW,１ ２条履带采用 “ 前８后４” 的布置型式,最大移动速度为６ ０ ０m/h,仅需５人 操作,挖掘能力高达２ ４万m ３/ d;１ ９ ９ ５年制造出 b a g g e r ２ ９ ３轮 斗 采 矿 机,自 重１ ４ ２ １ ０t,机 身 长 ２ ４ ０m,宽４ ９m,高９ ６m,装备２ ０个８ 􀆱 ６m ３铲 斗,轮斗驱动功率为３１ ６ ８ ０kW,挖掘松方能力 达 到３ ０万 m ３/ d;２ ０ ０ ４年, 克 虏 伯 生 产 的 C ３ １ ０ ０ Z G型斗轮挖掘机在神华准格尔公司黑岱沟 煤 矿 使 用, 斗 轮 装 有１ ２个 铲 斗, 铲 斗 容 积 ０ 􀆱 ７ １m ３,斗轮直径８ 􀆱 ２m,上挖高度１ ５m,下挖 深度１m,自重５ ４t,总功率１ ４ １ ０kW,理论生产 能力３ １ ０ ０m ３/ h. ７ 采煤机技术发展历程 四 连续采煤机 图１ ４ B a g g e r ２ ６ ０轮斗挖掘机 图１ ５ B a g g e r ２ ８ ８轮斗采矿机 １ ９ ５ ９年,苏联制造出３台З Э Р ５ ０ ０型履带式 轮斗采矿机,在恰索夫􀅱雅尔斯基露天矿使用,该 机有８个铲斗,斗轮直径４ 􀆱 ５m,铲斗容积２ ０ ０L, 理论生产能力５ ０ ０ m ３/ h,机器自重１ ８ ０t.１ ９ ６ ２ 年,苏联德米特洛夫挖掘机厂生产了Э Т У ３ ５ ４型 露天矿轮斗采矿机,此外的机型包括Э P ４型、 Э P ５型、Э P Г ３ ５ ０/１ ０ ０ ０型和Э P Г １ ６ ０ ０４ ０ １ ０ ３ １ 型轮斗采矿机,制造厂有朱耶夫斯克铸造机械厂、 新克拉马托尔机械制造厂.１ ９ ８ ９年,苏联制造出 Э РШРД５ ２ ５ ０轮斗采矿机. ２ 􀆱 １ 􀆱 ２ 我国轮斗采矿机的发展 １ ９ ７ ６年, 杭 州 重 型 机 械 厂 自 行 研 制 了 WU D ４ ０ ０/７ ０ ０型轮斗采矿机,是我国生产的第１台 中型轮斗采矿机,铲斗容量０ 􀆱 ２m ３,铲斗数量８个, 上挖高度１ ０m,下挖深度０ 􀆱 ４m,在云南小龙潭露 天煤矿使用[ １ １]; １ ９ ８ ５年,该厂与天津工程机械研究 所设计制造出WD ５ ２ ０/ ０ 􀆱 ９１ ５型轮斗采矿机,理 论生产能力１ ５ ０ ０２ ０ ０ ０m ３/ h,挖掘高度１ ５m,下 挖深度０ 􀆱 ９m,斗容０ 􀆱 ５ ２m ３,铲斗数１ ２个,总装 机功率１ ２ ２ ５k W,用于布沼坝露天煤矿[ １ １]. １ ９ ９ ５年,沈阳重型机械集团有限公司与德国 塔克拉夫机械制造厂合作制造出S R S １ ６ ０ ２ ２ ５/３ 􀆱 ０ 型轮斗采矿机,理论生产能力３ ６ ０ ０m ３/ h,剥离深 度３m,轮斗驱动功率１ ０ ０ ０kW,铲斗数１ ４个, 斗容０ 􀆱 ８ m ３,斗 轮 臂 悬 长 ３ ２ 􀆱 ５ m,行 走 速 度 ６m/m i n [１ ２]. ２ ０ １ ０年,大连重工通用设备有限责任公司研 制出DWY ２ ０ ０ ０型 全 液 压 轮 斗 采 矿 机,机 身 长 ３ ５ m、 高１ ０ m, 爆 破 处 理 后 的 挖 掘 能 力 ２ ０ ０ ０m ３/ h,操作室后端搭接一条约２ ０m长的传 送带,如图１ ６所示. 图１ ６ 国产DWY ２ ０ ０ ０型全液压斗轮采矿机 ２ 􀆱 ２ 露天连续采矿机的发展 露天连续采矿机 以下简称 “ 露天连采机” 是从井下连续采煤机移植开发的新型露天采矿设 备,用旋转刀尖以铣切方式连续切割矿岩并经转载 机构装载到运输设备上,一道工序即完成挖掘、装 载和初碎三道工艺过程.根据截割滚筒布置位置的 不同,连采机分为中置式、后置式、前置式,如图 １ ７所示 [１ ３]. 图１ ７ 露天连采机３种滚筒布置形式 ８ 中国煤炭第４ ６卷第９期２ ０ ２ ０年９月 ２ 􀆱 ２ 􀆱 １ 国外露天连续采矿机的发展 １ ９ ６ ２年,法国洛林铁矿开始在露天矿使用连 续采矿机,到１ ９ ７ ４年使用了３台１ ２ ０ HR连采机回 采褐 铁 矿 石,１ ９ ７ ５年 增 至１ ０台,开 采 效 率 为 ２ ０ ０ t/h. 同 期, 法 国S e r r o u v i l l铁 矿 也 使 用 １ ２ ０ HR连采机;西德L e n g e d e铁矿使用J o y公司 的６ PM ２ AN连采机,B u l t e n铁矿使用AM ５ ０型 和WAV １ ７ ０型连采机;苏联在尼科波尔铁矿区使 用МБДД和КМШ型连采机[ １ ４]. １ ９ ８ ０年,德国维特根 W i r t g e n公司制造出 首台３ ８ ０ ０ S M露天连采机,如图１ ８所示,１ ９ ８ １年 １ ２月该机在联邦德国莱茵矿区的弗里米纳多夫 F r i m i n e r d o r f露天煤矿使用,开创了露天煤矿使 用连续采矿机的先河.维特根连采机是在公路热铣 刨机 １ ９ ７ １年 、冷铣刨机 １ ９ ７ ９年成功研发的 基础上,将路面铣刨机移植到露天煤层剥采而研发 的,机型包括２ ２ ０ S M、２ ５ ０ ０ S M、４ ２ ０ ０ S M,其 中 维特根２ ２ ０ S M ３ 􀆱 ８露天矿连采机如图１ ９所示. 图１ ８ 维特根的首台３ ８ ０ ０ S M露天连采机 图１ ９ 维特根２ ２ ０ S M ３ 􀆱 ８露天矿连采机 ２ ０世纪８ ０年代中期,奥地利奥钢联公司对其 AM １ ０ ０连采机改进,开发出V A S M系列悬臂式 露天连采机,其切割滚筒位于前端并可以升降,机 型包括 V A S M２ ０、V A S M３ ０、V A S M５ ０、 V A S M１ ０ ０.１ ９ ８ ８年,V A S M２ D样机在巴西的露 天金矿使用,１ ９ ９ １年第２台样机在澳大利亚露天煤 矿使用[ １ ５]. １ ９ ８ ０年 代 中 期, 德 国P a u r a t公 司 设 计 了 C Ｇ M i n e r短摇臂式露天连采机,短摇臂式的螺旋形 滚筒近乎刚性地安装在机身前端,兼有碎矿和集载 的功能,采厚与滚筒直径有关,最大采厚２ 􀆱 ５m. CM系列露天连采机型号包括CM ５ ０ ０、CM １ ０ ０ ０、 CM ２ ０ ０ ０. １ ９ ８ ８年,德国克虏伯公司制造了世界上第１ 台多斗轮露天连采机,４个并排切割斗轮滚筒位于 机体前方,朝上切割破碎矿岩,切割滚筒压向地 面,斗轮固定不能上下调幅.１ ９ ８ ９年,该机型在 劳海德 R a wH i d e褐煤露天矿使用,１ ９ ９ ０年３ 月K S M ４ ０ ０ ０在 美 国 怀 俄 明 州 褐 煤 露 天 矿 使 用[ １ ６－１ ７]. ２ ０ ０ ０年,美国威猛 V e r m e e r公司制造出世 界上第１台后置式露天连采机,威猛T １ ２ ５ ５型采 矿机如图２ ０所示,由１个液压直驱滚筒切割和破 碎物料,随后的推土机或装载机配合攒堆装料,切 削宽度为３ 􀆱 ７m、最深达６ ９ ０mm,行进速度可达 ４ ０m/m i n.２ ０ １ ４年７月,威猛T １ ２ ５ ５连采机用于 浙江万象集团的新疆硝石矿[ １ ８]. 图２ ０ 威猛T １ ２ ５ ５型露天连采机 ２ ０ ０ ３年,意大利泰斯美克 T e s m e c公司制 造出第１台噬齿式采矿机,具有高效率截割岩石性 能,被 誉 为“ 碎 岩 金 刚 ” , 包 含２种 机 型 １ １ ５ ０ RH机型截宽２ 􀆱 ９ m,截深０ 􀆱 ６ m;１ ４ ７ ５ RH 机型截宽３ 􀆱 ８m,截深０ 􀆱 ７m.卡塔尔工程技术公 司 H B K公司使用T R S １ １ ５ ０型采矿机开采石灰 泥岩如图２ １所示[ １ ９]. 自２ ０ ０ ５年起,美国创克 T r e n c o r公司陆续 推出T １ ３ ６ ０、T １ ４ ６ ０、T １ ６ ６ ０、T １ ７ ６ ０露天连采机, 与其他露天连采机传动方式不同,这些型号的露天 连采机采用了机械动力链传递方式,使传动效率更 高、传动系统更简单,如图２ ２所示.T １ ７ ６ ０的最 大切割宽度４ 􀆱 ５m,最大切割深度１ 􀆱 ５m,行走速 ９ 采煤机技术发展历程 四 连续采煤机 度１ 􀆱 ６k m/h [２ ０]. 图２ １ 泰斯美克T R S １ １ ５ ０采矿机 图２ ２ 创克T １ ４ ６ ０型露天连采机 ２ 􀆱 ２ 􀆱 ２ 我国露天连续采矿机的发展 １ ９ ８ ９年,中国矿业大学与河南洛阳矿山机器 厂联合研制短摇臂式C L G ５ ６ ０ ０露天连采机.２ ０ ０ ０ 年,哈尔滨煤矿机械研究所与内蒙古霍林河煤矿联 合研发出C L G ３ ０ ０型露天连采机,采高３m,采宽 ４ 􀆱 ２ m, 最 小 选 采 高 度０ 􀆱 ２ m, 总 装 机 功 率 ４ ２ ０kW,生产能力３ ０ ０t/h,该机２ ０ ０ １年５月开 始在内蒙古霍林河煤业集团北露天煤矿二采区投入 试用,最高原煤生产能力１ ６ ０ ０t/d [２ １]. ２ ０ ０ １年,河北天择重机公司为黑河市宋集屯 煤矿制造了LMG ３ ４ ０/２９ ０型滚筒式露天连采机, 理论 生 产 能 力１ ０ ０２ ０ ０t/h,采 高３ m,采 宽 ３ 􀆱 ６ m,总 装 机 功 率３ ４ ０ kW [２ ２];２ ０ ０ ３ 年 制 造 了LMG ９ ５ ０/２３ １ ５型露天连采机,理论生产能力 ５ ０ ０６ ０ ０t/h,采高５m,采宽５ 􀆱 ４m,总装机功 率９ ５ ０kW;２ ０ ０ ９年制造了LMG ５ ４ ０/２１ ６ ０型电 驱动露天连采机,电压为６k V或１ ０k V,理论生 产能力３ ０ ０４ ０ ０t/h,采高４m,采宽４ 􀆱 ５m,总 装机功率５ ４ ０kW;２ ０ １ ０年研制了LMG ９ ５ ０/２ ３ １ ５型露天连采机,理论生产能力５ ０ ０６ ０ ０t/h, 采高５m,采宽５ 􀆱 ４m,最大切割深度０ 􀆱 ８m,履 带行进速度１ ５m/m i n,总装机功率９ ５ ０kW,适用 于煤 层 夹 角 小 于１ ０ 的 煤 层;２ ０ １ ０年,又 研 制 出LMG １ １ ５ ０/２３ ５ ５型露天连采机,其理论生产 能力７ ０ ０８ ０ ０t/h,采高５m,采宽５ 􀆱 ６m,总装 机功率１ １ ５ ０kW,整机外观如图２ ３所示. 图２ ３ 河北天择LMG １ １