中国重大技术装备三十周年·系列成果（三）

        煤矿综合机械化开采成套装备

        煤炭是我国的主要能源，目前分别占我国一次能源生产和消费总量的76.6%和69.4%。近十年来，我国煤炭开发进入了高速发展期，产量逐年增加，2012年全国原煤产量36.3亿吨，占世界煤炭产量的50%，位居世界第一，近十年来世界煤炭产量增长的80%是中国生产的，与此同时我国也逐渐变成了世界最大的煤炭消费国，这种形势带动了我国煤炭开发技术与装备的快速发展。

        我国自建国以来，井工开采采煤工艺的发展历经爆破采煤工艺（简称炮采）①、普通机械化采煤工艺（简称普采）②、综合机械化采煤工艺（简称综采）③等阶段，70年代开始引进综采成套装备④，几十年来走出了一条引进、消化、吸收、再创新的煤炭综采装备的发展道路。回顾综采发展过程，大致可分为三个阶段，第一阶段自上世纪70年代初期至80年代中期，以引进、消化、吸收国外综采技术为主。1970 年1月28日, 我国引进的第一套全工作面综采设备在大同煤峪口矿8710 工作面开始工业性试验, 正式拉开了我国采煤史上一场影响深远的革命性变革的帷幕。第二阶段自上世纪80年代中后期至2003年前后，是中低端自主发展与高端引进的时期。在前期引进的基础上，我国逐渐掌握了综采装备的研制技术，进入自主生产阶段，综采装备在我国得到大面积推广应用，逐步建立了自主知识产权的综采工作面成套装备技术体系。但是国外在90年代初发展的以液压支架电液控制系统等为基础的综采装备长期以来一直占据我国煤机市场的高端市场部分。第三阶段自2003年前后至今，是高端综采装备国产化和自主创新阶段。国家在此阶段对煤炭开采装备技术的发展给予了很大支持，陆续组织开展了一系列技术攻关，取得了“年产600万吨综采成套装备技术”、“大倾角煤层综采综放成套装备关键技术”、“0.6m～1.3m复杂薄煤层自动化综采成套技术与装备”、“高端液压支架及其先进制造关键技术”、“年产千万吨大采高综采成套装备”和“大采高综采放顶煤⑤成套技术与装备”等一大批重大技术成果，支撑了煤炭工业的技术进步和快速发展。下面简要介绍三项重大成果。

        1、600万吨综采成套技术与装备

        2003年起，国家组织了“年产600万吨综采成套装备研制”的项目攻关研究，该项目是当年国家十项重大技术装备研制攻关其中之一，由煤炭科学研究总院、神华集团、天地科技股份有限公司和其它煤机骨干制造企业联合承接。总体目标是攻克3.5～6.0m煤层一次采全高成套技术与装备，实现工作面年产600万吨。该项目以大采高综采岩层控制理论研究为基础，遵循系统设备与单件设备可靠性相匹配、采煤机落煤能力与输送机能力相匹配的原则，自主研发高可靠性液压支架、采煤机、刮板输送机以及带式输送机，集成创新了由“一个理论、四套装备”（36个关键元部件、16项创新技术）所构成的具有自主知识产权的年产600万吨能力的综采成套技术与装备，特别是该项目研制的具有自主知识产权的SAC型液压支架电液控制系统，打破了国外企业在此领域对我国的长期垄断地位，并迅速占领市场，2012年市场占有率达到55%，使得国外企业的液压支架电液控制系统在我国的市场占有率从2007年的100%降低到2012年的30%，同时将液压支架电液控制系统的价格降低到2007年2/3左右。项目成果获得国家科技进步二等奖。

        2、大倾角煤层综采综放成套技术与装备

        大倾角松软等复杂煤层开采是世界性煤炭开采重大技术难题，为攻克这一技术难题，天地科技股份有限公司与山东科技大学和山东能源新汶矿业集团等单位合作，经过长期“产学研”联合攻关，突破了大倾角和急倾斜工作面支护系统稳定性、采煤机牵引系统下滑磨损和控制等技术瓶颈，创新了设备与围岩耦合设计核心技术，攻克了设备关键元部件可靠性技术，形成了一整套集工作面成套设备三维动态设计、优化配套技术和先进制造于一体的复杂煤层综采综放工作面成套装备关键技术。项目创新研制的新型大倾角工作面液压支架及电液控制系统、大功率大倾角电牵引采煤机、刮板输送机成套装备，实现了35°～56°大倾角复杂煤层的安全高效生产，达到国际领先水平。本项目自2008年起，在山东能源新汶矿业集团福城煤矿和华丰煤矿等22个单位推广应用，在35°～56°大倾角和急倾斜松软等复杂煤层条件下实现综采综放安全高效开采，项目成果获得国家科技进步二等奖。

        3、特厚煤层大采高综放成套技术与装备

        大同和内蒙等主要煤炭基地赋存有大量14～20m特厚煤层，解决这类煤层的安全高效开采技术和装备是煤炭工业发展中面临的重大难题，为攻克这一难题，经中国煤炭科工集团、郑州煤矿机械集团和大同煤矿集团等十几个单位组成的产学研用攻关联盟的联合攻关，取得了重大创新成果。

        该项目实现了年产千万吨特厚煤层大采高综放工作面成套装备全部国产化，提高了成套装备的配套性、适应性及可靠性。2011年，项目在大同塔山矿8105工作面完成了工业性试验，年产量达到1084.9万吨。

        目前，我国高端液压支架、重型运输设备等开采装备核心技术已经处于国际先进水平，综采放顶煤开采装备技术处于国际领先地位。

        注释：

        ①  爆破采煤工艺：在长壁工作面用爆破方法破煤和装煤、人工装煤、输送机运煤和单体支柱支护的采煤工艺叫爆破采煤工艺（简称炮采）。

        ② 普通机械化采煤工艺：在长壁工作面用机械方法破煤和装煤、输送机运煤和单体支柱支护的采煤工艺叫普通机械化采煤工艺（简称普采）。

        ③ 综合机械化采煤工艺：在长壁工作面用机械方法破煤和装煤、输送机运煤和液压支架支护的采煤工艺叫综合机械化采煤工艺（简称综采）。

        ④ 综采成套装备：包括采煤机（破煤、落煤），液压支架（空间支护），刮板输送机（装煤、运煤），转载机，破碎机，乳化液、喷雾泵组（液压支架动力源，提供31.5或37.5Mpa出口压力的乳化液），变电组合开关（采煤机、刮板输送机等电控装备的动力源，提供127伏、660伏、1140伏或者3300伏电压等级的动力电源）、顺槽控制中心等装备。

        ⑤ 综采放顶煤工艺：厚煤层煤炭开采技术之一。在厚煤层中，沿煤层（或分段）底部布置一个采高2-3米的长壁工作面，用常规方法进行回采，利用矿山压力的作用或辅以人工松动方法，使支架上方的顶煤破碎成散体后由支架后方（或上方）放出，并经由刮板输送机运出工作面（简称综放）。