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刮板输送机技术发展历程(二) ——国内技术

时间:2024-04-22 来源:中国煤炭杂志官网 分享:

★ 本刊特稿 ★

刮板输送机技术发展历程(二)
——国内技术

葛世荣1,王俊涛2,宋智丽32

(1.中国矿业大学(北京) 机电与信息工程学院,北京市海淀区,100083;2.中煤张家口煤矿机械有限责任公司,河北省张家口市,075100;3.宁夏天地奔牛实业集团有限公司,宁夏回族自治区石嘴山市,753000)

摘 要 我国生产刮板输送机始于1950年,以仿制苏联刮板输送机为主。1954年开始定型生产SGD-11型、SGB-11、SGB-15型刮板输送机;1958年试制出可弯曲链板输送机。1970年,国产SGW-150型刮板输送机与MLQ1-80型采煤机、TZ140型液压支架组成中国第一个采用自主装备的综采工作面。截至2020年底,我国累计生产煤矿刮板输送机19.43万台,其中张家口煤矿机械公司生产60 360台,宁夏天地奔牛公司生产24 840台。自2010年起,智能化刮板输送机开始起步,2011年研制成功国内首台初级智能化刮板输送机成套设备,2012年研制成功变频一体电机驱动的中双链刮板输送机,2014年研制成功世界首台具有装载量监测和自适应调速的智能控制刮板输送机。2022年研发出500 m长运距智能刮板输送成套装备,输送能力达3 000 t/h;2023年研制出世界首套10 m超大采高智能刮板输送机成套装备,输送能力为8 000 t/h。我国刮板输送机单机平均吨位呈现指数型增长,20世纪50年代的单机平均吨位仅为5.3 t,之后40年的刮板输送机处于小型化阶段;2000年单机平均吨位达到45 t,进入重型化时期,2010年达到75 t;之后进入超重型机型阶段,2020年单机平均吨位达161 t。

关键词 刮板输送机;中国制造;采煤工作面;技术发展史

1 综述

我国刮板输送机制造工业起步于新中国成立后。1949年11月,张家口兵工修械所改建为华北机器制造公司张家口机器厂,成为我国最早的刮板输送机制造厂,1959年更名为张家口煤矿机械厂,现为中煤张家口煤矿机械有限责任公司(以下简称“张家口煤矿机械厂”)。为了扩大刮板输送机制造能力,张家口煤矿机械厂分建的西北煤矿机械一厂(现为宁夏天地奔牛实业集团有限公司)于1970年投产、湖北煤矿机械厂(现为湖北煤矿机械集团公司)于1975年投产。后来,煤炭部建设了南京煤矿机械厂、昆明煤矿机械厂、兖州煤矿机械厂、辽源煤矿机械厂等煤机厂,生产各种轻型和中型刮板输送机。目前,全国获取安标资质的刮板输送机制造企业300余家、转载机制造企业100余家,可生产50余种型号刮板输送机,刮板输送机制造能力达6 000台套/a。截至2020年底,我国累计生产煤矿用刮板输送机19.43万台(其中张家口煤矿机械厂生产60 360台,宁夏天地奔牛公司生产24 840台)、带式输送机5.59万台,采煤机1.88万台、掘进机1.98万台、液压支架90.61万架。2012-2022年期间,累计供应掘进机17 888台、采煤机8 957台、刮板输送机28 214台、带式输送机30 845台、液压支架73.58万余架。我国已成为世界最大的采煤机、液压支架和刮板输送机生产国,重型刮板输送机制造达到国际领先水平。刮板输送机最大功率4 800 kW、最大输送能力7 000 t/h、最大铺设长度500 m;转载机最大功率1 000 kw、最大输送能力8 000 t/h。

我国生产煤矿用刮板输送机数量和重量统计和平均单机重量上升趋势分别如图1和图2所示。由图1和图2可以看出,我国刮板输送机最高年产量为2005年的5 323台,受煤炭行业形势影响,刮板输送机产量多次出现较大波动。在1987-1988年间,全国煤炭产量增速较低,刮板输送机年产量下降约1 100台。自1990年起,煤矿持续增产,小煤矿数量激增,机械化开采率处于低位,受亚洲金融危机影响,煤炭行业出现5年的低迷期,导致刮板输送机产量出现1个显著的下降期,从1996年年产5 071台降至2000年年产631台。从2011年开始的“十三五”期间,全国煤矿数量减到1.08万处,年产120万t以上的大型煤矿产量占比由58%提高到68%,刮板输送机开始走向重型化,年产量降至2015年的1 658台。之后,我国刮板输送机年产量在2 000台左右徘徊。从刮板输送机单机吨位增长历史看,我国刮板输送机单机吨位呈现指数型增长曲线。新中国成立初期的单机平均吨位仅为5.3 t,1990年增至8.3 t,40年期间的刮板输送机处于小型化阶段。到2000年,刮板输送机单机平均吨位达到45 t,我国刮板输送机进入重型化,2010年单机平均吨位达到75 t。之后,刮板输送机向自动化、智能化和高端化发展,刮板输送机进入超重型机型和超长机型新阶段,2020年单机平均吨位达161 t。以陕煤集团小保当煤矿使用的SZG1400/7000型刮板输送机为例,工作面运输长度400 m,运量5 000 t/h,中部槽单重5.53 t,刮板输送机总重达1 720 t。

图1 新中国成立以来我国制造煤矿刮板输送机数量统计曲线

图2 我国煤矿刮板输送机平均单机质量呈指数上升趋势

2 张家口煤矿机械厂开发机型

2.1 1950-1954年

1950年,仿制前苏联机型,生产锁链式输送机21台。1951年,生产锁链式输送机69台,该机型在当年4月举办的“中国煤矿生产展览会”上展出。1952年,生产201-P 100M链板式输送机97台(如图3所示),链条式输送机37台。1953年,生产锁链输送机70台,旧刮板式输送机7台,锁链改进式输送机161台,东北式输送机3台,CKP-11型链板输送机36台(如图4所示),CTP-30型输送机22台;СКР-11型单链刮板输送机(С-刮板,К-输送机,Р-可逆转,11-驱动功率/kW),СТР-30型双链刮板输送机(Т-运输,Р-可拆卸)。1954年,生产改进式锁链输送机157台,东北式3.5HP型锁链输送机10台,CTP-30型刮板输送机32台,CKP-11型刮板输送机141台,试制CKT3-6型单链刮板输送机2台(如图5所示)和СКТ2-6型薄煤层单链刮板输送机2台。

图3 1952年制造的链板式输送机

图4 仿制CKP-11型链板输送机

图5 仿制CKT3-6型单链刮板输送机

从此,我国初步建立起刮板输送设备技术基础和制造体系,为我国东北煤炭基地的机械化开采发挥了重要支撑作用,1950-1954年东北煤矿采煤工作面的机械运输量占比分别达到54.6%、68.0%、72.5%、83.2%、84.5%[1]

2.2 1954-1978年

1954年之后,对仿制的刮板输送机进行了优化改进,定型生产SGD-11型、SGB-11型、SGB-15型刮板输送机;进一步加大驱动功率之后,推出SGD-20型链板式输送机(如图6所示)、SGB-30型刮板输送机[2]。这2种机型在较长一段时间是我国煤矿的主力刮板输送机,据统计,1952-1981年我国共生产刮板输送机约6万台,其中SGD-20系列机型占到20%。

图6 SGD-20型链板式输送机

1958年,张家口煤矿机械厂与北京矿业学院合作设计试制出巨龙-1型可弯曲链板输送机,如图7所示,该机设计运量180 t/h、铺设长度150 m、最大驱动功率4×20 kW,双链驱动,槽体平面弯曲4°,垂直面弯曲3°,用气动千斤顶推移输送机。同年,该厂试制出跃进-3型薄煤层可弯曲链板输送机(如图8所示),设计运量60 t/h、铺设长度100 m,机头装有2套液力联轴器,采用双链驱动,机尾取消了张紧装置,以电动机反转来实现紧链[3]

图7 巨龙-1型可弯曲链板输送机

图8 跃进-3型薄煤层可弯曲链板输送机

1960年3月,自主设计了60型强力刮板输送机,4月下旬制造出样机,并在大同矿务局永定庄煤矿进行工业性试验,煤炭部批准批量生产,当年制造了681台,为之后自主研发可弯曲刮板输送机积累了宝贵经验。

1964年,该厂与煤炭科学研究院太原研究所合作研制成功我国第1台采用Φ18 mm圆环链的SGW-44型边双链可弯曲刮板输送机(如图9所示),该机与MLQ-64型单滚筒采煤机组合用于普采工作面,构成我国第1个国产化采煤机组。

图9 SGW-44型可弯曲刮板输送机

1970年,制造出SGW-150型可弯曲刮板输送机(如图10所示),同年11月在大同矿务局煤峪口矿8710工作面与MLQ1-80型采煤机、TZ140型液压支架组成综采工作面,开采效率比普通机械化提高了2倍,这是我国第1个综采机械化工作面[4]

图10 SGW-150型可弯曲刮板输送机

1974年,研制出SGW-150A型刮板输送机(如图11所示),该机是为了适应综合机械化配套要求,在设计和试验SGW-150型刮板输送机的基础上,进一步研制而成,在阳泉四矿4222、4224、4225的3个工作面进行了15个月的工业性试验,经受了复杂生产条件的考验,共输送煤炭37.3万t,与此前的国产刮板输送机相比,具有功率大、铺设长、运量高、传动装置可靠、与双滚筒采煤机配套使用能自开缺口、导向管能确保采煤机不掉道、铲煤板清理浮煤效果较好等优点[5]

图11 SGW-150A型刮板输送机

1975年,该厂与煤炭科学院太原研究所、大同矿务局联合研制出SGW-250型双边链可弯曲刮板输送机(如图12所示),设计长度200 m、输送量600 t/h、中部槽宽度750 mm、驱动电机2×125 kW,刮板链Φ24 mm×86 mm,采用液压油缸紧链方式;中部槽采用“E”型轧制槽帮钢,两端加焊了耐磨的高锰钢端头,中部槽连接方式采用哑铃板和销连接。同年10月,该机在大同矿务局同家梁矿8304工作面进行了8个月的工业性试验,运送煤炭27.4万t,最高日产2340 t,采煤工效17.4 t/工[6]

图12 SGW-250型双边链可弯曲刮板输送机

1978年,改型制造出SGW-150C型可弯曲刮板运输机(如图13所示),1979年该机在肥城矿务局查庄矿使用,连续3年达到煤炭部甲级队水平,3年累计产煤116.5万t,最高月产6.07万t。1981年,该产品获国家质量金质奖[7]

图13 SGW-150C型可弯曲刮板输送机

2.3 2018年研制机型以及张家口煤矿机械厂开发机型汇总

2018年,研发出SGZ1400/2×2000型前部输送机、SGZ1400/3×1600型后部输送机、1200+200型机尾辅助驱动转载机、1 200 kW阀控偶合器驱动锤式破碎机、DY1800/1300带式输送机自移装置,形成智能化超大采高综放开采输送系统技术及成套装备,总装机功率达到12 000 kW,在监测、感知、控制等智能化技术方面实现了深度应用。

张家口煤矿机械厂及其延续公司开发的主要刮板输送机见表1。

表1 张家口煤矿机械厂及其延续公司开发的刮板输送机

年份研发机型1950锁链式输送机1952链板(条)式201P输送机1953仿制CKP11型链板输送机、CTP30型链板输送机1954CKT36型链板输送机、CKP26型链条输送机、东北式3.5HP型锁链输送机1956锁链搬运机1958CKP20型链板式输送机、SGB15型输送机、鄂式32型破碎机1959CT6型刮板输送机,巨龙1型链板式输送机,跃进3型薄煤层链板输送机1960CKP60型链板式输送机1962CKP20型链板输送机1963CKT36型刮板输送机,SGD26型刮板输送机1964SGW44型可弯曲刮板输送机1965SGD15型刮板输送机、SGW160型可弯曲刮板输送机1968SGW200型可弯曲刮板输送机,SGWD40型、SGWD22型单链可弯曲刮板输送机1969SGWD5.5型、SGWD13型单链可弯曲刮板输送机,SGW22型可弯曲刮板输送机1970SGW44Q型、SGW150型可弯曲刮板输送机1971SGW40型、SGW80型可弯曲刮板输送机1972SGWQ型可弯曲刮板输送机(工作面用),SGZ40铸石链刮板输送机(工作面巷道用)

续表1

年份研发机型1973SZQ40型转载机1974SGW150A型可弯曲型刮板输送机1975SGW250型可弯曲刮板输送机,SZQ75型桥式转载机1977SGW150B型可弯曲刮板输送机1978SGW150C型、SGW75型可弯曲刮板输送机1981SGZ730/150型、SGZ730/250型刮板输送机1982SGZ764/264型刮板输送机、SZQ764/132型转载机1983SGB764/264W型刮板输送机、SZB764/132型转载机1984SGZ764/320型、SGZ764/320W型刮板输送机1985SGZC764/320型侧卸式可弯曲刮板输送机1986SGZ830/500W型刮板输送机、SZB830/180型转载机1987SGZB730/220型、SGB664/220型薄煤层刮板输送机,SGBF630/220型刮板输送机1988SGZ764/400型刮板输送机1991SGZ764/500型、SGB830/400型刮板输送机,SGB730/320铸造槽帮刮板输送机1993SGZ830/630型刮板输送机、SZB880/220型转载机1995SGZ880/750型刮板输送机、SZZ880/220型转载机1997SGZ1000/3×375型、SGZ800/2×375型刮板输送机1998SGZ900/750型刮板输送机2000SGZ900/630型前后刮板输送机2003SGZ1000/1400型刮板输送机2005SGZ1000/2000型刮板输送机2006SGZ1000/3×700型刮板输送机、SZZ1200/400型转载机、PCM375型破碎机2007SGZ1000/3×1000型、SGZ1250/3×1000型刮板输送机和SZZ1350/525型刮板转载机2008SGZ1200/2×1000型放顶煤后部刮板输送机2011SGZ1350/3×1500型刮板输送机2014SGZ800/2×525型刮板输送机、SZZ800/250型转载机、PCM200型破碎机2016SGZ1400/3×1600型成套智能输送设备2018SGZ1400/2×2000型前部输送机、SGZ1400/3×1600型后部输送机2020智能化异构SGZ1400/3000+2000型刮板输送机

3 西北煤矿机械一厂开发机型

西北煤矿机械一厂由张家口煤矿机械厂分建,1970年投产,设计制造首批SWD-22型矿用刮板输送机产品,年产量980台。

1971年,该厂制造出SGW-40型边双链可弯曲刮板输送机。截至1980年,该机型共生产5 736台,成为该厂的主导产品。1977年11月,该厂与西安煤机厂联合试制出SGW-40T型刮板输送机(如图14所示),在淮北矿务局杨庄矿、大同矿务局白洞矿进行了工业试验,为了区分于原来的SGW-40机型,新机型定名为SGW-40T型可弯曲刮板输送机[8]。1979年,该厂研制出SGWD-730/180型单链刮板输送机,该机型吸收了西德EKF3-72V型单链刮板输送机的优点,驱动功率2×90 kW、铺设长度200 m、输送量500 t/h,与SZD-730/90型刮板转载机配套,是我国第1套高档普采工作面刮板输送设备。1986年,研制出SGZ-730/320型中双链刮板输送机(如图15所示),该机型引进吸收了西德艾柯夫公司EKF3-74V型刮板输送机技术,输煤量700 t/h,设计长度200 m、驱动功率2×160 kW,与SZZ-730/110型刮板转载机和LPS-1000型连续破碎机配套使用。

图14 SGW-40T型刮板输送机

图15 SGZ-730/320型刮板输送机

1995年,该厂与山西潞安矿务局联合研发出SGZ830/630铸造框架式交叉侧卸刮板输送机(如图16所示)、SZZ830/200型交叉侧卸转载机、LPS1500型破碎机成套综合机械化采煤设备,是我国第1套采用C型槽结构的刮板输送机,在山西潞安矿务局漳村矿创造了年产245万t的高产量。2004年,研制出适用于最小采高1.2 m煤层开采的SGZ800/630型刮板输送机、SZZ800/200型刮板转载机、PLM2000型破碎机及DY1000型带式输送机自移机尾等综采输送设备。2006年4月,为陕煤集团黄陵矿业公司制造出SGZ1200/3×855型刮板输送机、SZZ1300/525型转载机、PLM4500型破碎机、DY1600型带式输送机自移装置的600万吨级成套输送装备。2007年,为兖矿集团杨村矿研制出第1台SGZ630/264型极薄煤层刮板输送机(如图17所示)。

图16 SGZ800/630型刮板输送机

图17 薄煤层SGZ630/264型刮板输送机

2008年,该厂制造出6.2 m大采高、超长工作面的800万t综采成套工作面输送设备,包括SGZ1250/2565型刮板输送机、SZZ1350/525型转载机、PLM4500型轮式破碎机,在神华宁煤集团羊场湾矿运行,2010年获国家科学技术进步二等奖。2011年,为陕煤集团红柳林矿研制出国内首套7 m大采高、1 200万t产量的工作面超重型输送设备SGZ1400/3×1600型交叉侧卸式中双链刮板输送机,总装机功率4 800 kW,中部槽规格2 050 mm×1 400 mm×400 mm,配置Φ56 mm/131 mm×187 mm规格链条,是当时国内槽宽、功率、配置链条规格最大的综采输送设备。2014年,研制出SGZ1000/2×1000世界首套智能控制刮板输送设备,具有智能启动、智能调速、功率协调、链条保护、低速检修、双向协同作业控制等智能化技术。2014年,研发设计制造了SZB1350/200型运输巷用筛分转载机,在井下工作面实现了原煤的先筛分后破碎的方式,提高了井工采煤工作面块煤率,使块煤率提升了7%~10%。2019年,研制出8.8 m超大采高智能综采煤炭输送装备。

西北煤矿机械一厂及其延续公司开发的主要刮板输送机见表2。

表2 西北煤矿机械一厂及其延续公司开发的刮板输送机

年份研发机型1970SWD22型中单链刮板刮板输送机1971SWQ40型边双链可弯曲刮板输送机1976SGWD250型刮板输送机1978SGW40T型边双链刮板输送机1979SGWD730/180型中单链刮板输送机,SZD730/90型刮板转载机1979SGD730/180型单链刮板输送机1981SGD630/180型单链刮板输送机1986SGZ730/320型中双链刮板输送机,SZZ730/110型中双链刮板转载机,LPS1000型连续破碎机1989SGD730/90W型短壁工作面刮板输送机1992SGZ880/2×400型中双链交叉侧卸式刮板输送机,SZZ1100/200型中双链桥式转载机,LPS2000型轮式破碎机1993SGZ830/630型交叉侧卸刮板输送机、SZZ830/200型交叉侧卸转载机、LPS1500型破碎机1995SZZ960/250型刮板转载机,PLM2200型破碎机1996SGZ880/630型链轨牵引式铸焊刮板输送机,SGZ960/630型链轨式刮板输送机1996SGZ764(730)/320型刮板输送机1997SGZ960/630(750,800)型铸焊结构刮板输送机1998SGZ960/800S型中双链(交叉侧卸)刮板输送机

续表2

年份研发机型1999SGZ960/750型可伸缩刮板输送机2000SZZ960/400型刮板转载机2001SGZ1000/1200型综放前部刮板输送机、SGZ1200/1400型综放后部刮板输送机2003SGZ1000/1400型刮板输送机2007SGZ1200/3×855型中双链刮板输送机、SZZ1300/525型中双链刮板转载机2008SGZ1250/3×855型中双链刮板输送机2011SGZ1400/3×1500型中双链输送机2014SGZ1000/2×1000型中双链智能控制刮板输送机2016SGZ1400/3×1600型成套智能输送设备

4 湖北煤矿机械厂开发机型

湖北煤矿机械厂于1970年10月由张家口煤矿机械厂部分迁到湖北咸宁市,自20世纪70年代初,设计制造了我国首台薄煤层工作面轻型刮板输送机,相继又设计开发了SGD和SGB两大系列15种型号轻型刮板输送机。1975年,该厂生产出SGD-320-17B型单中链刮板输送机,驱动功率17 kW、输送能力40 t/h、铺设长度80 m,至1988年该机型生产了3 700余台。1980年,制造出SGB-520/44型边双链刮板输送机,驱动功率2×22 kW、输送能力150 t/h、铺设长度120 m。1982年,制造出SGB-420/22(30)型中单链刮板输送机,驱动功率22 kW或30 kW、输送能力60~80 t/h、铺设长度100 m。

1984年4月,该厂研制出SGB-630/60型刮板输送机,适用于薄煤层缓倾斜综采工作面运输,该机在松藻矿务局打通一矿N1712西工作面进行工业试验,实现最高日产775 t的运输能力,最高工效为22 t/工[9]。1997年6月,制造出SGN-630/110型准边双链刮板输送机,该机是对SGB-630/80机型的改进设计,用于缓倾斜极薄煤层普采、高档普采及综合机械化采煤工作面运输,设计长度160 m、输送量200 t/h、刮板链为Φ18 mm×64 mm、刮板链中心距为360 mm。试制样机在打通一矿S1715综采面和石壕煤矿N1626下普采面进行了19个月和16个月的使用运行,与原来的SGB-630/80型刮板输送机相比,链条与连接环的断链率降低80%、电动机烧毁率降低85%[10]

5 其他煤矿机械厂开发机型

1972年,中州煤机厂生产出SGB-620/40T型边双链刮板输送机,输送能力150 t/h,铺设长度150 m。1985年试制出SGB-420/40TX型边双链刮板输送机,输送能力100 t/h、铺设长度100~120 m。

1976年,南京煤矿机械厂试制出SGD-20B型刮板输送机;1980年10月制造出SGD-420/20D型刮板输送机,是对SGD-20B机型的改进设计,铺设长度80 m、输送量60 t/h、驱动功率为22 kW,在中部槽连接处有水平和垂直轴线的3° 摆动,能够适应较复杂的底板条件。1981年研制出SGD-420/30A型中单链刮板输送机(如图18所示),输送能力60 t/h,铺设长度100 m,其减速器与盲轴部件直接采用SGW-40T型刮板输送机的部件,驱动功率增至30 kW。2种机型先后试用于徐州矿务局大黄山矿综采工作面运输、四川渡口矿务局花山矿巷道运输、潞安矿务局王庄矿煤巷掘进运输[11-12]。1987年11月,该厂与中国矿业大学联合设计研制SGB-620/40G(40GS)刮板输送机,驱动功率增至55 kW,运输距离增至120 m;该机于1988年2月在徐州矿务局夹河煤矿7613工作面进行工业试验,替代了原来的2台SGW-40T型刮板输送机[13]

图18 SGD-420/30A型中单链刮板输送机

1978年,四川永荣矿务局机修厂与重庆煤研所、重庆大学联合设计研制出SGJB-22型单链可弯曲刮板输送机(如图19所示),铺设长度80~100 m,输送量60~80 t/h,2台样机先后在双河煤矿八井的炮采工作面和曾家山煤矿一井的机采工作面进行了工业试验[14]

图19 SGJB-22型单链可弯曲刮板输送机

1978年,淮南矿山机器厂试制成功ZGD-90型单链刮板转载机,输送量500 t/h,铺设长度30 m;1979年试制成功SGWD型单链可弯曲刮板输送机,输送能力500 t/h,铺设长度150 m,共生产77台。1980年以后衍生出SGD-180P型、SGD-630/180W型、SGD-630/180M型(无链牵引)、SGD-630/180PB型、SGD-630/180J型刮板输送机。1984年,生产出SGB-150C型边双链刮板输送机,输送能力25 t/h,共生产40台;1990年,试制出SGD-220型单中链刮板输送机。

20世纪80年代初,西安煤矿机械厂生产出SGD-330/4.2V型刮板输送机(如图20所示),输送能力34~54 t/h,铺设长度22 m,驱动功率4.2 kW。

图20 SGD-330/4.2V型刮板输送机

1982年2月,湖南煤矿机械厂与湖南省煤炭科学研究所合作研制出SGD-280/7.5、SGD-280/10型刮板输送机,该机铺设长度60~80 m,输送量25 t/h,1983年两款机型改为SGD-280/11型和SGD-280/7.5C型[15]。1984年,与中南工业大学联合研制出SGD-320/18.5(15)型刮板输送机,该机采用带式制动紧链器、新型耐磨合金钢精铸链轮、轧制中部槽并在机道等离子喷焊耐磨粉末,减速器寿命达到1 000 h。1987年9月,煤科院太原分院与运城拖拉机厂联合制造出SGD-320/18.5型刮板输送机,铺设长度80 m、输送量40 t/h[16]

1983年,昆明煤矿机械厂借鉴英国道梯公司的ML722型铠装刮板输送机,制造出SGB-764/224型重型刮板输送机,1988年制造出SGB-630/220中重型刮板输送机,与有链牵引采煤机配套使用,之后又造出SGB-630/220W、SGB-630/180W、SGB-730/110W中重型刮板输送机,形成了SGB-630/220系列刮板输送机[17]

1985年,兖州煤矿机械厂研制出SGB-630/110S型双速刮板输送机,该机挡煤板、铲煤板、中部槽和刮板链均与SGB-630/150C机型通用互换,但取消了液力联轴器,采用双速电机驱动,可实现低速大扭矩启动[18]。同年,生产出SGB-630/150C型刮板输送机。

1985年,山西煤矿机械厂研制出SGB-620/40S型双速刮板输送机,该机由SGB-620/40T机型改进而成,在阳泉四矿进行了工业性试验,1986年1月通过技术鉴定。

1987年,蛟河煤矿机械厂研制出SGB-620/55型刮板输送机,该机在保持SGW-40T机型减速器接口一致性基础上,增大了电动机和液力耦合器功率,提高了减速器承载能力。1988年制造出SGD-630/180型刮板输送机(如图21所示),在鸡西矿务局二道河子矿进行了井下工业试验,适用于厚度1.4~2.5 m煤层综采运输,设计长度150 m、输送量400 t/h、刮板链为Φ16 mm×92 mm。1991年,该厂制造出SGD-630/220型刮板输送机[19]

图21 SGD-630/180型刮板输送机

1988年,广西合山矿务局煤矿机械厂制造出SGB-420/22型刮板输送机,该机传动部底座采用平装分解式结构,机头轴采用整体结构式,适合江南地区煤矿使用,铺设长度80 m,运输能力60 t/h。

1990年,辽源煤矿机械厂制造出SGZ-730/220S型刮板输送机,适用于1.6~3.0 m的缓倾斜中厚煤层综采运输,运输长度可达230 m,输送量500 t/h。

2021年,西安重装蒲白煤机公司研发出SGZ-1250/3×1600超重型智能化刮板输送机,该机设计长度450 m、输送能力4 500 t/h、装机功率4 800 kW,具备集中控制、智能驱动、链条自动张紧、煤量监测、设备运行状态监测及故障诊断等智能化功能。

6 太原煤科分院设计机型

煤炭科学研究院太原研究院成立于1964年,现为中国煤炭科工集团太原研究院有限公司,是我国主要的刮板输送机设计测试基地。1964年,设计了仿波兰Slask-59型刮板输送机的SGW-44型刮板输送机,该机是我国第1台圆环链可弯曲刮板输送机,应用于开滦矿务局唐山矿。1975年,设计了SGW-250型可弯曲刮板输送机,1979年研制成功。该机功率2×125 kW、运量600 t/h、铺设长度200 m,填补了当时我国重型输送机的空白。1982年,设计了SGZ-730/264型刮板输送机、SZZ-730/132型转载机和PEM980×815型颚式破碎机,该套设备在1986年年产80万t煤炭,最高月产达8万t。1983年,在SGW-40T机型上改制出SGW-40S型双速刮板输送机,22/44 kW双速电机由江西分宜煤矿电机厂和抚顺煤矿电机厂试制,在阳泉矿务局四矿的丈八煤层五号煤柱工作面进行工业性试验,输送机铺设长度75 m,最高日产量达到574 t,工作面机电故障率从原来使用SGW-40T输送机的0.97%降至0.32%[20]。1986年,设计了SGB-630/150C型和SGD-730/180型双速刮板输送机,填补了国内此类机型的空白。2001年,设计了SGZ1200/1400型后部刮板输送机、SZZ1200/525型自移式转载机、PLM3500型轮式破碎机和TYD1400型带式输送机自移机尾,是当时我国开发研制的功率最大、槽宽最宽、运距最长的缓倾斜综放工作面超重型刮板输送机,并首次采用自动伸缩机尾、液压马达紧链装置、调速型液力偶合器及紧凑链等先进技术。2012年,研制出YOXFCS562阀控充液型液力偶合器,实现了刮板输送机软起动、负载均衡和过载保护功能,在张家峁矿业有限公司N15203工作面3×1 000 kW刮板输送机上应用,整体提升了国产大功率刮板输送机的技术水平。太原煤科分院设计的部分刮板输送机见表3。

表3 太原煤科分院设计的部分刮板输送机

年份设计机型1964SGW44型刮板输送机1965SGW160型刮板输送机1973SGW150A型刮板输送机1975SGW250型可弯曲刮板输送机1977SGW150B型刮板输送机1982SGZ730/264型刮板输送机1983SGW44S型双速刮板输送机1986SGZB730/220型刮板输送机1987SGB630/150C型双速刮板输送机1987SGD630/180型刮板输送机1988SGZC730/320型侧卸刮板输送机1989SGD730/180型双速刮板输送机1991SGZ630/220型刮板输送机1995SGZ880/2×400型交叉侧卸刮板输送机2001SGZ1200/1400型后部刮板输送机2007SGZ730/400型刮板输送机2012YOXFCS562阀控充液型液力偶合器2017SGZ900/2×850型刮板输送机

7 结语

我国刮板输送机设计制造走过了从无到有、从小到大、由人工操作到智能控制的发展历程,张家口煤矿机械厂、西北煤矿机械一厂、煤炭科学院太原分院为此做出了突出贡献。目前,全国有刮板输送机制造企业300余家,制造能力达6 000台套/a,占全球刮板输送机制造业的70%,业态过于分散,竞争处于低端,骨干头部企业仅有10家左右。截至2020年底,我国累计生产煤矿用刮板输送机19.43万台,2022年产量1 600台。截至2022年,全国生产煤矿3 400余处,采煤工作面数量约5 500个,每年对刮板输送机需求量不超过1 800台,且对智能性和可靠性的要求越来越高。

后记:此文构思起于2021年初,数据收集十分不易,感谢中煤张家口煤矿机械有限责任公司、宁夏天地奔牛实业集团有限公司、中煤科工集团太原研究院有限公司、上海研究院有限公司等单位提供宝贵的史实资料。在论文撰写期间,李国平先生不幸逝世,他1985年毕业于中国矿业学院机械设计制造与自动化专业,之后一直在张家口煤机厂工作,一生专做刮板输送机研发与制造这一件事,令人钦佩。

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The development history of scraper conveyor technology (Part two): technologies in China

GE Shirong1, WANG Juntao2, SONG Zhili3,

(1. Mechanical Electronic and Information Engineering, China University of Mining and Technology, Haidian, Beijing 100083, China;2. China Coal Zhangjiakou Coal Mining Machinery Co., Ltd., Zhangjiakou,Hebei 075100, China;3. Ningxia Tiandi Benniu Industrial Group Co., Ltd., Shizhuishan, Ningxia 753000, China)

Abstract The production of scraper conveyor in China began in 1950, mainly imitating the scraper conveyor of Soviet Union. China began to produce the SGD-11, SBG-11, SBG-15 scraper conveyor in 1954, and a flexible chain plate transport aircraft was developed in 1958. The domestic SGW-150 scraper conveyor was made in 1970, which formed China's first fully mechanized mining face with MLQ1-80 shearer and TZ140 hydraulic support. By the end of 2020, China had produced a total of 194 300 scraper conveyors, of which 60 360 were produced by Zhangjiakou Coal Mine Machinery Company and 24 840 were produced by Ningxia Tiandi Benniu Company. Since 2010, intelligent scraper conveyor put into practical application, the first complete sets of primary intelligent scraper conveyor equipment in China was successfully developed in 2011, the world's first intelligent control scraper conveyor with load monitoring and adaptive speed regulation was developed in 2014, a complete set of intelligent scraper conveyor equipment with a transportation length of 500 m and a conveying capacity of 3 000 t/h was developed in 2022, the world's first complete set of intelligent scraper conveyor equipment for 10 m super-high mining face was developed with a conveying capacity of 8 000 t/h in 2023. The average tonnage of a single scraper conveyor in China showed exponential growth, the average tonnage of a single machine in the 1950s was only 5.3 t, and the scraper conveyor in the following 40 years was in the miniaturization stage; in 2000, the average tonnage of a single machine reached 45 t, entering the heavy period by reaching 75 t in 2010; after that, the scraper conveyor came to the super-heavy model stage, the average tonnage of a single machine reached 161 t in 2020.

Keywords scraper conveyor; made in China; coal mining face; technology development history

中图分类号 TD528

文献标志码 A

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引用格式:葛世荣,王俊涛,宋智丽,等.刮板输送机技术发展历程(二)——国内技术[J].中国煤炭,2024,50(3)∶1-11.DOI:10.19880/j.cnki.ccm.2024.03.001 GE Shirong,WANG Juntao,SONG Zhili,et al. The development history of scraper conveyor technology (Part two):technologies in China [J].China Coal,2024,50(3):1-11.DOI:10.19880/j.cnki.ccm.2024.03.001

作者简介:葛世荣(1963-),男,浙江天台人,中国工程院院士,教授,博士生导师,中国矿业大学(北京)校长,长期从事采矿机械、智能采矿及煤矿机器人研发。E-mail:gesr@cumtb.edu.cn

(责任编辑 康淑云)

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