【導讀】礦山機械是一種處理礦石，使低品質礦石有利用價值的機械。屬于國民經濟的支柱行業(yè)。是衡量一個國家工業(yè)實力的重要標志。根據(jù)國家重點支持能源、交通和原材料等。由粗放型向效益型轉變。動下，礦山機械產品市場需求旺盛，工業(yè)總產值和銷售額年增長速度穩(wěn)定?，F(xiàn)了一批具有自主知識產權的重大新產品。這些重大新產品的成功研制，為國民。機械工程科學發(fā)展的總趨勢將是數(shù)字化、智能化、礦山機械制造業(yè)應不斷融入人類在各領域的優(yōu)秀成果，面向國家經濟建設重大需求，以科學發(fā)展觀為指導，實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展。環(huán)境關系等，原則上都是在產品設計階段決定的。產品的創(chuàng)新設計能力已成為決。定企業(yè)在全球化競爭中地位的首要因素。礦山機械是技術含量和集成化很高的。合，提高設計效率和設計質量，提升企業(yè)自主創(chuàng)新能力和市場競爭力。和計算機技術、網絡技術綜合的基礎上形成了數(shù)字化發(fā)展趨勢。我國是一個資源相對貧乏的國家。隨著資源的開發(fā)，開采深度逐漸增加，由陸地

　　

【正文】 法有五種，即擠壓、彎曲、劈裂、研磨和沖擊。前四種都是使用靜力，最后一種則應用動能。在絕大多數(shù)粉磨機械中，物料常在兩種以上粉碎方法的作用下被粉碎，例如，在旋回破碎機中，主要應用擠壓、劈裂和彎曲；在球 磨機中，主要應用沖擊和研磨。 粉磨方法是根據(jù)物料的物理特性、料塊的大小和所要求的細化程度來選擇的。對于堅硬物料，應采用擠壓、彎曲和劈裂；對于脆性物料，應采用沖擊和劈裂；料塊較大時，應采用劈裂和彎曲；料塊較小或排料粒度要求很小時，則應采用沖擊和 研磨 。粉磨方法如果選擇不當，就會出現(xiàn)粉磨困難或過度粉磨現(xiàn)象，兩者都會增大粉磨過程中的能量消耗。 粉磨比是指粉磨前后物料粒度的 大小變化程度。對于單臺粉磨機械來說，它等于給料的最大粒度與排料的最大粒度之比；對于由多臺粉磨機械所組成的粉磨系統(tǒng)來說，它等于最初給料粒度與最終排料粒度之比，或等于各單臺粉磨機械的粉磨比的連乘積。當使用 破碎機械 破碎物料時，粉磨比通常稱為破碎比 。 （ 粉磨機械 ） 當粉磨比要求很大時，粉磨作業(yè)往往要在由若干臺粉磨機械組成的粉磨系統(tǒng)中來完成。物料在這個系統(tǒng)中經過各臺粉磨機械，其粒度逐步減小，最礦山機械設備研究 XXII 后達到所要求的粒度。在這種粉磨系統(tǒng)中，每個階段都應選用適當?shù)姆勰C械和粉磨比，在各個階段之間保持相互配合的生產能力。同時，為減少過度粉磨以提高粉磨效能和降低能耗，還須在每道粉磨作業(yè)之后進行篩分或分級。 應用粉磨機械可以減小物料的粒度至一定大小；增加物料的表面積，以提高其物理作用的效果或化學反應的速度；使物料中的不同組分在粉磨后 單體分離，以便進一步將其彼此分開等。 應用機械力對固體物料進行粉磨作業(yè)，使之變?yōu)樾K、細?；蚍勰┑?機械 。粉磨機械是破碎機械和粉磨機械的總稱。兩者通常按排料粒度的大小作大致的區(qū)分：排料中粒度大于 3 毫米的含量占總排料量 50％以上者稱為破碎機械 。小于 3 毫米的含量占總排料量 50％以上者則稱為粉磨機械。有時也將粉磨機械稱為粉磨機械，這是粉磨機械的狹義含意。利用粉磨機械進行粉磨作業(yè)的 顯著特征是：能量消耗大，耐磨材料和研磨介質的用量多，粉塵嚴重，噪聲大。 ③ 篩分機械的分類 第一種， 固定篩工作部分固定不動，靠物料沿工作面滑動而使物料得到篩分。固定格篩是在選礦廠應用較多的一種，一般用于粗碎或中碎之前的預先篩分。它結構簡單，制造方便。不耗動力、可以直接把礦石卸到篩面上。主要缺點是生產率低、篩分效率低，一般只有 50— 60% 。 第二種 滾軸篩工作面是由橫向排列的一根根滾動軸構成的，軸上有盤子，細粒物料就從滾軸或盤子間的縫隙通過。大塊物料由滾軸帶動 向一端移動并從末端排出。選礦廠一般很少用這種篩子。 第三種， 圓筒篩工作部分為圓筒形，整個篩子繞筒體軸線回轉，軸線在一般情況下裝成不大的傾角。物料從圓筒的一端給入，細級別物料從筒形工作表面的篩孔通過，粗粒物料從圓筒的另一端排出。圓筒篩的轉速很低、工作平穩(wěn)、動力平衡好。但是其篩孔易堵塞、篩分效率低，工作面積小，生產率低。選礦廠很少用它來作篩分設備。 第四種， 平面運動篩機體是一個平面內擺動或振動。按其平面運動軌跡又分為直線運動、圓周運動、橢圓運動和復雜運動。搖動篩和振動篩屬于這一類。 （ 4）探礦設備 主要有轉鉆機，回轉式立軸鉆機，井架（鉆塔）、絞車、動力機（電動機、柴油機）和泥漿泵等設備 ，以及機械手和擰管機等附屬設備。 礦山機械設備特點 礦山機械的特點是： 第一，由于礦井空間有限，要求礦山機械的結構緊湊，體積小，因而軸承和齒輪承受的壓力和負荷較大；第二，礦山機械要能便于經常移動，工作條件多變，負荷變化大第三， 礦山機械多屬重負荷、中速或低速傳動，大都要求頻繁起動，并經常承受沖擊負荷；第四， 礦山環(huán)境惡劣、潮濕、有巖塵、煤塵及瓦斯（主要成分是甲烷），有的礦山還有含硫的有害氣體（ SOH2S），因此許多礦山機械都要遇到防火、防爆、防腐蝕問題第五，露天礦山機械要能經受風吹、日曬、雨淋以及夏熱冬冷等氣候變化。第五，由于礦井空間狹小，礦山機械設備研究 XXIII 機器的維修較地面困難，因此要求礦山機械要耐用，要便于維修。 3 礦山機械設備國內外研究現(xiàn)狀 礦山機械設備國內研究現(xiàn)狀 目前煤礦的機械設備主要有以下幾種：采煤機、采掘機、挖掘機、刨煤機、卷揚機、裝藥充填機械、液壓支架、沖擊鉆、孔設備。改革開放以來，中國煤礦裝備水平有了很大提高，采礦技術發(fā)展很快，在引進國外先進制造技術的基礎上，取長補短，潛心創(chuàng) 造，潛心研究逐步實施機械化、信息化、自動化，現(xiàn)在全國煤礦綜采年產量在煤炭總產最中占較大比重。自行研制、開發(fā)的主要裝備有：滾筒式采煤機，變液體牽引為電牽引，實現(xiàn)了高產高效：液壓支架在重點大犁煤礦使用率達到 94％，刮板輸送機達到二十世紀 90 年代國際水平：帶式輸送機，工作而供電設備國產化程度都在 90％以上。煤炭工業(yè)是我國重要的基礎產業(yè)，近年來，隨著我國工業(yè)經濟的持續(xù)快速發(fā)展，我國煤炭供應嚴重不足，煤炭供給能力遠遠不能滿足國民經濟發(fā)展對煤炭的迫切需求，全國各地大煤礦紛紛加大了采挖力度，由于技術落后，設備陳舊，導致了 許多大中型煤礦出現(xiàn)大面積方，透水、瓦絲爆炸等多起大型傷亡事故，引起了國家領導人及相關部委的高度重視，煤礦安全形勢嚴峻，直接威脅煤炭市場的正常運行，制約著我國經濟的飛速發(fā)展，煤礦作業(yè)的安全生產已刻不容緩?，F(xiàn)以我國煤炭礦山機械設備為分析研究對象，分析煤礦機械設備使用、研發(fā)中存在的問題；根據(jù)煤礦機械設備使用、研發(fā) 現(xiàn)階段存存的問題，指導煤礦機械設備的發(fā)展與展望 ,我國煤礦機械設備存在的問題經過幾十年的發(fā)展，我國煤炭工業(yè)取得了長足的進步，且煤礦機械的制造、使用也取得了較大的成績。但是隨經濟的發(fā)展和對煤炭資源的需求的增 加，我國的煤礦機械逐漸暴露出很多不盡如人意的問題，主要包括： （ 1）礦山機械設備的生產能力明顯不足 目前，我國煤炭產量已經達到了 25． 23 億噸。但與滿足國民經濟發(fā)展需要的煤炭資源還有很大差距，而其中部分煤炭資源是礦井超產增加的產量；如按正常煤礦機械生產能力定產生產，則年煤炭產量將遠遠小于這一值。同時，在我國煤礦生產現(xiàn)場，單工作面產量 500 萬噸／年的礦井仍為數(shù)不多，這也多受煤礦機械設備生產能力的束縛所致。 (2)礦山機械設備的智能化明顯不足 當今世界是一個智能化的世界，各個行業(yè)的 現(xiàn)代化，智能化都在不斷提高。但是，我國煤炭行業(yè)的現(xiàn)代化水平明顯滯后于時代的發(fā)展，特別是煤礦機械更是可憐，大部分機械設備仍是機械動力或機械控制，僅有少教小型設備實現(xiàn)了數(shù)字化和智能化，這必定成為制約我國煤礦生產能力提高的瓶頸。 (3)礦機械設備的適應差 在我國礦山中，部分礦井實現(xiàn)了機械化采煤，但部分礦井仍采用放炮落煤，這不僅不利于煤炭度的保持且容易導致瓦斯、頂板事故的發(fā)生，對井下工人的生命安全也造成嚴重危害。糾其原因是因為我國煤礦機械對地質條件的適應性很差，地質條件稍有變化，現(xiàn)有機械化設備就無法 展開使用，從而造成煤礦機械化水平的落后，制約煤礦生產能力的提高。 (4)礦山機械設備體積過大、笨重 體積大、重量大是煤礦機械設備最大的特點。以體液壓支柱為例，每根重量在 60。 80Kg，體質稍差的工人單獨根本無法處理，而液壓支架，采煤機等大型礦山機械設備研究 XXIV 設備更是在數(shù)噸以上。設備過于笨重，不但導致運轉不靈活，而且使設備的搬遷受到限制，從而限制生產能力的發(fā)揮。此外，我國煤礦機械還存在著能耗大、使用壽命短，國產化低等諸多問題。 (5)中國采礦裝備總水平和發(fā)達國家相比仍然很低 全國掘進機械化程度小足 40％，自動化手口度小足 1％，除國有犬礦外，鄉(xiāng)鎮(zhèn)、個體小煤礦多數(shù)仍采用原始的生產方式，靠人力拼產量，效率低，危險性大。 (6)機械制造水平不高 采煤機制問題較多，主要表現(xiàn)存結構復雜、效能低、事故多，年產 500 萬噸的采煤機還需要進口。我國到目前為止還沒有無人值守工作面，更沒有無人值守掘進作面，這跟是世界第一產煤大國的地位很不相適應。 (7)煤礦設備科研開發(fā)缺乏系統(tǒng)化 由于煤礦科研體制的變化，國家煤礦的投資逐年減少，技術研發(fā)費用占不到銷售收人的 1％，又由于企業(yè)對采礦機械設備的研發(fā) 能力有限，致使礦用采掘，提升、運輸設備，研制力量嚴重不足，且獨立分散，小成系統(tǒng)。 我國煤礦機械設備的發(fā)展方向提高煤炭產量，是我國國民經濟持續(xù)發(fā)展的需要，盡快實現(xiàn)煤礦現(xiàn)代化，是社會發(fā)展的需要；實現(xiàn)煤礦機械設備現(xiàn)代化、智能化是煤礦工人的熱切需要。因此，煤礦機械設備如何發(fā)展，成為事關煤炭行業(yè)興衰成敗的重中之重。分析煤礦機械的實際，煤礦機械應向以下方向發(fā)展： (1)礦山機械設備功能綜合化 這里的綜合化是指機械設備功能的綜合化，即實現(xiàn)一臺設備多項功能的綜合。如煤電鉆功能與鑿巖機械功能的綜合、單體液壓支 柱與頂梁功能的綜合等。實現(xiàn)機械設備功能綜合化，有利于節(jié)約人力資源、有利于提高設備的利用效率、有利于煤礦機械設備生產能力的發(fā)揮。 (2)礦山機械設備的現(xiàn)代化、智能化 現(xiàn)階段，社會在飛速發(fā)展，各行各業(yè)都在迅速的實現(xiàn)現(xiàn)代化、智能化。煤炭機械也不例外，也應該緊跟時代潮流，盡快實現(xiàn)現(xiàn)代化、智能化，解決制約我國煤炭行業(yè)生產能力發(fā)展的瓶頸。 (3)礦山機械設備的使用靈活化 礦山機械設備的靈活化是指機械設備的適應性強，一臺機械設備可以適應多種復雜的地質條件和礦井生產條件。如能夠實現(xiàn)礦山機械設 備的靈活化，則賦存條件較差的煤礦的生產能力也將被極大挖掘，從而提高整個煤炭行業(yè)的生產能力。 (4)礦山機械設備的國產化 我國煤礦機械經過幾十年的發(fā)展，取得了相當大的成績，常用設備基本實現(xiàn)了現(xiàn)代化。但是一個高精度、大能力、高技術的設備仍不能實現(xiàn)國產化，從而制約我國煤礦機械的發(fā)展。因此實現(xiàn)礦山設備的全部國產化也將是我國煤礦行業(yè)的發(fā)展趨勢之一。此外，我國煤礦機械設備在發(fā)展的過程中還應注意與煤礦生產實際的結合、機械設備的人性化設計、機械設備的環(huán)保節(jié)能性及機械設備的可持續(xù)使用等方面的需求，及時調整機械 設備發(fā)展的方向，以適應各個不同的需求。 (5)機電液一體化技術的發(fā)展機電液 一體化設備自動化、智能化程度高，代表著未來機械發(fā)展的方向。機電液一體化是一門新興的綜合性復合高新技術，是在信息論、控制論 和系統(tǒng)論的基礎上將機械、電子信息和液壓系統(tǒng)等相關技術進行有機的組合，形成一個最優(yōu)化、最佳化的系統(tǒng)，實現(xiàn)機械、電氣元器件的集成化，使機械動作自礦山機械設備研究 XXV 感應與自調整，最終實現(xiàn)煤礦機械無人操作化的新技術。 (6)用 CAD 等現(xiàn)代設計技術、和 CAE 加工制造技術采用現(xiàn)代設計方法和 CAD能實現(xiàn)結構的最優(yōu)化、成 本的最低化、壽命的可預知化。眾所周之，設計決定，產品的質量，設計決定了產品成本的 80％，因此機械關鍵在于設計。而我國的煤礦機械基本卜是類比的設計結果，雖然有些科研成果有技術創(chuàng)新，但是這些科研成果極少被應用。因此，必須充分認識到設計對于發(fā)展我國煤礦機械的重大意義，普及設計方法學知識和采用現(xiàn)代設計方法是我國煤礦機械發(fā)展的必由之路。只有采用最先進的加工制造技術，加工速度和加工自動化程度，并能實現(xiàn)設計、制造并行化，縮短煤礦機械產品的開發(fā)周期。 (7)將材料科學的最新研究成果用于煤礦機械機械依靠性設計理論指出 ，材料決定產品可靠性的 30％。在造成煤礦機械失效的諸因素中，除去設計原因造成強度不夠而失效外，多數(shù)在于：磨蝕失效、銹蝕失效或疲勞失效，其中磨蝕是采掘機械切削刀具最主要的失效原因。材料科學的最新研究成果已經展示，新材料的強大生命力。把陶瓷材料、碳纖維復合材料、超強度聚合材料以及金屬基復合材料等有針對性地選用到各種煤礦機械的關鍵零部件上，不僅可以大幅度提高煤礦機械的可靠性，減輕其重量，甚至還可以改變煤礦機械的形體設計． (8)發(fā)展煤礦機械工況監(jiān)控技術；煤礦機械工況監(jiān)控技術包括：工況在線監(jiān)測、故障自診斷； 振動監(jiān)測；油磨屑分析；無損檢測；電氣檢測；乳化液性能檢測。檢測乳化液的濃度、粘度、液溫、液位等；濕度監(jiān)測。 (9)建立一套完整有效的管理程序；煤礦機械設備制定一個切實可行的完好標準，對機電設備管理責任到人；并且要有一套完整有效的機電設備使用、維護和管理制度；對設備、部件性能詳細調研，做到最大程度地適應本礦的實際．并將重點放在人身安全的裝備方面，以及如何提高操作、維修人員的素質，以保障人身安全和減機電事故。 礦山機械設備國外研究現(xiàn)狀 以歐洲礦山工程機械的觀點來考慮投資大陸與當?shù)貜S商 及人員和大陸政策的間的互動關系，通過 SWOT 模型與的分析得到代表產業(yè)發(fā)展情況與廠商競爭勢 態(tài)，據(jù)以分析與評論