導語：薄煤層采煤機是指在最大可采厚度不到1.8m的煤層，通常0.8-1.8m的煤層采煤的機器。開采薄煤層的滾筒式采煤機主要有兩種結構類型：機身騎在工作面輸送機上的騎溜子式和機身落在工作面輸送機靠煤壁側底板上的爬底板式。本期轉化果平臺推薦的《MG730i智能薄煤層采煤機》吸收了普通騎溜采煤機組和極薄煤層趴底式采煤機的優點，加入了智能開采的先進科技，使其即可實現綜合機械化開采，又能適應極薄煤層的開采條件，將綜合智能化開采工作面采高最低降到了0.85米，可實現極薄煤層高產高效開采。

　　一、研究背景

　　薄煤層工作面空間狹小，工人勞動強度大，安全性小，煤層起伏較大且斷層較多。無論是采用炮采、螺旋鉆采煤還是刨煤機，開采效率均不高且存在安全隱患。而智能采煤機具有類似于人類一樣的視覺、觸覺、嗅覺，具有對環境多維度深層次的感知，能夠自動執行示教的流程，并能通過大數據分析、推理機制，實現環境變化時的自我調節，自主學習并升級。直接降低了工人勞動強度，減少了井下勞作時間，保障了井下作業人員的安全，解放了生產力，提高了開采效益，是煤礦建設智能化綜采工作面的核心發展設備。

　　近年來，隨著各煤礦企業不斷加大對薄煤層的開采力度，市場對薄煤層采煤機的需求逐漸增加，要求也越來越高，相繼推出了各類型號的薄煤層采煤機。針對1.0-2.0m的較薄煤層，目前市場上的采煤機普遍裝煤效果較差;當煤層起伏大時，采煤機機身容易卡住，通過性差;遇到較硬巖石，采煤機截割振動大，故障率高;過煤空間小，上行割煤速度受影響。這些都大大影響了薄煤層開采的效率，同時市場上的薄煤層采煤機智能化程度低，隨著開采工況的變化采煤機不能相應做出姿態調整，對于關鍵零部件的健康狀態缺少監測，對故障的發生不能提前預判，這就導致采煤機開采時，在狹小的工作空間中，工人勞動強度增大，降低了開采效率，并且安全性差。

　　針對目前薄煤層開采遇到的問題，借助我公司MG730C薄煤層采煤機的成熟經驗，開發了一款高可靠性，高適應性，高智能化的智能采煤機。將智能化技術進行有效融合和升級，主要包括提高記憶截割的開采精度，實現煤炭識別、操作面板可視化、工作面少人化、運行數據實時上傳、設備健康模型故障預診斷等方面。并加大截割功率，增大搖臂長度，提高采煤機的過斷層能力和割透能力，減少采煤機的故障率，滿足了薄煤層采煤機的市場需求。

　　二、產品介紹

　　MG730i是新開發的具有自主特色的智能薄煤層采煤機，具有以下優點：

　　1.截割能力最強，單搖臂截割密度480kW/m²，優于同類機型60%。

　　2.機身長度最短，整機長度6.5m，過彎半徑由7m減小至5m，優于同類機型28%。

　　3.過煤高度最大，配套的過煤高度大于310mm，優于同類機型20%。

　　4.牽引力與機重比最大，牽引力450kN，機重比1.7，優于同類機型35%。

　　5.智能化程度高，具有學習型記憶截割，煤巖識別超探測，預測性維護，C端數據互聯，恒功率控制等智能化功能。

　　6.裝煤效果好，由行業75%提升至90%，裝煤能力優于同類機型。

　　圖一 MG730i智能薄煤層采煤機

　　三、技術性能參數

　　1.技術指標

　　MG730i智能薄煤層采煤機整機為懸機身布局形式，采用多電機驅動，電動機橫向布置，單搖臂配置單電機，交流變頻調速無鏈電牽引方式，其主要指標如下：

　　⑴機身長(搖臂回轉中心距)≤3400 mm。

　　⑵截割功率160～330kW。

　　⑶牽引力 450kN。

　　⑷采高范圍 1.0～2.0m。

　　⑸裝機功率730kW。

　　⑹牽引速度 0～7.4m/min～12m/min。

　　⑺機面高度(通過性)600～800mm。

　　⑻牽引功率2×30 kW。

　　⑼適應煤層傾角 ≤45°。

　　⑽適應煤質硬度≤f4，局部f6。

　　2.主要功能

　　針對薄煤層開采的主要問題，MG730i采用AI井下透明工作面開采技術和AI智能控制系統實現互聯網 + 人工智能+無人或少人化綠色安全開采，其主要功能如下：

　　⑴煤巖識別和超前探測功能：基于AI 的井下透明工作面開采技術，構建工作面隨采超前煤巖識別CT探測系統，對回采煤層內的異常地質構造及煤巖界面進行精細探測，將地質勘探裝備與滾筒割煤機進行有效融合，采煤機與液壓支架自相關成像，能夠超前20米，并采用動力反應譜實時干涉煤巖識別技術，超前0.5米。

　　⑵自適應學習型記憶截割：使用高抗震傾角及油缸磁滯位移傳感器冗余設計，利用PWM控制算法實現采高誤差±2cm，優于行業±2.5cm;采用高精度編碼器，實現采煤機行走水平距離誤差±2cm，優于行業±5cm;實時采集截割及牽引電機負載參數，通過自適應控制算法實現采煤機速度控制，提升效率>5%。

　　⑶設備健康模型：監控設備50個狀態值，提煉6大維度，得出設備亞健康、故障狀態，實現告警信息統計呈現;設備常見故障覆蓋率>95%;提升日常主動維修效率10%以上。

　　⑷截割部預測性維護: 行業內首創將振動在線監測技術應用到采煤機，對傳動輪齒件及軸承進行故障診斷及壽命預測。

　　⑸制動器預測性維護：實時監控左右牽引電機負載、制動器壓力及溫度等關鍵數據，建立制動器預測性模型，預測制動器溫升趨勢，狀態監控準確率>80%。

　　四、解決方案(問題)與適用范圍

　　1.解決問題

　　MG730i智能薄煤層采煤機適用于采高范圍1.0m～2.0m的薄煤層開采，此開采高度范圍存在的主要問題是空間小，操作不便，夾矸較多，煤層起伏變化大，為此解決以上問題，MG730i的總體思路有以下幾點：

　　⑴為開采極薄煤層，機身高度要盡可能低;

　　⑵為提高過矸能力，搖臂功率要盡可能大;

　　⑶為適應煤層起伏，設備長度要盡可能短;

　　⑷為減少維修次數，其可靠性要盡可能高;

　　⑸為便于井下維修，易損零件要便于拆換;

　　⑹為提高開采效率，其智能化要盡可能高。

　　2.技術方案

　　⑴牽引傳動采用三行星機構(專利)，傳動比大，結構緊湊，保證了足夠的牽引力，同時降低了機身高度，機身高度600～800mm，為極薄煤層(≤800mm)的開采提供可能。

　　⑵搖臂的功率最大可達330kW，具有很強的過斷層能力;搖臂傳動系統采用雙列行星傳動裝置(專利)，提高了傳動系統的可靠性。

　　⑶在滿足強度及功能的前提下讓機身及搖臂長度達到最短，從而是設備總長度達到6550mm，具有更好的適應性和通過性。

　　⑷鑄件、輪齒件均為國內專業廠家制造，軸承、密封、液壓及電氣元件等全部選用國外最知名品牌。另外，在設計上，還采用雙行星傳動裝置(專利)、太陽輪修行(正在申請專利)、行走輪過載保護裝置(專利)、彈性扭矩軸(專利)等領先的技術，保證設備的高可靠性。

　　⑸薄煤層井下空間狹小，易于更換是必須考慮到的。搖臂電機可以在煤壁側抽出，搖臂扭矩軸在老塘側抽出，牽引電機在機身上面吊出等等結構，都為設備的可維護性提供保障。如果設備發生嚴重故障，也可以將設備牽引到機頭或機尾等空間大的地方進行維修。

　　⑹除了對電機、油液的傳感器監測外，同時采用機載攝像頭，可清晰分辨搖臂動作實現遠程控制、自動化。

　　⑺與中國礦業大學合作開發的薄煤層采煤機智能煤巖識別系統為國際與行業首創，它將礦井物探技術與薄煤層采煤機無縫對接，可實現未采工作面煤層隨頂底板起伏變化的三維成像，進而實現煤巖識別，并將煤巖信息傳遞給煤機最終實現綜采工作面智能化透明化開采。

　　五、應用案例

　　MG730i智能薄煤層采煤機進入煤機市場后在黑龍江、吉林、山東、山西等地獲得了客戶的廣泛認可，在薄煤層開采領域取得了巨大成功。在雞西礦務局東山煤礦163工作面，2021年3月產量10萬噸，4月產量11.4萬噸，連續兩個月產煤量創單月生產歷史新高。

　　圖二 MG730i井下應用情況

　　圖三 MG730i井下應用情況

　　六、公司簡介

　　三一重型裝備有限公司(簡稱三一重裝)是專業從事煤炭掘、采、運成套設備研發、制造及銷售的大型裝備制造企業。2004年1月，在沈陽經濟技術開發區注冊，注冊資金29.8億元。經過十年的快速發展，在沈陽建設了占地85萬平方米的工業園。公司于2009年11月25日成功在香港聯交所上市，現在總市值超逾200億港幣。三一重裝極其重視研發創新，根據產品類型下設綜掘、綜采、工程掘采、自動化、礦機等研究所。每年將企業銷售收入的7-9%以上資金投入到研發創新工作中。

　　三一重型裝備有限公司擁有一支集機、電、液于一體的煤炭綜合采掘成套裝備設計、制造的優秀研發隊伍，現有專業技術人員400余人，包括博士研究生2人，碩士研究生150余人，高級職稱53人，擁有國際級專家2人。公司于2008年被授予國家級博士后科研工作站，培養了博士后人才8名。并擁有1000余人的成熟技工隊伍，在煤機產品研發、制造方面積累了豐富的經驗，技術優勢明顯。

　　三一重型裝備有限公司產品主要分為綜掘、綜采、礦車三大類。在綜掘成套產品方面，掘進機已形成截割功率從55～418kW的全系列產品，企業于國內首家成功開發了高效、低耗的硬巖掘進機，使得硬巖炮掘工藝成為歷史,帶動了整個行業的技術進步,將進口硬巖機械徹底趕出國門。掘進機市場占有率連續8年位列國內第一，市場占有率逾50%。

　　在綜采領域，以推動煤炭工業“綠色、安全、高效”發展為目標，開創性地對綜采成套裝備進行一體化設計、一體化制造與服務，可為用戶提供適用于薄、中、厚煤層全套開采設備，實現了綜采設備的成套化、自動化、特性化;產品型譜覆蓋年產量50萬噸至1000萬噸(單工作面)，采煤工藝覆蓋一次采全高、放頂煤、分層開采，可滿足不同綜采工作面的采煤需求。同時，三一重裝還研制了露天礦設備及礦用填充設備等。

　　三一重型裝備有限公司現已被認定為國家級企業技術中心、國家級高新技術企業，擁有國家級博士后科研工作站、行業第一家院士工作站、省級工程中心及省級工程實驗室，連續四年被評為煤機行業“雙十佳”企業，通過了CNAS(國內)與ANAB(國際)雙重信息安全認證，被認定為沈陽市首批兩化融合示范企業。截至2017年12月末，共申請國家專利1537項，已授權專利1203項，其中發明專利 278項，三一重裝擁有全部的知識產權。參與移動倉儲式刮板轉載機、連續采煤機截割滾筒等5項行業標準制定，其中主起草“移動實驗室，工程機械設備工況狀態測試方法”國家標準。

　　企業先后承擔國家863計劃、國家重大科技成果轉化項目、國家重點新產品計劃、國家火炬計劃、國家兩化融合促進安全生產專項等20多項國家、省部及地方科技計劃;“礦用機械”榮獲第四十屆日內瓦國際發明展發明獎金獎;發明專利“硬巖掘進機”獲第十二屆專利獎優秀獎;“巷道掘進機”專利獲十三屆中國專利獎外觀設計金獎;“top-down+模塊化設計模式”獲得2011年國家質量技術三等獎。“掘錨護一體機”榮獲遼寧省科學技術發明三等獎、“MZ200聯合采煤機組”獲沈陽市科技進步獎一等獎、科技振興獎。

　　聯系人：邵澤龍

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