MG730i智能薄煤层采煤机

　　导语：薄煤层采煤机是指在最大可采厚度不到1.8m的煤层，通常0.8-1.8m的煤层采煤的机器。开采薄煤层的滚筒式采煤机主要有两种结构类型：机身骑在工作面输送机上的骑溜子式和机身落在工作面输送机靠煤壁侧底板上的爬底板式。本期转化果平台推荐的《MG730i智能薄煤层采煤机》吸收了普通骑溜采煤机组和极薄煤层趴底式采煤机的优点，加入了智能开采的先进科技，使其即可实现综合机械化开采，又能适应极薄煤层的开采条件，将综合智能化开采工作面采高最低降到了0.85米，可实现极薄煤层高产高效开采。

　　一、研究背景

　　薄煤层工作面空间狭小，工人劳动强度大，安全性小，煤层起伏较大且断层较多。无论是采用炮采、螺旋钻采煤还是刨煤机，开采效率均不高且存在安全隐患。而智能采煤机具有类似于人类一样的视觉、触觉、嗅觉，具有对环境多维度深层次的感知，能够自动执行示教的流程，并能通过大数据分析、推理机制，实现环境变化时的自我调节，自主学习并升级。直接降低了工人劳动强度，减少了井下劳作时间，保障了井下作业人员的安全，解放了生产力，提高了开采效益，是煤矿建设智能化综采工作面的核心发展设备。

　　近年来，随着各煤矿企业不断加大对薄煤层的开采力度，市场对薄煤层采煤机的需求逐渐增加，要求也越来越高，相继推出了各类型号的薄煤层采煤机。针对1.0-2.0m的较薄煤层，目前市场上的采煤机普遍装煤效果较差;当煤层起伏大时，采煤机机身容易卡住，通过性差;遇到较硬岩石，采煤机截割振动大，故障率高;过煤空间小，上行割煤速度受影响。这些都大大影响了薄煤层开采的效率，同时市场上的薄煤层采煤机智能化程度低，随着开采工况的变化采煤机不能相应做出姿态调整，对于关键零部件的健康状态缺少监测，对故障的发生不能提前预判，这就导致采煤机开采时，在狭小的工作空间中，工人劳动强度增大，降低了开采效率，并且安全性差。

　　针对目前薄煤层开采遇到的问题，借助我公司MG730C薄煤层采煤机的成熟经验，开发了一款高可靠性，高适应性，高智能化的智能采煤机。将智能化技术进行有效融合和升级，主要包括提高记忆截割的开采精度，实现煤炭识别、操作面板可视化、工作面少人化、运行数据实时上传、设备健康模型故障预诊断等方面。并加大截割功率，增大摇臂长度，提高采煤机的过断层能力和割透能力，减少采煤机的故障率，满足了薄煤层采煤机的市场需求。

　　二、产品介绍

　　MG730i是新开发的具有自主特色的智能薄煤层采煤机，具有以下优点：

　　1.截割能力最强，单摇臂截割密度480kW/m²，优于同类机型60%。

　　2.机身长度最短，整机长度6.5m，过弯半径由7m减小至5m，优于同类机型28%。

　　3.过煤高度最大，配套的过煤高度大于310mm，优于同类机型20%。

　　4.牵引力与机重比最大，牵引力450kN，机重比1.7，优于同类机型35%。

　　5.智能化程度高，具有学习型记忆截割，煤岩识别超探测，预测性维护，C端数据互联，恒功率控制等智能化功能。

　　6.装煤效果好，由行业75%提升至90%，装煤能力优于同类机型。

　　图一 MG730i智能薄煤层采煤机

　　三、技术性能参数

　　1.技术指标

　　MG730i智能薄煤层采煤机整机为悬机身布局形式，采用多电机驱动，电动机横向布置，单摇臂配置单电机，交流变频调速无链电牵引方式，其主要指标如下：

　　⑴机身长(摇臂回转中心距)≤3400 mm。

　　⑵截割功率160～330kW。

　　⑶牵引力 450kN。

　　⑷采高范围 1.0～2.0m。

　　⑸装机功率730kW。

　　⑹牵引速度 0～7.4m/min～12m/min。

　　⑺机面高度(通过性)600～800mm。

　　⑻牵引功率2×30 kW。

　　⑼适应煤层倾角 ≤45°。

　　⑽适应煤质硬度≤f4，局部f6。

　　2.主要功能

　　针对薄煤层开采的主要问题，MG730i采用AI井下透明工作面开采技术和AI智能控制系统实现互联网 + 人工智能+无人或少人化绿色安全开采，其主要功能如下：

　　⑴煤岩识别和超前探测功能：基于AI 的井下透明工作面开采技术，构建工作面随采超前煤岩识别CT探测系统，对回采煤层内的异常地质构造及煤岩界面进行精细探测，将地质勘探装备与滚筒割煤机进行有效融合，采煤机与液压支架自相关成像，能够超前20米，并采用动力反应谱实时干涉煤岩识别技术，超前0.5米。

　　⑵自适应学习型记忆截割：使用高抗震倾角及油缸磁滞位移传感器冗余设计，利用PWM控制算法实现采高误差±2cm，优于行业±2.5cm;采用高精度编码器，实现采煤机行走水平距离误差±2cm，优于行业±5cm;实时采集截割及牵引电机负载参数，通过自适应控制算法实现采煤机速度控制，提升效率>5%。

　　⑶设备健康模型：监控设备50个状态值，提炼6大维度，得出设备亚健康、故障状态，实现告警信息统计呈现;设备常见故障覆盖率>95%;提升日常主动维修效率10%以上。

　　⑷截割部预测性维护: 行业内首创将振动在线监测技术应用到采煤机，对传动轮齿件及轴承进行故障诊断及寿命预测。

　　⑸制动器预测性维护：实时监控左右牵引电机负载、制动器压力及温度等关键数据，建立制动器预测性模型，预测制动器温升趋势，状态监控准确率>80%。

　　四、解决方案(问题)与适用范围

　　1.解决问题

　　MG730i智能薄煤层采煤机适用于采高范围1.0m～2.0m的薄煤层开采，此开采高度范围存在的主要问题是空间小，操作不便，夹矸较多，煤层起伏变化大，为此解决以上问题，MG730i的总体思路有以下几点：

　　⑴为开采极薄煤层，机身高度要尽可能低;

　　⑵为提高过矸能力，摇臂功率要尽可能大;

　　⑶为适应煤层起伏，设备长度要尽可能短;

　　⑷为减少维修次数，其可靠性要尽可能高;

　　⑸为便于井下维修，易损零件要便于拆换;

　　⑹为提高开采效率，其智能化要尽可能高。

　　2.技术方案

　　⑴牵引传动采用三行星机构(专利)，传动比大，结构紧凑，保证了足够的牵引力，同时降低了机身高度，机身高度600～800mm，为极薄煤层(≤800mm)的开采提供可能。

　　⑵摇臂的功率最大可达330kW，具有很强的过断层能力;摇臂传动系统采用双列行星传动装置(专利)，提高了传动系统的可靠性。

　　⑶在满足强度及功能的前提下让机身及摇臂长度达到最短，从而是设备总长度达到6550mm，具有更好的适应性和通过性。

　　⑷铸件、轮齿件均为国内专业厂家制造，轴承、密封、液压及电气元件等全部选用国外最知名品牌。另外，在设计上，还采用双行星传动装置(专利)、太阳轮修行(正在申请专利)、行走轮过载保护装置(专利)、弹性扭矩轴(专利)等领先的技术，保证设备的高可靠性。

　　⑸薄煤层井下空间狭小，易于更换是必须考虑到的。摇臂电机可以在煤壁侧抽出，摇臂扭矩轴在老塘侧抽出，牵引电机在机身上面吊出等等结构，都为设备的可维护性提供保障。如果设备发生严重故障，也可以将设备牵引到机头或机尾等空间大的地方进行维修。

　　⑹除了对电机、油液的传感器监测外，同时采用机载摄像头，可清晰分辨摇臂动作实现远程控制、自动化。

　　⑺与中国矿业大学合作开发的薄煤层采煤机智能煤岩识别系统为国际与行业首创，它将矿井物探技术与薄煤层采煤机无缝对接，可实现未采工作面煤层随顶底板起伏变化的三维成像，进而实现煤岩识别，并将煤岩信息传递给煤机最终实现综采工作面智能化透明化开采。

　　五、应用案例

　　MG730i智能薄煤层采煤机进入煤机市场后在黑龙江、吉林、山东、山西等地获得了客户的广泛认可，在薄煤层开采领域取得了巨大成功。在鸡西矿务局东山煤矿163工作面，2021年3月产量10万吨，4月产量11.4万吨，连续两个月产煤量创单月生产历史新高。

　　图二 MG730i井下应用情况

　　图三 MG730i井下应用情况

　　六、公司简介

　　三一重型装备有限公司(简称三一重装)是专业从事煤炭掘、采、运成套设备研发、制造及销售的大型装备制造企业。2004年1月，在沈阳经济技术开发区注册，注册资金29.8亿元。经过十年的快速发展，在沈阳建设了占地85万平方米的工业园。公司于2009年11月25日成功在香港联交所上市，现在总市值超逾200亿港币。三一重装极其重视研发创新，根据产品类型下设综掘、综采、工程掘采、自动化、矿机等研究所。每年将企业销售收入的7-9%以上资金投入到研发创新工作中。

　　三一重型装备有限公司拥有一支集机、电、液于一体的煤炭综合采掘成套装备设计、制造的优秀研发队伍，现有专业技术人员400余人，包括博士研究生2人，硕士研究生150余人，高级职称53人，拥有国际级专家2人。公司于2008年被授予国家级博士后科研工作站，培养了博士后人才8名。并拥有1000余人的成熟技工队伍，在煤机产品研发、制造方面积累了丰富的经验，技术优势明显。

　　三一重型装备有限公司产品主要分为综掘、综采、矿车三大类。在综掘成套产品方面，掘进机已形成截割功率从55～418kW的全系列产品，企业于国内首家成功开发了高效、低耗的硬岩掘进机，使得硬岩炮掘工艺成为历史,带动了整个行业的技术进步,将进口硬岩机械彻底赶出国门。掘进机市场占有率连续8年位列国内第一，市场占有率逾50%。

　　在综采领域，以推动煤炭工业“绿色、安全、高效”发展为目标，开创性地对综采成套装备进行一体化设计、一体化制造与服务，可为用户提供适用于薄、中、厚煤层全套开采设备，实现了综采设备的成套化、自动化、特性化;产品型谱覆盖年产量50万吨至1000万吨(单工作面)，采煤工艺覆盖一次采全高、放顶煤、分层开采，可满足不同综采工作面的采煤需求。同时，三一重装还研制了露天矿设备及矿用填充设备等。

　　三一重型装备有限公司现已被认定为国家级企业技术中心、国家级高新技术企业，拥有国家级博士后科研工作站、行业第一家院士工作站、省级工程中心及省级工程实验室，连续四年被评为煤机行业“双十佳”企业，通过了CNAS(国内)与ANAB(国际)双重信息安全认证，被认定为沈阳市首批两化融合示范企业。截至2017年12月末，共申请国家专利1537项，已授权专利1203项，其中发明专利 278项，三一重装拥有全部的知识产权。参与移动仓储式刮板转载机、连续采煤机截割滚筒等5项行业标准制定，其中主起草“移动实验室，工程机械设备工况状态测试方法”国家标准。

　　企业先后承担国家863计划、国家重大科技成果转化项目、国家重点新产品计划、国家火炬计划、国家两化融合促进安全生产专项等20多项国家、省部及地方科技计划;“矿用机械”荣获第四十届日内瓦国际发明展发明奖金奖;发明专利“硬岩掘进机”获第十二届专利奖优秀奖;“巷道掘进机”专利获十三届中国专利奖外观设计金奖;“top-down+模块化设计模式”获得2011年国家质量技术三等奖。“掘锚护一体机”荣获辽宁省科学技术发明三等奖、“MZ200联合采煤机组”获沈阳市科技进步奖一等奖、科技振兴奖。

　　联系人：邵泽龙

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