煤矿机械制造的合理设计及管理方法

马爱华

艺利磁铁(天津)有限公司

煤矿机械制造的合理设计及管理方法

马爱华

艺利磁铁(天津)有限公司

煤是最主要的固体燃料，是可燃性有机岩的一种，是由一定的地质年代生长的繁茂植物，在适宜的地质环境中，逐渐堆积成厚层，并埋没在水底或泥沙中，经过漫长地质年代的天然煤化作用而形成的。煤矿一般分井工煤矿和露天煤矿。根据煤矿的特性所设计制造用来开采煤矿的机械也分井下煤矿机械和露天煤矿机械。下面就具体探讨井下煤矿机械和露天煤矿机械。

煤矿机械；科学设计；管理方案

一、煤矿机械制造中的问题

如今，中国煤矿机械制造在设计中实现了一定发展，但是还存在一些问题，设计环节存在不合理成分，而且在质量管理环节中存在问题，设计人员在设计过程中没有考虑到违章操作问题，工作人员在施工中不按规定流程操作，会产生一些安全事故。目前中国煤矿机械制造中存在的问题主要有以下几个方面。

1、设计不创新技术不够先进

现在中国煤矿机械在制造过程中，很多企业在研发过程中一般是采用国外相关研究成果，很多技术都是直接从国外引进的，企业没有较好的自主研发能力，自主研发资金不足，而且缺乏人才，研发产品不顺利，研发时间长，而且技术跟不上时代潮流。

2、产品技术标准达不到要求

中国所采用的煤矿机械技术标准与国外相比还是存在一定差距，很多标准不能根据机械的研发进行更新，与发达国家还有很大差距，直接导致产品技术含量比较低，产品质量不能达到要求。

3、很多高端产品仍旧依赖进口

中国的煤矿机械在生产中，很多高端零部件都是依靠进口的，中国还不具备生产高端产品的能力，很多煤矿企业生产的产品技术水平达不到要求，在科学技术方面发展速度跟不上国际速度，不能满足中国煤矿企业的生产要求。

二、井下煤矿机械

当煤层离地表远时，一般选择向地下开掘巷道采掘煤炭，这是井工煤矿。中国绝大部分是井工煤矿，井工煤矿所需的煤矿机械设备也比露天煤矿多。随着煤矿开采综采的增加，煤矿安全要求综采机械由以下设备组成：输送设备、通风设备、采煤设备、巷道掘进设备、巷道支护设备、瓦斯探放设备。这每一项设备都关系着煤矿开采的效率、成本和工作人员的安全，因此对这些机械制造的合理设计是非常重要的。

1、输送设备

输送设备包括皮带机和刮板输送机。井下挖掘出来的煤需要输送到地面，作为输送设备的皮带机经过合理设计才能高效完成输送任务。皮带机的运输带要求表面光滑，这样有利于提高皮带的转速。刮板输送机必须配合皮带机，精准把煤刮到皮带机上。

2、通风设备

井下安全作业最重要的一条便是通风设备。由于地下氧气稀少，而煤矿中又有一氧化碳和甲烷等气体，所以良好的通风设备是井下作业的基础。通风设备可以提供足够的氧气供井下作业的工作人员呼吸，同时防止氧气与井下的一氧化碳等气体避免发生反应，发生易燃易爆等安全事故。

3、采煤设备

煤矿机械主要的设备便是采煤设备，它包括采煤机、交流变频调速电牵引采煤机、连续采煤机。在煤矿机械制造中设计采煤机应考虑自动化程度，自动化机械能大大提高采掘速度和减少人员成本，减少因人员操作不当或疏忽带来的安全隐患和安全事故的发生。同时，设计的时候也应该考虑机械制造的人性化。机械全自动化也是需要人员来操作的，所以设计机械的时候，应该详细了解工作人员的操作习惯，所设计的设备能使工作人员操作方便简单。机械的尺寸和比例应符合我国人体尺度要求，操纵手柄和机器运作方向应一致，这样使得工作人员压力减小，避免疲劳带来的安全事故。

4、巷道掘进设备和巷道支护设备

远离地表的煤层需要挖掘进去才能接近煤层，通常是用巷道挖掘设备进行挖掘。巷道挖掘设备包括岩石掘进机、半煤岩掘进机、硬岩掘进机。不同的岩石层硬度密度都不同，设计时可以根据岩石的硬度设计，遇到不同的岩石时，使用不同的挖掘机挖掘，这样可以大大提高挖掘速度。巷道支护设备包括：液压锚杆钻机、气动锚索锚杆钻机、气动帮锚杆钻机、支腿式气动锚杆钻机、架柱支撑气动手持式钻机。这些设备设计时也是要考虑到地层岩石的密度硬度。使用专用工具可以减少更换工具的麻烦，提高工作效率。

5、瓦斯探放设备

煤矿在开采中会有瓦斯，所以需要瓦斯探放设备。在煤矿机械制造中要考虑瓦斯容易爆炸的特性，还要防泄漏，所以制造瓦斯的材料必须厚实。

三、煤矿机械制造的合理设计和制造

煤矿机械体积大、耗能高、污染严重，这与生产环境、空气、水、操作人员联系紧密。由于人们环保意识增强，在煤矿机械设计中应把环保因素考虑进去。我国煤矿机械设计的类型主要有：智能化、系统化、结构模块化等。智能化是利用多媒体工具及智能设计软件和虚拟现实技术进行产品开发，表达产品构思和描述产品。系统化的特点是把每个具有独特性的设计要素组成一个系统，各个要素之间相互关联，并有层次感，将所有设计要素结合就能实现设计系统任务。结构模块化设计类型是在产品功能分析的基础上，将产品分解成具有某种功能的几个模块化的基本结构，将这些基本结构组合成不同的产品。这些基本结构可以是零件、部件、系统。理想的模块化基本结构应该具有标准化的连接和配合，具有互换性和相容性。

煤矿机械设计及制造过程，具体来说它是生产技术准备过程，毛坯制造过程，零件的加工过程和产品的辅助劳动过程。每一个过程之间紧密结合，相互连接。设计过程中应考虑到产品的用料、制造、使用寿命和回收利用率。煤矿机械制造的原料应该选用可再生、可回收、兼容性好的材料，以减少对生态环境的污染。机械的原件应设计成可拆卸的，方便零件损耗时的更换和回收。煤矿机械制造过程中，应注意设备的做工要精细，虽然用于采煤的恶劣环境，但是边刺不能留着，表面应光滑明亮，颜色要鲜艳，方便工作人员操作。

结束语

煤矿机械是在煤矿挖掘和大量开采中使用的机械，煤矿机械发挥着重要作用，并且其安全性和性能会直接影响煤矿生产企业的相关效益。现在，煤矿开采行业发展比较迅速，煤矿机械设计人员应该对其进行科学设计，并且采用全面的管理方法，降低机械维修率和成本，提高操作效率，提高煤矿开采效率和质量。

[1]何政.煤矿机械装备知识资源集成服务平台设计[D].太原理工大学，2016.

[2]刘利云.试论煤矿机械制造中的工装设计与管理[J].科技创业家