煤炭是我国的主要能源，是国民经济和社会发展不可缺少的物资基础。我国煤炭资源丰富，煤炭资源分布面积约60多万平方公里，占国土面积的6%。根据第三次全国煤炭资源预测与评价，全国煤炭资源总量5.57万亿吨，煤炭资源潜力巨大，煤炭资源总量居世界第一。已查明资源中精查资源量仅占25%，详查资源仅占17%。探明储量达到10202亿吨。其中可开采储量1891亿吨，占18%，人均占有量仅145吨，低于世界平均水平。国务院制订的《能源中长期发展规划纲要(2004-2023)》(草案)指出“要大力调整优化能源结构，坚持以煤炭为主体，电力为中心，油气和新能源全面发展的战略”。鉴于我国“多煤、贫油、少气(天然气)”的特点，在今后一段相当长的时间内，能源结构仍然以煤炭为主，煤炭在一次能源消耗中占70%左右。2004年煤炭占我国一次能源生产的70%以上，在我国能源结构上占主要地位，有举足轻重的作用。
2我国煤炭工业发展现状
?进入21世纪，我国煤炭工业快速发展，2000年全国产煤9.9亿吨，2001年产煤11.04亿吨，2002年13.8亿吨，2003年16.67亿吨。2004年全国产煤19.56亿吨，占全国一次性能源生产总量的74.3%，当年煤炭销售量为18.91亿吨，占全国一次性能源消费总量的65%，生产力水平显着提高，产业结构调整取得重大进展。一些企业开始跨地区、跨行业的产业联合，煤、电、化、路、港、航产业链开始形成，形成了一批在国内领先、在国际上具有一定竞争力的大集团，如神华集团、山西焦煤集团、兖州矿业集团等。我国煤炭产量急剧上升，得到了全世界的关注。
煤炭是我国能源安全的基石。煤炭工业是我国重要的基础产业，我国的煤炭产量已是世界第一位，是煤炭生产大国，现在我国煤炭工业已具备了设计、施工、装备及管理千万吨露天煤矿和大中型矿井的能力。现代化综采设备、综掘设备和大型高效露天剥、采、运、支成套设备在大中型煤矿大量使用。同时，我国煤炭开采技术装备总体水平低，煤炭生产技术装备是机械化、部分机械化和手工作业并存的多层次结构。技术和装备水平低。全国煤矿非机械化采煤60%。大中型国有重点煤矿装备水平较先进，但设备老化程度较大；小型矿井生产技术装备水平极低，煤矿生产工艺落后，作业人员过多、效率低。
3我国煤炭工业存在的问题和与国际先进产煤国家的差距
3.1我国煤炭企业规模小、产业集中度低?
我国煤炭企业的突出特点是，规模小、效率低、安全状况不好，产业集中度低。据煤炭行业统计数据分析，2002年国有重点煤矿占52%，国有地方煤矿占18%，乡镇煤矿占30%。按井型划分，大型矿井占32%，中型矿井占18%，小型矿井(含乡镇煤矿)占48%。2004年，全国约有煤矿2.5万处，95%以上的小煤矿，矿井年产能力不足3万吨的矿井约占40%，煤炭产业的集中度只有15%，远远低于世界主要产煤国家的水平。国际先进的产煤国家，煤炭产业规模集中化，世界排名前10名的大公司，依靠核心竞争力，做强做大，提高了全球煤炭产业的集中化程度。2003年10大煤炭公司的煤炭产量约占全球产量的18.81%，有5家公司的煤炭产量超过1亿吨，其中排名第一的皮博迪公司达到1.83亿吨，力拓公司达到1.43亿吨，美国前4家企业的煤炭产量占本国煤炭总量的46.9%。
3.2??我国煤炭装备落后，机械化自动化程度低、缺少大型成套设备
我国煤矿生产基础薄弱、国有煤矿连续紧张生产的矿井占总数的近50%，矿井主要生产设备严重老化，超期服役的占30-40%，部分乡镇煤矿设备简陋、生产条件差，有的根本没有机械设备，仅为人工开采，不符合有关煤炭法规要求，当前我国资源破坏和浪费严重。部分煤炭企业存在着“采厚弃薄”、“吃肥丢瘦”等浪费资源现象，全国煤矿平均资源回收率为30-35%左右，资源富集地区的小型矿井资源会回收率只有10-15%。据煤炭行业统计数据分析，2002年我国国有重点煤矿采煤机械化程度为77.78%，综合采煤机械化为62.98%，掘进机械化程度为81.15%，综合掘井机械化程度为15.03%，地方国有煤矿机械化程度更低。2004年乡镇煤矿产量占我国煤炭总产量的39%。对不适宜用放顶采煤的5.5米以上煤层，要采用一次采全高是最合理有效的采煤方法，但目前国内没有相适应的高产高效的综采成套设备。而国际先进的产煤国家，煤炭生产呈现出大功率重型化、自动化、集约化、按照环保的特点。国外先进的采煤设备向大功率、重型化发展，设备储备系数大、运行可靠性高。
3.3煤矿安全生产事故多?
我国煤矿安全生产方面，重大瓦斯事故多发，煤矿事故的总死亡人数达到了高峰，2004年我国生产约20亿吨煤，事故死亡约六千人，这几年煤炭产量大幅度增长，煤矿百万吨死亡率还是下降的。由1994年的5.59人下降到2004年3.08人，美国生产约10亿吨煤死27-31人，百万吨死亡率约为0.039；波兰百万吨死亡率为0.09；南非百万吨死亡率为0.13；俄罗斯百万吨死亡率为0.34。先高产高效煤矿的建设不仅提高煤炭生产效率，实现煤矿集约化生产，并为煤矿生产过程中的安全监测、监控创造条件，从而有效的预防和控制煤矿安全生产事故。
4煤炭工业发展对矿山机械设备的需求
4.1我国煤炭工业发展趋势
?据煤炭行业发展规划相关内容，“十一五”期间，我国已新建煤矿3亿吨左右，其中投产2亿吨。“十二五”期间煤炭行业现代企业制度要进一步得到完善，大型煤炭企业集团基本形成，经测算，到2023年，新建和在建的国有煤矿的生产能力约为7.1亿吨。如果届时中国小煤矿的产量仍保持目前的6亿吨，按需求预测的高端方案，未来20年中国需新增煤矿产能17亿吨，年均8500万吨；按需求预测的低端方案，未来20年中国需新增煤矿产能13亿吨，年均6500万吨。
4.2对矿山机械设备的需求
关键词：煤矿机械存在问题发展趋势
中图分类号：F403.6
1引言
煤炭工业是我国重要的基础产业，近年来，随着我国工业经济的持续快速发展，我国煤炭供应严重不足，煤炭供给能力远远不能满足国民经济发展对煤炭的迫切需求，全国各地大型煤矿纷纷加大了采挖力度，由于技术落后、设备陈旧，导致了许多大中型煤矿出现大面积蹋方、透水、瓦丝爆炸等多起大型伤亡事故，引起了国家领导人及相关部委的高度重视，煤矿安全形势严峻，直接威胁煤炭市场的正常运行，制约着我国经济的飞速发展，煤矿作业的安全生产已刻不容缓。现以我国煤炭矿山机械设备为分析研究对象，分析煤矿机械设备使用、研发中存在的问题；根据煤矿机械设备使用、研发现阶段存在的问题，指出煤矿机械设备的发展与展望。
2我国煤矿机械设备存在的问题
经过几十年的发展，我国煤炭工业取得了长足的进步，且煤矿机械的制造、使用也取得了较大的成绩。但是，随着经济的发展和对煤炭资源的需求的增加，我国的煤矿机械逐渐暴露出很多不尽如人意的问题，主要包括：
2.1矿山机械设备的生产能力明显不足
目前，我国煤炭产量已经达到了25.23亿吨，但与满足国民经济发展需要的煤炭资源还有很大差距，而其中部分煤炭资源是矿井超产增加的产量；如按正常煤矿机械生产能力定产生产，则年煤炭产量将远远小于这一值。同时，在我国煤矿生产现场，单工作面产量500万吨/年的矿井仍为数不多，这也多受煤矿机械设备生产能力的束缚所致。
2.2矿山机械设备的智能化明显不足
当今世界是一个智能化的世界，各个行业的现代化、智能化都在不断提高。但是，我国煤炭行业的现代化水平明显滞后于时代的发展，特别是煤矿机械更是可怜，大部分机械设备仍是机械动力或机械控制，仅有少数小型设备实现了数字化和智能化，这必定成为制约我国煤矿生产能力提高的瓶颈。
2.3矿山机械设备的适应差
在我国矿山中，部分矿井实现了机械化采煤，但部分矿井仍采用放炮落煤，这不仅不利于煤炭块度的保持且容易导致瓦斯、顶板事故的发生，对井下工人的生命安全也造成严重危害。纠其原因是因为我国煤矿机械对地质条件的适应性很差，地质条件稍有变化，现有机械化设备就无法展开使用，从而造成煤矿机械化水平的落后，制约煤矿生产能力的提高。
2.4矿山机械设备体积过大、笨重
体积大、重量大是煤矿机械设备最大的特点。以单体液压支柱为例，每根重量在60～80Kg，体质稍差的工人单独根本无法处理；而液压支架、采煤机等大型设备更是在数吨以上。设备过于笨重，不但导致运转不灵活，而且使设备的搬迁受到限制，从而限制生产能力的发挥。此外，我国煤矿机械还存在着能耗大、使用寿命短、国产化低等诸多问题。
3煤矿机械的发展与未来
为了提高整个煤矿行业现代化水平，我国煤矿机械设备应不断发展，从各个方面探寻发展之路。
3.1机电液一体化技术的发展
机电液一体化设备自动化、智能化程度高，代表着未来机械发展的方向。机电液一体化是一门新兴的综合性复合高新技术，是在信息论、控制论和系统论的基础上将机械、电子信息和液压系统等相关技术进行有机的组合，形成一个最优化、最佳化的系统，实现机械、电气元器件的集成化，使机械动作自感应与自调整，最终实现煤矿机械无人操作化的新技术。
3.2采用CAD等现代设计技术、和CAE加工制造技术
采用现代设计方法和CAD技术，才能实现结构的最优化、成本的最低化、寿命的可预知化。众所周之，设计决定了产品的质量，设计决定了产品成本的80%，因此机械关键在于设计。而我国的煤矿机械基本上是类比的设计结果，虽然有些科研成果有技术创新，但是这些科研成果极少被应用。因此，必须充分认识到设计对于发展我国煤矿机械的重大意义，普及设计方法学知识和采用现代设计方法是我国煤矿机械发展的必由之路。只有采用最先进的加工制造技术，才能大大提高机械零件的加工质量、加工速度和加工自动化程度，并能实现设计、制造并行化，缩短煤矿机械产品的开发周期。
3.3将材料科学的最新研究成果用于煤矿机械
机械可靠性设计理论指出，材料决定产品可靠性的30%。在造成煤矿机械失效的诸因素中，除去设计原因造成强度不够而失效外，多数在于磨蚀失效、锈蚀失效或疲劳失效，其中磨蚀是采掘机械切削刀具最主要的失效原因。材料科学的最新研究成果已经展示了新材料的强大生命力。把陶瓷材料、碳纤维复合材料、超强度聚合材料以及金属基复合材料等有针对性地选用到各种煤矿机械的关键零部件上，不仅可以大幅度提高煤矿机械的可靠性，减轻其重量，甚至还可以改变煤矿机械的形体设计。
3.4发展煤矿机械工况监控技术
煤矿机械工况监控技术包括：工况在线监测、故障自诊断；振动监测；油磨屑分析；无损检测；电气检测；乳化液性能检测。检测乳化液的浓度、粘度、液温、液位等；湿度监测。
3.5建立一套完整有效的管理程序
煤矿机械设备要制定一个切实可行的完好标准，对机电设备管理责任到人；并且要有一套完整有效的机电设备使用、维护和管理制度；对设备、部件性能详细调研，做到最大程度地适应本矿的实际。并将重点放在人身安全的装备方面，以及如何提高操作、维修人员的素质，以保障人身安全和减少机电事故。
4结语
随着现代科学技术的发展，一大批高新技术群体如微电子技术、信息技术、自动化技术、新材料技术、新能源技术、光纤通信技术等正在逐步走向成熟。
高新技术是煤矿机械的发展趋势，技术创新是煤矿机械的生命。随着计算机和传感器技术的推广应用，新材料、新工艺的不断发展，煤矿机械将向着大型化、智能化的方向发展。面对煤矿现代化、科学化生产的需要，煤矿机械将实现电子化、自动化成为有头脑（计算机控制），有知觉（传感系统），有血液（液压系统），有心脏（驱动装置），有骨骼（传动、支撑机构）的机电液一体化系统。
参考文献
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我国各种工业的起步较为落后,虽然现在有些行业已经达到了世界领先水平,但是在机械自动化技术的应用方面还远不及发达国家,因此应该清醒地意识到与发达国家的差距,采取各种措施来缩小与发达国家之间的生产力的差别。在前几年,西方发达国家就已经实现了机械自动化中的柔性自动化、智能化以及集成化等方面的技术。这些方面的自动化技术主要运用于数控机床与柔性制造系统当中,并且应用效果优良。现状之下,对于机械自动化技术,我国还只停留在单机自动化和刚性自动化阶段,而像柔性制造单元及柔性制造系统,其数量却尤为之少。虽然我国各行各业都已经体会到了机械自动化的好处,并且能够利用机械自动化来提高产品的质量,同时降低安全事故发生的几率,但是对于机械自动化的应用还处在初级阶段,想要进一步提高生产力,增强企业的实力,需要加强对于西方发达国家的学习,努力促进机械自动化技术在煤矿企业生产中的应用。不难看出我国煤炭的产量每年都在增加,因为经济的增长需要能源作为支撑,特别是电力能源,而我国的电力能源主要来源于火力发电,也是依赖于煤炭的供给。而纵观我国煤炭的生产,很多煤矿使用的都是多年以前的技术和机械,这些技术和机械上的落后限制了煤矿的产量,同时也容易对生产人员的生命财产安全造成威胁,因此更新煤矿生产的技术,对机械进行更新换代,是提高煤炭产量,保证安全生产的重要措施。将机械自动化应用在煤矿机械制造中,能够提高煤矿机械制造的精度,同时创造出更高效率的煤矿机械,能够为我国的煤炭产量的增长作出贡献,因此具有重要的现实意义。
2自动化技术组成分析
作为一门综合学科,自动化包含的技术种类很多,可以将自动化技术粗略的分为以下几个组成部分:程序单元、作用单元、传感单元、制定单元以及控制单元。(1)程序单元。程序单元是控制单元的核心,由工程师提前编制的程序在控制单元中运转,以维持整个系统的运行。(2)作用单元。所谓的作用单元是受程序单元所控制的,负责整个系统运转的单元,是命令的执行者。(3)传感单元。负责收集各种数据,并将这些数据及时的传递给控制单元,由控制单元进行计算和处理,再反馈给其他的单元,以此来保证整个系统的良好运转。(4)制定单元。制定单元的作用是对整个系统的其他部分命令,调控其他部分的行为。(5)控制单元。控制单元是整个机械自动化控制系统工程的保障性单元部分,其主要用于解决单元制定和动作调节。
3机械自动化在煤矿机械制造中的应用探究
依据不同的功能,可以将煤矿机械分为三个系统:挖掘系统、输送系统、安全监控系统,而在煤矿机械制造过程中,就应该实现煤矿采掘机械的自动化、煤炭输送的机械自动化、煤矿！安全监控系统的自动化。
3.1煤矿采掘机械的自动化
我国经济的强劲增长是以源源不断的能源作为动力的,而能源又是以源源不断的煤炭供给来作为基础的,因此随着我国经济的发展,对于煤炭的需求量也越来越大,现有的煤炭生产效率已经难以满足实际需求,如何提高煤炭挖掘的效率,则是当前应该着重思考的问题。实现煤矿采掘机械的自动化,能够用机械代替全部的人力操作,那么生产的效率将会更高,而且也避免了由于人力生产带来的各种安全事故发生的隐患。可以说煤矿采掘机械的自动化将直接影响到我国的能源供给,对于国计民生来说都是至关重要的。发达国家将自动化技术应用于煤矿机械制造中已经取得了很好的效果,不仅各种机械的可靠性强,而且操作的精度也非常高,广泛适用于各种操作条件,相较于以往的生产机械的生产效率有了较大的提高。近年来我国在煤矿机械自动化方面也有了长足的进步,研究出了一批具有自主知识产权的煤矿生产机械,打破了国外煤矿生产机器的垄断,这意味着我国煤矿机械自动化水平提上到了一个新的高度,有利于相关煤炭企业的生产以及整个煤炭行业的进步。
3.2煤炭输送的机械自动化
煤炭的生产和运输是不可分割的两个组成部分,如果有着强劲的生产力,但是运输效率低下,挖出来的煤运不出去,跟没挖是一样的。因此在研究煤矿采掘机械的自动化的同时,对于煤炭输送机械的自动化同样应该加以重视,只有输送的速度跟得上挖掘的速度,才能够真正提高煤矿的产量,提高煤炭企业的效益。目前大多数煤矿都是以胶带作为运输方式,传统的胶带运输业已经渐渐和PLC技术相融合,形成了各种新型的自动化运输系统,这些新兴自动化运输系统不仅运转上更为可靠,而且也更为高效,不用耗费过多的人力来进行维护。新型自动化运输系统的出现使得胶带的调速方式更加敏捷和精确,从而使得胶带运输的速度能够跟随煤炭的产量而随时变化,能够充分利用电能,同时减少了对于人力资源的消耗,也避免了安全事故的发生,在最大程度上提高煤炭企业的效益。
3.3煤矿安全监控系统的自动化
安全是煤矿生产的首要前提,近些年来各种关于煤矿的安全事故触目惊心,引起了人们对煤矿生产的反思,加强煤矿安全监控系统的自动化,能够有效防止各种安全事故,避免相关操作人员的生命及财产安全的威胁。想要防止煤矿生产中的安全事故发生,很大程度上依靠于对于各种数据的及时监控和预报。实现煤矿安全监控系统的自动化,能够随时监测整个地层的变化、坑道中的瓦斯浓度的变化以及整个开采系统运转的变化,针对这些变化提出相应的预警方案,能够在安全事故发生之前将隐患消除在摇篮之中,对于煤矿企业的生产来说是非常有益的。当然不可否认,如今我国生产的煤矿安全监控系统相配套的传感器的种类较少,这种现状在一定程度上限制了煤矿安全监控系统的自动化,但是相信随着时间的发展,各种自动化监控系统配套的传感器也将越来越丰富,打破国外对于这方面的垄断,降低煤矿安全监控系统自动化的成本,为推动煤矿企业安全生产作出贡献。