“油页岩是一块 ‘硬骨头’，太重煤机 ‘啃下来了’”， “产需双方科研攻关确实有效果”。近日在山东龙矿集团召开的930kW油页岩采煤机现场成果鉴定会上煤矿主们议论着。该采煤机由太重煤机的太矿与龙矿联合研制开发。
   从龙矿集团陈家矿下沉到东海之下约500米的油页岩矿井下，穿过宽阔、整洁的主巷道来到1103极其狭窄的油页岩工作面，两壁是坚硬灰黑色的油页岩，巷道下是太重煤机所属山西煤机制造公司的刮板运输机，而悬壁旁是太重煤机太矿的930kW油页岩采煤机。三机一架开动，支架松开顶板后，小岩石哗哗往下掉，采煤机马达轰鸣，把油页岩石一层一层切割下来，发出“噌噌”的切割声，岩石壁上一层一层痕迹发白发亮。龙口矿一名人员介绍，油页岩的普氏硬度达到约F7左右，而煤层约F3左右，一般采煤机 “啃不动这块硬骨头”。
开采遇难题
   龙口集团是山东一家大型煤业与矿业企业，由于煤炭资源逐渐减少，从年产400多万吨下降到200万吨左右，特别是在油价上涨等情况下，他们决定开采含油10%左右的油页岩，从中提炼重油。龙矿集团先后采用150kW与170kW两种采煤机开采，但这两种采煤机暴露出许多问题：机身较轻、功率较低、牵引力不足、机械强度不够等。开采时出现采煤机剧烈振动，大幅度的震动造成联接部位螺栓松动断裂，除频繁的停机紧固螺栓外没有别的更好办法解决。开采过程中采煤机曾频繁的出现过齿轮打坏等情况。为此龙矿集团于1993年决定对油页岩停采。
   但随着可开采煤炭不断减少，国际油价不断攀升，开采煤炭后油页岩资源急需回采。龙矿集团决定重新启动油页岩开采项目。但从哪里购买这种能 “啃硬骨头”的采煤机呢？从国外购买不仅价格高而且不适应硬质油页岩开采，于是有人提出邀请生产厂家来实地考察，并公开招标，实行产需双方联合研制中国首台大功率油页岩采煤机。
招标破瓶颈
   太重煤机的太矿公开投票中标后，研究设计人员针对矿井的井型、1140V电压等级、4.2m大采高、764刮板机、油页岩特性等情况，在250、600kW采煤机基础上开发研究设计了400、930kW采煤机，其主要技术参数为：采高2.0~4.2m，采用了稳定性及截割强度更高的4叶片重型滚筒，滚筒直径2.2m截深600mm镐型截齿，优化了截齿角度布置，总装机功率为930kW，双滚筒截割功率为800kW，牵引速度为0~12.8m/分钟，加强了两摇臂齿轮系的强度，加大设备整体重量，设备自重约54吨，采用链轮销排无链牵引。不久，我国首台930kW油页岩诞生了。但经过两个工作面的使用后又发现使用过程中还仍存在一些小缺陷，针对这些问题， 2008年太矿与龙矿的技术专家和生产工人等多次深入井下现场，研究改进方案，展开科技攻关。
智 “啃硬骨头”
   太矿主要对该采煤机作了以下几个方面的改进：
   一是完善破岩截割传动系统。通过优化传动系统参数，优化摇臂矩形断面，提高断面的承载面积，提高断面的抗弯模量，最终提高截割摇臂的承载能力。选用抗冲击齿轮材料、制造方面采用齿轮形修形和齿向修形，消除齿轮受载产生的弯曲及扭转产生的弹性变形所带来的应力集中，提高齿轮传动的承载和抗冲击性能；设计出适应油页岩开采的重型截割系统。
   二是增强机身整体的稳定性。采煤机机身使用高强度钢板，采用箱形框架铸焊结构的主机架，箱型结构由顶板、底板、侧板及一定数量的隔板组成，具有很大的刚度和整体性，具有较好的抗震性的补偿性，一方面提高了机身刚度强度，另一方面牵引部、泵站、高压箱、控制箱在主机架内，降低了设备承受巨大反作用力及剧烈震动时对这些部件的影响；连接形式采用双排螺柱燕尾槽楔铁组合防松配合液压长螺杆结构，保证机身边联接的可靠性；再通过理论计算和有限元分析，对关键部位加强设计，进一步保证了机身整体连接的可靠性，对机身进行结构优化重量合理匹配，提高了采煤机整体的抗震性。
   三是提高截割滚筒的破岩性。优化截齿结构，将滚筒叶片头数由三头优化为四头优化，选择合理的螺旋叶片升角和截齿的排列方式，可以降低截煤能耗，提高块煤率；增加截齿数量，选用重型截齿及齿座，调整齿座的空间角度，使其截齿在截割的过程中有利于截齿的旋转，以提高截齿的使用寿命，提高滚筒截齿受力的均衡性平稳性，提高其截齿的抗冲击能力，减小截割是的冲击载荷；在其端盘、叶片易磨损处和齿前加焊耐磨块，用以保护齿座的磨损，提高滚筒的耐磨性；配备文丘里喷雾装置，减少了水的使用量，提高了降尘的效率；采用以上措施，形成专业的油页岩滚筒，从源头上改善采煤机的负载情况。
   通过不断技术攻关和运行试验，930kW油页岩采煤机的月产量从5.8万吨到9.1万吨，最高达到13.2万吨。
(赵加积 杨中)

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我国油页岩现状及开发利用前景
   我国是世界上油页岩储量十分丰富的国家之一。现查明地质资源量为7199亿吨，折合成页岩油为476亿吨，仅次于美国、巴西和爱沙尼亚，居世界第四位；我国油页岩主要分布于内蒙古、山东、山西、吉林、黑龙江、陕西、辽宁、广东、新疆等9省。页油岩具有原料丰富、工艺成熟、利用率高等优势，油页岩的深加工利用已逐渐受到了国家和各级政府的高度重视。油页岩作为非常规油气资源，储量仅次于煤炭。