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                              ★ 权威探讨 ★

                              采煤机技术发展历程(十)
                              ——制造商变迁

                              葛世荣1,2

                              (1.中国矿业大学(北京)机电与信息工程学院,北京市海淀区,100083;2.中国矿业大学(北京)智慧矿山与机器人研究院,北京市海淀区,100083)

                              摘 要 煤炭开采业的发展加速了欧洲的第一次工业革命,而这次工业革命也催生了一批采煤机制造商,为欧洲煤炭产量快速增长提供了关键设备。20世纪50年代之前,全球绝大部分采煤机制造商分布在欧洲国家和美国,亚洲仅有日本小松公司涉足采矿设备,而在我国只有1933年设立的鸡宁机械制作所(鸡西煤矿机械厂前身)。新中国成立之后,我国在东北、华北和西北建立了一批采煤机及相关装备制造厂,使我国采煤机制造能力从无到有、从弱到强。进入20世纪90年代,由于国外煤矿煤炭开采量下降以及煤矿井型增大,采煤机需求量逐渐萎缩,迫使采煤机制造商走上了并购重组之路,目前的全球五大采煤机制造集团是美国卡特彼勒、日本小松、德国艾柯夫、瑞典山特维克、波兰法姆尔。近10年来,我国采煤机制造企业加快了重组步伐,目前采煤机制造能力聚集到七大煤机集团,它们是中煤装备公司、天地科技公司、太重煤机公司、西安重装集团、郑煤机集团、山能重装集团、晋能装备集团。纵观采煤机150多年的发展历程,高截割性、高可靠性、高智能性一直是采煤机技术创新的核心出发点,采煤机产能与其机能、智能紧密相关,机器人化将是未来采煤机的重要创新方向。

                              关键词 采煤机技术;采煤机制造商;企业重组并购;创新方向;机器人化

                              采煤机的发明和制造对近代世界煤炭工业规模快速增长起到了关键的促进作用,它替代了矿工繁重的人力挖掘作业,使开采效率和产量大幅度提升。可以认为,采煤机械制造力的持续增强,促进了煤炭生产力的稳步提升。

                              欧洲是采煤机的发源地,伴随着第一次工业革命,蒸汽机最早工业化应用于煤炭开采。自17世纪开始,英国煤矿开采深度逐渐增大,矿井水量随之增多,成为煤炭产量提升的瓶颈。1698年,英国工程师托马斯·塞维利(Thomas Savery)制造了世界上第1台实用蒸汽水泵,解决了矿井排水难题,被称为“矿工之友”,这比1784年建立第1座蒸汽动力纺纱厂提早了86 a。此后,蒸汽机也用于煤矿井下运输,1812年在英国基林沃斯(Killingworth)煤矿井下安装了第1台蒸汽机拖曳麻绳的运输系统,1832年在英国兰卡夏郡黑德克(Haydock)煤矿井下安装了第1台蒸汽机拖曳矿车运输系统[1]。据统计,1800年,英国已有蒸汽机321台,1810年增至5 000余台,到1825年则发展到超过15 000台,总功率达到37.5万马力(约275 MW)[2]。这些蒸汽机绝大部分应用于煤矿和纺织厂,使得英国煤矿生产效率大幅度提高,蒸汽机推动英国煤炭产量快速增长见图1,该曲线也代表着英国煤炭发展二百年兴衰史,1800-1910年间蒸汽机驱动机械化采煤技术得到推广应用,使英国煤炭产量增长了10倍,从1700年的260万t增至1800年的1 100万t,1850年跃上5 100万t,1913年达到峰值2.9亿t。但是,英国煤矿的电力驱动采煤机械发展缓慢,1900年英国使用截煤机的矿井数量占比仅为1.7%,直到20世纪50年代的安德森采煤机问世,采煤机械化率才得以快速上升至1960年的34%,到1970年英国采煤机机械化率达到93%[3]

                              图1 蒸汽机推动英国煤炭产量快速增长

                              1913年,苏联煤炭产量为2 910万t,当时全苏联只有24台截煤机(主要是从德国艾柯夫公司进口),采煤机械化率仅为17%;1928年,苏联采煤机械化率提高到16.5%,煤炭产量达到3 550万t,自此苏联建立了以戈尔洛夫工厂为代表的强大煤矿机械制造业。到1940年底,苏联煤炭产量达到1.66亿t,煤炭行业已有3 421台截煤机,超过2万台风镐和4 000台凿岩机,采煤机械化程度达到95%,采区煤炭运输机械化程度达到90%,矸石运输机械化程度为70%,仅在顿巴斯矿区就使用了2 300台截煤机、6 200台运输机、近13 000台风镐和凿岩机、1 300台电机车。到1956年,苏联的煤炭产量增至4.29亿t,基本实现了采煤机械化[4]

                              德国、英国、美国和苏联的采煤机制造业发展实质上是这些国家走向工业化之路的缩影,19世纪末涌现出一批采煤机制造商,它们抢抓第一次工业革命的商机,以钢铁、采矿、运输机器制造起家;20世纪中期,这些公司借助于第二次工业革命的机遇,设计制造了各种型式的采煤机,不仅改造了传统采矿设备制造业,也形成了重型化、系列化、自动化采矿设备制造体系。近 30 年来, 由于矿山装备制造全球化的压力和激烈的市场竞争,促使世界采煤机制造业向更加集中、更为配套的方向发展,出现了大规模的采煤机制造商并购重组,国外采煤机制造业格局发生巨大变化,国内采煤机行业重组不断出现新的动态。

                              1 国外采煤机制造商发展

                              采煤机制造业发源于欧洲,规模壮大于美国。最初的采煤机制造商的起源可追溯到19世纪的欧洲,那里创办了世界上第一批采煤机制造厂,既是煤炭开采技术变革的动力,也是欧洲机械制造业的发展缩影。

                              1.1 欧洲采煤机制造商

                              1.1.1 德国威斯特伐利亚公司变迁

                              1826年,德国的威斯特伐利亚矿冶联合公司(Gewerkschaft Eisenhutte Westfalia,GEW)在德国吕恩市(Lünen)成立,是欧洲历史最悠久的采矿机械厂,后来更名为威斯特伐利亚-吕恩(Westfalia Lünen)公司。1914年,该公司制造出世界第1台链式牵引截杆式割煤机,1937年试制出截煤机试验样机,1941年制造出第1台耕犁式洛贝型刨煤机,1950年制造出活塞式刨煤机,1958年制造出拖钩式刨煤机,1973年制造出S3型拖钩刨,1978-1979年制造出GH7/26、GH8/30、GH9/30滑行刨,1989年制造出世界上第1台双刨头自动刨煤机。1995年,该公司并入德国采矿技术公司(DBT)。

                              1.1.2 瑞典山特维克公司变迁

                              1862年,瑞典的山特维克(Sandvik AB)公司在瑞典山特维肯镇成立,创始人是戈兰松(G?ran Fredrik G?ransson)先生,他购得酸性转炉法炼钢专利的 20%股权, 实现了工业规模炼钢。1942年山特维克公司研制成功硬质合金,之后用这种材料制造采矿机械,1947年成为世界领先的凿岩机制造商,从1985年开始进入矿山机械制造领域。公司设有瑞典钢和硬质合金工具研发中心芬兰挖掘设备研发中心、美国表层钻探设备研发中心、澳大利亚挖掘设备研发中心和英国硬质合金研发中心,在全球拥有 350 多家公司和代理商。

                              1.1.3 德国艾柯夫公司变迁

                              1864年,德国人约翰·海因里希·卡尔·艾柯夫(Johann Heinrich Carl Eickhoff)在波鸿创立一家小铸造厂,起初的业务是生产矿车车轮。1871年,他的两个儿子接管工厂,成立艾柯夫机械制造和铸造兄弟公司(Gebr.Eickhoff Maschinenfabrik Eisengie?erei GmbH)(以下简称艾柯夫公司),艾柯夫全家照及早期厂标如图2所示。

                              图2 艾柯夫全家照及早期厂标

                              1914年,艾柯夫公司制造了欧洲大陆第1台截杆式割煤机,1929年开始生产输送机,1950年制造出第1台液压驱动割煤机,1954年制造出第1台W-SE-Ⅲ型固定滚筒采煤机,1958年创新设计了“艾柯夫齿轨”无链牵引系统, 它成为当今采煤机齿条国际标准,1964年研制出首台采煤机无线电控制装置,1969年研制出第1台悬臂掘进机,1970年造出首台液压无链牵引的EW-300-L采煤机,1976年造出世界第1台直流电牵引的EDW-150-2L-2W采煤机,1978年首次实现采煤机在运输巷道远程控制,1985年研发成功采煤机记忆截割技术,1989年在美国创建了世界首个自动化刨煤工作面,1990年推出第1台机载计算机控制的自动化采煤机,1992年研发出传感器控制(即艾柯夫控制系统)的采煤机,开创了自动化截割的先河,1994年推出SL系列采煤机。

                              1.1.4 苏联戈尔洛夫工厂变迁

                              1895年,苏联的戈尔洛夫工厂的前身——法国与比利时合资的煤矿蒸汽泵制造股份公司在苏联顿涅茨克州戈尔洛夫卡市成立,1910年该厂转给德国贝克尔公司。1917年俄国十月革命胜利之后,该厂更名为戈尔洛夫煤矿机器制造厂。在十月革命11周年纪念日之际(1928年11月7日),该厂制造的苏联第1台ДТ型链式截煤机正式下线,如图3所示,此后开始批量生产。1932年戈尔洛夫煤矿机器制造厂厂区面貌如图4所示,后来厂区在卫国战争期间被严重破坏,1943年开始重建,并命名为高尔洛夫斯基机器制造厂。1946年,高尔洛夫斯基机器制造厂造出MB-60型截煤机,1948年造出著名的“顿巴斯”康拜因,此后不断研制出各种采煤机械设备,2014年之前,该厂一直是苏联及该地区最大的采煤机械制造厂。2020年该厂推出最新的КДК600、КДК700、КДК800、КДК1000四种新型采煤机,采高分别为1.8~3.5、2.0~4.5、2.5~5.0、3.0~6.0 m。

                              图3 1928年戈尔洛夫煤矿机器制造厂第1台ДТ型截煤机下线

                              图4 1932年戈尔洛夫煤矿机器制造厂

                              1.1.5 波兰格里尼克钻井机械厂变迁

                              1897年,波兰的格里尼克(Glinik)钻井机械和工具制造厂成立,由卡巴尔股份合作协会创办的加利西亚油矿修理厂转设而来,1910年该厂铸造车间照片见图5。1952年,格里尼克钻井机械厂开始批量生产钻机,1969年造出第1批液压支柱,1971 年造出第1批液压支架,如图6所示。这批液压支护高度为1.35~1.80 m,当年该厂共生产970架各类液压支架。1992年,格里尼克钻井机械和工具制造厂改制为格里尼克机器制造公司。

                              图5 1910年的格里尼克钻井机械厂铸造车间

                              图6 1971年格里尼克钻井机械厂制造的波兰首批液压支架

                              1.1.6 英国安德森公司变迁

                              1900年,安德森-博耶斯公司在拉纳克郡马瑟韦尔成立,亚历山大·安德森(Alexander Anderson)担任总经理,起初是以截煤机产品为主,该公司制造的第1台截煤机如图7所示,后来生产隔爆控制装置、振动输送机、端头装载机和各种截煤机。1910年,安德森先生获得了截煤机技术改进专利,担任采矿电气工程师协会苏格兰分会主席,成为电气与电子工程师协会(IEEE)会员,当时的AB截煤机在欧洲煤矿风靡一时,1944年安德森公司AB截煤机广告如图8所示。1945年,该公司制造出第1台高效麦柯-莫尔(Meco-Moore)截装机。1952年,英国煤炭局将安德顿采煤机专利授予安德森-博耶斯公司、艾柯夫公司、杰弗瑞-戴蒙德公司使用。1954年安德森公司制造出AB16-安德顿型采煤机。1966年,该公司与马沃尔-库尔森采矿设备公司(1881年成立)合并,更名为安德森-马沃尔公司,1970年制造出AB-II型双滚筒采煤机,1972年造出Rollrack 无链牵引系统和AM500型滚筒采煤机。1974年,该公司更名为安德森-斯特拉斯克莱德公司,1981年开发出世界第1台1 000 kW电牵引采煤机ASTRO1000。1983年,特许联合公司(Charter Consolidated Ltd.)购买了安德森-斯特拉斯克莱德公司,1985年研发出装有MIDAS控制系统的AB16型采煤机,1991年研制出世界上首台5 kV供电的Electra 2000型电牵引采煤机、Electra 1000直流电牵引采煤机装有自动调高系统(MIMIC)和机载红外线引导液压支架控制系统。

                              图7 1908年安德森公司制造的第1台截煤机AB15截煤机及其铭牌

                              图8 1944年安德森公司广告“AB截煤机助力采煤!”

                              1.1.7 德国哈尔巴赫·布朗公司变迁

                              1920年,德国哈尔巴赫·布朗无限公司(Halbach und Braun OHG,H&B)在乌普塔尔市成立,创办者是威廉·布朗(Wilhelm Braun)和赫曼·哈尔巴赫(Hermann Halbach)。1940年,H&B公司创造了铠装刮板输送机,成为当今机械化采煤的关键基础。1950年,布朗的双胞胎儿子将公司分为H&B工业设备厂和H&B机器制造厂。H&B机器制造厂在长壁开采、物料运输及破碎设备制造方面独树一帜,1965年推出了滑行刨,1975年推出了KH3型滑行刨;1978年推出了KHN-Ⅰ型滑行刨,1990年推出了KHS紧凑型滑行刨。1995年,H&B机器制造厂并入德国DBT公司。

                              1.1.8 波兰皮奥特罗维卡机械制造公司变迁

                              1922年,波兰斯蒂芬-弗罗利希-克鲁埃普尔股份有限公司(Stephan-Froelich-Kluepfel AG)在南部城市卡托维茨成立,1930年更名为皮奥特罗维卡(Piotrowicka)机械制造公司,从事煤矿输送机、露天矿设备、齿轮箱、转盘等制造。1951年,该公司更名为国有皮奥特罗维卡机械厂,专门生产截煤机等煤矿机械,当年制造出KW-57型截链式康拜因,1952年造出第1台采煤机,1959年推出长壁采煤机。1966年,该厂更名为法姆尔(Famur)煤矿机械制造厂,1982年该厂牵头组建了波兰煤矿机械装备制造联合体(POLMAG),有22个制造企业加入。1991年,国营企业法姆尔采矿机械厂被改制为国有独资的法姆尔公司,2010年该公司推出了KSW-460NE长壁采煤机。

                              1.1.9 奥地利奥钢联公司变迁

                              1938年,奥地利奥钢联的始创公司——德国工业集团钢铁分厂在奥地利林茨市奠基。1945年,该钢铁分厂更名为奥地利钢铁联合公司(Voest),1973年,它与阿尔宾纳矿冶公司合并组建奥钢联集团,自20世纪60年代起,奥钢联公司制造硬岩掘进机,是欧洲主要的硬岩设备制造商[7]。1991年,奥钢联集团研制出世界第1台掘锚一体化的连采机——ABM20。

                              1.1.10 波兰乔沃兹尼科-米科洛煤机修理厂变迁

                              1946年,波兰乔沃兹尼科-米科洛煤机修理厂成立,为西里西亚煤矿维修和制造采矿设备。1952年该厂研制出波兰第1台采煤机;1974年购买了奥钢联阿尔卑公司技术许可,制造A50连续采煤机;1991年该厂更名为瑞玛格(Remag)公司,制造和维修液压支架、翻新电池、维修选煤设备,并设计制造掘进机。

                              1.2 美国采煤机制造商

                              1.2.1 比塞洛斯公司变迁

                              1880年,美国比塞洛斯(Bucyrus)公司在俄亥俄州比塞洛斯市成立,开始进入矿用挖掘机械制造行列。1882年,该公司制造出第1台蒸汽铲,如图9(a)所示;1904-1908年提供了77台蒸汽铲用于巴拿马运河挖掘,如图9(b)所示;1925年生产出第1辆120-B型两用矿铲。1935年该公司与美国最大的可移动小型挖掘机制造商——伊利公司合并,改称为比塞洛斯-伊利公司,1997年更名为比塞洛斯国际公司,2000年制造出比塞洛斯2570WS吊铲。

                              图9 比塞洛斯公司早期生产的装备

                              1.2.2 鲍林·哈尼斯弗格公司变迁

                              1884年,美国鲍林·哈尼斯弗格(P&H)机器工厂由阿隆·保灵(Alonzo Pawling)和亨利·哈尼斯弗格(Henry Harnischfeger)在威斯康星州的密尔沃基成立,该公司起初生产桥式起重机,1895年转型生产土石方挖掘机,1914年成立哈尼斯弗格(Harnischfeger)公司,仍用P&H商标。1920年,美国P&H公司生产出世界第1台206型露天矿索斗铲。第二次世界大战之后,该公司生产大型挖掘机、电铲、拉铲和钻机等露天采矿设备,1991年推出了700系列电铲,是该公司生产的最大电铲型号,吊臂长度为21 m,整机质量1 667 t,铲斗容量61 m3

                              1.2.3 美国久益公司变迁

                              1919年,美国久益机械公司(Joy Machine Company)由约瑟夫·乔伊(Joseph Joy)在印第安纳州埃文斯维尔市创立,专门生产采矿设备;1940年,该公司制造出截链式连采机,1946年合并了沙利文机器公司和莱德尔(LeDel)运输机制造公司,1948年造出3JCM型截链式连采机,1972年推出12CM系列厚煤层连采机和14CM系列薄煤层连采机。1975年,该公司开始制造井工矿采煤机,研制出世界第1台1LS型交-直流可控硅调速的电牵引采煤机;1990年推出6LS大采高采煤机,采用微处理机控制液压阀,设有无线电遥控器。1993年,美国久益公司研发出JNA(Joy Network Architecture)控制系统,2005年推出工作面管家FaceBoss1.0系统,2017年推出FaceBoss 2.0控制系统。

                              1.2.4 卡特彼勒公司变迁

                              1925年,美国卡特彼勒(Caterpillar)推土机公司在美国伊利诺伊州皮奥利亚市(Peoria)成立,由1892年霍尔特(HOLT B)创建的机器制造公司和1910年贝斯特(BEST C L)创建的拖拉机公司合并而成。1904年底,霍尔特公司制造出世界第1台蒸汽动力履带拖拉机,摄影师为其拍照时感叹看似一只巨大的毛毛虫(Caterpillar),自此Caterpillar成为霍尔特公司注册商标,如图10(a)所示。1935年,该公司生产出井下柴油机牵引车,从此进入矿山运输装备领域;1945年推出了DW10矿用斗式自卸车,如图10(b)所示;1962年推出了第1台载重32 t 的机械传动769 型自卸车,如图10(c)所示;1983年推出了载重138 t的785型矿用自卸车;1998年推出了当时世界最大的797型矿用自卸卡车;2008 年推出了第1款793FAC型电传动自卸车。目前,卡特彼勒公司已是全球最大的工程机械和采矿设备、油气发动机、工业用燃汽轮机以及柴电混合动力机组的制造商,全球有400万台卡特彼勒装备在使用。

                              图10 卡特彼勒公司代表性的矿用运输装备

                              1.3 日本采煤机制造商

                              1.3.1 日本小松公司变迁

                              1894年,日本竹内矿业公司成立,1917年该公司设立小松钢厂,1921年在日本石川县把小松钢厂转为小松制作所(Komatsu Ltd.),开启了小松工程矿山装备制造之路。1931年10月,该公司制造出日本第1台履带式拖拉机,如图11(a)所示;1965年3月造出日本第1台轮式装载机,如图11(b)所示;1968年5月造出液压反铲式挖掘机;1996年率先推出载重331 t的930E矿用自卸车;2008年1月推出世界第1台自动驾驶矿用自卸车,如图11(c)所示,同年研发载重327 t的960E型矿用自卸车。目前,小松公司是全球排位第二的工程机械、矿山机械和地下工程机械制造商,还涉足电子工程、环境保护等高科技领域。

                              图11 日本小松公司的代表性矿山装备

                              1.3.2 日本三井三池制作所变迁

                              1959年10月,日本三井三池制作所(Mitsui Miike Machinery Co., Ltd.)成立,是三井物产株式会社的子公司。1968年,该公司研制出日本首台S40型掘进机;1979年研制出MCLE270-DR8292双滚筒采煤机;1983年研制出MCLE200-DR7575薄煤层采煤机;1984年研制出MCLE500-DR100100大功率采煤机;1985年研制出首台MCLE500-DR101101交流电牵引采煤机;1992年研制出MCLE600-DR102102交流变频调速电牵引采煤机。目前,该公司是世界领先的掘进机制造商,全球销售了500多台掘进机和2 000多台双头掘进机,还制造连续化船舶装卸机械、槽型带式输送机、垂直带式输送机、急倾斜带式输送机、管状带式输送机。

                              2 我国采煤机制造商发展

                              我国从1950年开始建立煤矿机械制造体系,鸡西煤矿机械厂、张家口煤矿机械厂生产小型采煤机、刮板输送机。1952年,我国开始制造改进型刮板输送机和割煤机,之后陆续新建了郑州、西安、北京、石家庄和徐州煤矿机械厂。19世纪60年代,我国又新建了辽源、兖州、无锡、佳木斯、哈尔滨等煤矿机械厂,至1966年已有13家煤炭部直属煤矿机械厂。1978年,全国煤机制造企业达到58家,生产滚筒采煤机290台。1983年,我国有34家重点煤机厂和61家地方煤机制造企业。1990年,我国已能制造50多种采煤机,基本涵盖了薄煤层、中厚煤层的采煤机,国产成套设备的最高煤炭产量可达180万t/a[5]。2007年,我国有115家煤机制造企业,生产采煤机546台[6-7]。2019年,我国有35家采煤机制造企业,已能够生产出8.8 m超大采高、1 500万t/a开采能力的世界最大采煤机[8]

                              2.1 早期的采煤机制造商

                              2.1.1 鸡西煤矿机械厂变迁

                              1946年,东北工矿处鸡西办事处机械制造所成立,其前身是始建于1933年的密山炭矿株式会社鸡宁机械制作所,它是我国最早的采煤机制造企业,也是苏联援华建设项目之一,被誉为我国采煤机的摇篮。1953年,该厂制造出我国第1台深截式截链采煤机和C-135输送机;1958年造出国产首台东风-Ⅰ型高效率短截链式采煤机;1959年更名为鸡西煤矿机械厂。1959年,鸡西煤矿机械厂推出YRMT-3型采煤康拜因;1964年研制出我国第1台MLS-1型固定双滚筒采煤机;1965年造出MLD-100型单滚筒采煤机;1976年引进艾柯夫采煤机技术造出MLS3-170型双滚筒液压牵引采煤机;1983年制造出我国第1台装机300 kW的ZGC300型双滚筒采煤机;1988年制造出国内首台大倾角MG200-QW型采煤机;1991年引进美国3LS采煤机技术制造了MG463-WD型交流变频电牵引采煤机。到20世纪末,鸡西煤矿机械厂已有BM-100、MG150B、S3-170、MG200W、MG300W、MG375BW、M400W、MG463DW、MG680DW等九大系列50多种采煤机产品[9]。2006年6月,鸡西煤矿机械厂被国际煤机公司收购并改制为鸡西煤矿机械有限公司。到2015年 3月,鸡西煤矿机械厂累计生产了4 008台采煤机,累计生产各类煤矿机械19 511台。2016年4月,鸡西煤矿机械有限公司宣布工厂停产。

                              2.1.2 张家口煤矿机械厂变迁

                              1949年,华北人民政府设立华北机器制造公司张家口机器厂,其前身是始建于1923年的口北造币厂。1952年张家口机器厂试制出国内第1台刮板输送机,在大同矿务局永定庄矿6号井试用,1958年制造出跃进-Ⅱ型刨煤机组。1959年,张家口机器厂更名为张家口煤矿机械厂。1964年,张家口煤矿机械厂造出我国第1台SGW-44型圆环链可弯曲刮板输送机;1965年造出我国第1台60 m拖钩刨机组;1966年造出我国第1台MBJ-I型拖钩式刨煤机。1974年,张家口煤矿机械厂与抚顺煤矿电机厂等单位联合研制出SGW-150型可弯曲刮板输送机,如图12所示,其与MLS2-150双滚筒采煤机、BZZB型自移式液压支架在阳泉景矿务局四矿组建成首个国产装备的综采工作面[10]。1984年,张家口煤矿机械厂试制出BH26/2×75型滑行刨煤机。2000年,该厂改制为张家口煤矿机械有限公司,2003年并入中煤集团公司。

                              图12 1974年我国制造的第1套国产综采装备

                              2.1.3 太原矿山机器厂变迁

                              1950年,太原矿山机器厂建立,该厂的前身是1926年阎锡山在太原的西北实业公司育才炼钢厂,后与育才机器厂合并,改称为西北育才炼钢机器厂。1951年,太原矿山机器厂造出我国第1台КМП-1型截煤机;1984年引进英国安德森公司技术,试制成功国内最大功率的AM500液压采煤机;1994年造出6MG200-W型双滚筒采煤机;1996年造出MG375/830-WD型交流电牵引采煤机;2002年造出7MG200-W型双滚筒采煤机;2006年造出MGTY750/1800-3.3D型交流电牵引采煤机。1997年,太原矿山机器厂改制为太原矿山机器集团公司。

                              2.1.4 太原重型机器厂变迁

                              1950年5月,中央决定建设太原重型机器厂,投资7.5亿斤小米(折合人民币6 075万元),1950年10月4日破土动工,1953年部分投产,1958年建成投产[11]。1961年5月21日,太原重型机器厂制造出我国第1台4 m3电铲;1965年7月28日,制造出我国第1台4 m3迈步式长臂电铲;1977年3月制造出WK-4型电铲;1977年6月研制出WK-10型电铲,1985年荣获国家科技进步二等奖;1986年3月与哈尼斯菲格公司合作制造出首台2300XP-16型挖掘机;2005年11月试制成功首台WK-20矿用机械正铲式挖掘机;2008年1月试制成功我国首台WK-55正铲式挖掘机;2012年研制成功WK-75挖掘机,目前仍是世界上最大的正铲式机械挖掘机。目前,太原重型机器厂已生产1 400余台WK系列矿用机械正铲式挖掘机,在我国大型露天矿的占有率在90%左右。

                              2.1.5 西安煤矿机械厂变迁

                              1951年,西安煤矿机械厂开始建设,它是我国采煤机设计制造的大型骨干企业,采煤机产品覆盖薄煤层、中厚煤层、厚煤层开采,装机功率350~3 030 kW,采高范围0.8~8.8 m。1972年,西安煤矿机械厂造出MZS-150型双滚筒采煤机;1980年造出MLQ3-100型单滚筒采煤机;1982年造出MLQ6-150型单滚筒采煤机;1983年造出国内第1台齿销牵引的MXA-300/3.5型液压传动双滚筒采煤机;1987年造出MXD-240型窄机身双滚筒采煤机;1989年造出MXP-240型窄机身采煤机;1994年引进德国艾柯夫公司技术制造出MXA300/680型电牵引采煤机,同年造出MG375-AW型骑输送机薄煤层采煤机;1998年造出MXC-350型双滚筒液压牵引采煤机;2010年研制出世界首台大功率MG2×200/925-AWD交流电牵引薄煤层采煤机。

                              2.1.6 北方重型汽车公司变迁

                              1953年,北方重工业集团的前身——内蒙古第二机械制造厂建厂。1988年5月21日,该厂与英国特雷克斯设备有限公司合资组建北方重型汽车公司。1992年,北方重型汽车公司开始批量生产重型矿用自卸车;2001年研发成功3303B型矿用自卸车;2006年研制出我国首台载重190 t的3600型电动轮汽车;2011-2015年,陆续研发出NTE240、NTE260、NET330、NTE360AC型电动轮矿用自卸车。2019年研制出国内首台NTE120AT型无人驾驶矿车并在内蒙古宝利煤矿正式运行[12-14]

                              2.1.7 郑州煤矿机械厂变迁

                              1956年,郑州煤矿机械厂开始建厂,1958年8月23日第1个生产车间投产。1962年,该厂试制成功第1批金属摩擦支柱;1964年研制出我国第1台自移式支架,如图13(a)所示。1966年,郑州煤机厂建设平顶山分厂,该厂于1972年更名为平顶山煤矿机械厂。郑州煤矿机械厂于1971年参与研制出DY-100型可调高单滚筒采煤机,1974年研制出MZ1-1928液压支架,1975年研制出DM-400液压支架,1984年研制出FY2800/14/28急倾斜特厚煤层放顶煤液压支架,1994年为印度辛格南尼公司制造了220架ZZ7600/23/34支撑掩护式支架,这是我国第1套综采工作面设备成套出口[15]。2006年该厂改制为郑州煤矿机械集团股份有限公司(以下简称“郑煤机集团”),2008年2月该公司研制成功我国首套工业化液压支架电液控制器,如图13(b)所示,为液压支架自动跟随采煤机提供了关键技术。2018年,该公司制造出世界最高的8.8 m超大采高ZY06000/40/88D液压支架、MG1100/2985-WD大采高采煤机和MG480/1162-WD薄煤层采煤机。

                              图13 郑州煤矿机械厂研制的第1套支架和电液控制器

                              2.1.8 中煤科工集团上海公司变迁

                              1959年,上海矿山机械设计院组建,1964年更名为煤炭科学研究院上海煤矿机械研究所,专门设计研制煤矿掘进机、采煤机。1965年,该研究所自主设计了我国第1台液压牵引采煤机——MLD-100型单滚筒采煤机,如图14所示,1974年通过技术鉴定,被定型为DY-100采煤机。1975年,该研究所试制出我国第1台中厚煤层液压采煤机——MD-150型采煤机;1988年设计制造出MG150-W型双滚筒采煤机;1991年与波兰合作研发出我国第1台电牵引采煤机——MG344-PWD型采煤机。1989 年上海煤矿机械研究所更名为煤炭科学研究总院上海分院。1999年7月,煤炭科学研究院上海分院转制为国有独资科技型企业,成立中煤科工集团上海研究院有限公司,2008年5月成立中煤科工集团上海有限公司;2014年4月,上海研究院有限公司和中煤科工集团上海有限公司合并为中煤科工集团上海有限公司。2015年12月,天地科技股份有限公司(以下简称“天地科技公司”)将持有的上海天地、天地采掘、西北煤机、常熟煤机的股权向中煤科工集团上海有限公司增资,中煤科工集团上海有限公司成为采掘运装备一体化系统制造商。至今,中煤科工集团上海有限公司研发出40种电牵引采煤机。

                              图14 上海煤矿机械研究所DY-100型采煤机攻关组

                              2.1.9 石家庄煤矿机械厂变迁

                              石家庄煤矿机械厂的前身是1939年日本侵华期间在吉林省通化市建立的二道江开发株式会社,主要修理小型矿山工程机械,1957年11月迁到石家庄,1959年更名为煤炭部石家庄煤矿机械厂,1960年毛泽东主席参观石家庄煤矿机械厂技术革新成果,如图15所示。石家庄煤矿机械厂创造了矿山装备多个“第一”,包括1965年第1台TXU-75A安全钻机,1970年第1台红旗型1 000 m石油钻机,1981年第1台YQZ-2.5随车起重机,1986年第1台KCU-6/900钢丝绳牵引卡轨车,2005年第1台遥控式掘进机,2008年第1台数控全自动截割成形掘进机。2014年,石家庄煤矿机械厂研制成功MG2×100/460-WD采煤机,目前生产4个系列17种型号的交流电牵引采煤机,适用于0.9~4.0 m厚度的煤层开采。

                              图15 1960年毛泽东参观石家庄煤矿机械厂的技术革新成果

                              2.1.10 辽源煤矿机械厂变迁

                              1969年,辽源煤矿机械厂建成投产,它是原煤炭部生产采煤机的三大定点厂家之一。1970年,辽源煤矿机械厂自主研制出MLX-50型骑刮板输送机的薄煤层双滚筒采煤机;1971年造出MLQ-80型可调单滚筒采煤机;1972年造出MDY-150单滚筒采煤机;1981年造出MLQ2-180型双滚筒采煤机;1994年与上海煤研所、张家口煤机厂等联合试制出国内第1台MGD-N(A)型短机身采煤机;1997年引进苏联1K103型电牵引采煤机技术造出我国第1台MG668-WD型电磁调速电牵引采煤机。2007年10月,辽源煤矿机械厂更名为辽源煤矿机械制造有限责任公司。

                              2.1.11 无锡煤矿机械厂变迁

                              1970年,无锡市煤矿机械修配厂由无锡市新华衡器厂、无锡市技工学校合并建厂,1973年,该厂承担了综采面液压支架会战任务,试制出液压支架的“三阀一泵”,即CF型操纵阀、KDF型液控单向阀、YF3-420型安全阀、MBB125/31.5A型乳化液泵站,获1978年全国科技大会奖。1978年,无锡市煤矿机械修配厂更名为无锡市第一煤矿机械厂,1979年研制出国内第1台为采煤机降尘的XPA型喷雾泵站,1984年4月改名为无锡煤矿机械厂。1984年,无锡煤矿机械厂与煤炭科学研究总院重庆煤炭研究所联合研制出MP2-100型极薄煤层爬底板单滚筒采煤机;1982年与上海煤矿机械研究所合作研制出DY-150型液压牵引单滚筒采煤机;1994年与煤炭科学研究总院上海分院合作研发了4MG200-W型液压牵引单滚筒采煤机。

                              2.2 改革开放之后的采煤机制造商

                              1988年4月,中国煤矿机械装备有限责任公司(以下简称“中煤装备公司”)以煤炭部机械制造局所属企业为基础组建成立,主要企业有北京煤矿机械厂、张家口煤矿机械厂、郑州煤矿机械厂、淮南煤矿机械厂、西安煤矿机械厂、重庆煤矿安全仪器厂、淮南煤矿钢铁厂、天津煤矿专用设备厂、上海矿用电器厂、煤山矿灯厂、湖北煤矿机械厂、云南煤矿机械厂、昆明煤矿机械厂和江苏物资管理处。1993年5月26日,中国煤矿机械装备公司更名为中国煤矿工程机械装备集团公司。1998年7月,该公司所属中煤张家口煤机公司、郑州煤机公司、西安煤机公司、淮南煤矿机械厂、昆明煤矿机械总厂、湖北煤矿机械厂、重庆煤矿安全仪器厂、平顶山煤机公司、煤山矿灯厂等10家企业下放地方管理。1999年5月,该公司并入中国煤炭进出口集团公司(现中煤能源集团);2006年恢复中煤装备公司名称。

                              2003年9月,上海创力矿山设备公司(以下简称“上海创力”)在上海成立,中煤机械集团有限公司是控股股东,从事采煤机、掘进机、煤矿电气自动化设备研发,主要产品包含采煤机28个系列100余种机型。2006年,该公司研制出MG80/120-TBW型极薄煤层采煤机,2012年,上海创力公司与同煤集团联合研发MG200/455-BWD型交流电牵引薄煤层采煤机。

                              2004年1月,三一重型装备有限公司(以下简称“三一重装”)在沈阳成立,同年8月第1台EBZ160C掘进机下线。2008年,三一重装推出ML340连续采煤机,2009年推出QMZ200全自动联合采煤机组,2010年推出MG200/500-WD型电牵引采煤机。在露天采矿方面,2008年,三一重装推出了首款SRT55型矿用自卸车;2009年SRT95型宽体矿用自卸车、SRT33型矿用自卸车下线;2012年推出SET230电动轮矿用自卸车;2013年推出SRT45矿用自卸车[16]。2019年4月,三一重装发布了SKT90S型新一代S级宽体车,同年10月SKT90E矿用电动宽体自卸车下线。

                              2011年9月,徐工集团基础公司生产的EBZ160掘进机下线,标志着徐工集团开始迈入矿山装备领域。2014年6月,徐工集团基础公司研制出XTR260型国内首台悬臂式隧道掘进机;2014年8月研制的MG700、MG870系列采煤机通过了煤矿安全认证;2019年10月推出EML360连续采煤机等产品。2012年11月,徐工集团挖掘机械公司研发出DE400矿用卡车,是世界上最大采矿自卸汽车;2018年研发出国内最大的700吨级液压挖掘机,从此形成了130~700吨级液压挖掘机和120~360吨级矿用自卸车的系列化露天矿开采装备。

                              3 国外采煤机制造商并购

                              1992年,美国久益技术公司收购了长壁联合公司,后者是英国米柯公司(刮板输送机制造商)和英国伽利克公司(液压支架制造商)合并而成。通过这些合并,久益公司变成了世界唯一覆盖长壁工作面全套设备的制造商,产品包括采煤机、液压支架、工作面输送机、转载机、破碎机和泵站,也是世界最大的井工采煤设备制造商[17]

                              1993年,美国朗艾道(Long-Airdox)公司合并了占有美国煤矿90%蓄电池地下铲车市场的施明志兰(Simmon Srand)公司,1994年3月合并了英国采煤机制造商贝考瑞特(Nel-Becorit)公司,1995年3月合并了英国采煤机制造商安德森(Anderson)公司和美国国民矿业公司。至1995年,朗艾道公司设有美国7个制造厂和英国2个制造厂,为煤炭企业提供采、掘、运的成套化生产设备,在美国和世界连续运输设备的市场占有率已分别达到了87%和90%。1996年该公司推出了EL3000强力重型电牵引采煤机。

                              1995年,德国采矿技术公司(DBT)成立,它由哈尔巴赫·布朗机械制造有限公司、海尔曼·赫姆夏特机械制造股份有限公司、威斯特伐利亚·贝考瑞特工业技术公司合并组建。1997年,DBT兼并了米勒克莱夫特矿山技术服务公司,2001年收购了美国朗艾道公司,2003年收购了美国艾米科公司(Eimco,无轨胶轮铲车制造商)的连续采煤机生产线。

                              1997年,美国比塞洛斯-伊利公司更名为比塞洛斯国际(Bucyrus International)公司,同年并购了马里昂(Marion)电铲公司;2006年2月,该公司收购了德国DBT公司,从此成为完整的露天和井工开采设备制造商。2010年,该公司并购了特雷克斯(Terex)公司采矿设备业务部。

                              1998年,德国艾克夫公司掘进机分公司与机械制造和铸造公司整合,成立了艾克夫机械制造公司(Eickhoff Maschinenfabrik GmbH)。2002年组建了艾克夫集团,它是一个家族管理的控股公司,初创的艾柯夫机械制造和铸造公司为母公司,包括机械制造公司、铸造公司、采矿设备公司、减速机公司、风力发电设备公司,其三大产品种类如图16所示。这些分公司独立运营,它们的共同目标是继承传统并将其发展壮大。

                              图16 艾克夫集团的减速器、采煤机、机车三大产品种类

                              1994年,美国哈尼斯弗格(Harnischfeger)工业公司并购了久益机械公司,进入地下矿山设备制造领域。之前,该公司已于1988年收购了佩奇(Page)公司的露天拉斗铲生产线,1991年收购了加德纳·丹佛公司的牙轮钻机生产线。由此,形成3个行业装备制造能力,即比洛伊特(Beloit)公司的造纸机械、P&H公司的物料装卸设备、久益和P&H公司的采矿设备。1995年,美国哈尼斯弗格工业公司又收购了英国最大的采矿设备制造商——道布森公司,但受到1997年的东南亚经济危机影响,哈尼斯弗格工业公司申请了破产,2001年进行了重组并更名为久益环球(Joy Global)公司,仅保留矿山设备业务。

                              2002年,波兰法姆尔(Famur)公司开始了集团化重组进程,如图17所示。2003年并购了1976年建厂的矿山运输设备制造商诺沃马克(Nowomag)公司;2005年合并了1974年建厂的液压支架制造商的法佐斯(Fazos)公司;2006年并购了1956年建厂的带式输送机、单轨吊、矿井提升机和选煤设备制造商皮奥玛(Pioma)矿山机械厂;2007年收购了德国戴姆斯(Dams)公司;2011年并购了1946年建厂的掘进机制造商瑞玛格(Remag)公司;2012年收购的格里尼克(Glinik)采矿机械公司拥有著名的液压支架品牌,皮玛格(Pemug)公司是提升机井塔和选煤厂设计及建造商;2014年收购的法玛克(Famak)公司是港口装卸和起重设备制造商;2015年并购了SKW设计技术公司和生产履带运输设备的弗格特种(Fugo Proiekt)设备厂;2017年收购了1961年建厂的柯派克斯(Kopex)矿山机械公司以及露天采矿和运输设备制造商弗格-赞穆特(Fugo Zamet)公司、法玛格(Famago)公司,控股了弗格(Fugo)公司。至此,法姆尔集团拥有37家公司和7个生产工厂。

                              图17 波兰法姆尔集团重组路径

                              2011年,久益环球公司收购了勒图尔勒(Le Tourneau Technologies)公司,后者是全球知名的电动装载机和钻探设备制造商;同年,还收购了国际煤机集团(IMM),它是2005年美国乔丹工业公司并购鸡西煤矿机械公司、佳木斯煤矿机械公司所成立。2014年,久益环球公司收购了加拿大的地下硬岩采矿设备制造商MGI公司;2015年收购了法国破碎机和凿岩机制造商蒙特贝(Montabert)公司。至2017年,久益环球公司是世界最大的矿山设备专业制造商。

                              1997年,瑞典山特维克公司收购了芬兰汤姆洛克(Tam Rock)公司,使矿山设备业务覆盖地下矿山的掘进台车、中深孔台车、矿用汽车、铲运机及液压破碎锤,露天矿山的液压钻机、炮孔钻机、液压破碎锤。从此,山特维克公司做大做强了矿山机械、特种刀具和冶金材料三大产业板块。2006年4月,该公司又收购了澳大利亚钻井系统公司(Safe Drilling System,SDS),5月收购了日本旭日钻石(Asahi Diamond)公司的瑞典金刚石勘探钻头和坑道钻机供应商哈戈比-旭日(Hagby-Asahi)公司,6月收购了加拿大前进钻井(Major)公司的澳大利亚地表岩心钻机制造商UDR公司[18]。2007年,山特维克公司收购了奥钢联掘进机事业部,同年推出MB670新一代掘锚机;2016年推出世界首台MB380智能化掘锚机。2019年,山特维克公司收购了地下矿山自动化领域领先的纽特拉克(Newtrax)公司,将其自有的OptiMine?智能系统与Newtrax技术组合,加强了山特维克公司在矿山自动化和数字化领域的领导地位[19]

                              2005年,西门子收购了奥钢联工程技术公司,成立西门子奥钢联制造公司。2014年5月,日本三菱重工收购了位于奥地利林茨市的西门子奥钢联制造公司51%的股权,剩余的49%股权由西门子公司持有。

                              2011年7月,美国卡特彼勒公司以86亿美元收购了比塞洛斯国际公司,极大地提高了卡特彼勒公司的矿山机械制造实力和产品覆盖范围,形成的全工位系统化的采矿设备分布如图18所示,由此确立了全球矿业设备领域的霸主地位。

                              图18 卡特彼勒集团的采矿装备产品谱系

                              2017年4月,日本小松集团以37亿美元收购了久益环球公司,将其更名为小松矿业公司,P&H、久益和蒙巴特等采矿装备品牌都融入小松系列。在之前的1988年小松集团收购了美国德莱赛(Dresser)公司,获得了德莱赛的矿用自卸车、大型装载机、推土机生产线和著名品牌。1996年,小松集团与德马克(Demark)合资组建德马克-小松公司,1999年买下全部股权,获得了大型矿用液压挖掘机产品线。2011年久益环球公司并购重组的佳木斯采矿设备有限公司、鸡西煤矿机械有限公司、淮南采矿设备有限公司、无锡盛达机械制造有限公司、青岛电气有限公司等企业也纳入小松矿业公司旗下。2019年10月,小松集团的中国公司制造出EJM2×170掘锚一体机,参展了第十八届中国国际煤炭采矿技术交流及设备展览会。由此,小松集团快速成为完整的地下采矿和露天采矿设备制造商,三次大并购使其快速成长为矿山装备制造巨头,覆盖所有矿山生产装备,如图19所示。

                              图19 小松集团的采矿装备产品谱系

                              由此可见,随着全球采矿业格局变化,国外采煤机巨头之间的兼并融合不可避免,原有的国外数十家采煤机械制造商,目前集合成为美国卡特彼勒、日本小松、德国艾柯夫、瑞典山特维克、波兰法姆尔的五大采煤机制造集团,如图20所示,其中唯一没有并购企业的自主成长制造商是德国艾柯夫集团,至今已有160多年发展历史。2019年,美国卡特彼勒集团收入约417亿美元,日本小松集团收入约228亿美元,瑞典山特维克集团收入约15.7亿美元(其中矿山机械占37%),波兰法姆尔集团收入约5.75亿美元。

                              图20 国外采煤机五大制造集团整合路径

                              4 我国采煤机制造商重组

                              1990年以来, 我国煤机制造业管理体制多次更迭,煤矿机械厂改组改制,目前形成了以中煤装备公司、天地科技公司、太原重型机械集团煤机有限公司(以下简称“太重煤机公司”)、西安重工装备制造集团有限公司(以下简称“西安重装集团”)、郑煤机集团、山东能源重型装备制造集团有限责任公司(以下简称“山能重装集团”)、晋能控股装备制造集团有限公司(以下简称“晋能装备集团”)为代表的采煤机制造国企集群,以上海创力、三一重装为代表的采煤机制造民企军团。

                              1999年,中煤装备公司并入中国中煤能源集团,2004 年10月,张家口煤矿机械公司、北京煤矿机械厂、中国煤炭海外开发公司、中煤设备成套总公司等企业并入,打造出国内第1家具有采煤机、刮板输送机、掘进机和液压支架成套制造能力的“煤机航母”。2006年4月,中煤装备公司收购了英国帕森斯(Parsons)链条公司的链条生产技术、设备和知识产权;2007年参股抚顺煤矿电机制造有限责任公司和石家庄煤矿机械有限责任公司;2008 年参股西安煤矿机械有限公司[20-21]。2014年,中煤装备公司在张家口建成全国唯一的“国家能源煤矿采掘机械装备研发(实验)中心”,2017年2月与法国安美地(MND)集团在张家口合资建设滑雪装备制造基地,探索进入新的行业领域。

                              2000年,天地科技公司由煤炭科学研究总院发起成立,整合在煤机制造板块的企业主要包括宁夏天地奔牛实业集团公司(1998年)、北京天地玛珂电液控制系统公司(2001年)、天地科技上海采掘装备科技公司(2003年)、山西天地煤机装备公司(2006年)、天地(常州)自动化公司(2007年)、中煤控股集团上海公司(2008)、宁夏天地支护装备公司(2009年)、天地科技(宁夏)煤机再制造公司(2011年)、西南天地煤机装备制造公司(2011年)等企业,产品涵盖了井工矿山的采、掘、运、支、提装备和露天矿产装备、煤矿自动化及电液控制装备。

                              2005年,太重煤机公司重组运行,它以山西太原重型机械集团为龙头,整合了太原矿山机器集团有限公司、山西煤矿机械制造有限责任公司国有产权,联合了山西焦煤集团、大同煤矿集团、阳泉煤业集团、潞安矿业集团、晋城无烟煤矿业集团、山西煤炭运销公司、山西煤炭进出口公司等7家企业共同注资。2011年,太重煤机公司收购了澳大利亚威利朗沃国际集团,跨入世界领先的定向钻进设备制造商,2012年收购了位于美国盐湖城的资源钻探服务公司(Resource Enterprises Inc.,REI)的60%股份。

                              2006年,郑州煤矿机械厂改制为郑煤机集团,现已发展为18个子公司,主要包括煤矿机械有限责任公司、液压电控公司、综机设备公司、长壁机械公司、铸锻公司、智控网联科技(深圳)公司,亚新科工业技术(北京)公司、郑州圣吉机电设备公司等。2016年,该公司收购了亚新科集团,进入汽车零部件制造行业;2017年收购了索恩格(SEG)公司,进入汽车启动电机、混合动力系统制造领域。目前,在全球17个国家和地区建有28个生产研发和销售基地,能够设计制造支护高度0.55~8.80 m、工作阻力1 600~26 000 kN的各类液压支架,630~1250全系列刮板输送机及其配套的转载机、破碎机等设备。

                              2009年,西安重装集团成立,它是陕西煤业化工集团有限责任公司的全资子公司,下属西安煤矿机械有限公司、陕西建设机械股份有限公司、铜川煤矿机械有限公司、韩城煤矿机械有限公司、蒲白煤矿机械有限公司、澄合煤矿机械有限公司、渭南光电科技有限公司、渭南橡胶制品有限公司和矿山电器设备有限公司等。该集团的装备产品包括采煤机、掘进机、液压支架、刮板机、输送机、带式输送机等矿山装备和路面摊铺机、铣刨机等工程机械。

                              2011年4月,平煤神马机械装备集团有限公司组建成立,下辖中平能化集团机械制造公司、天工机械制造公司、河南重机公司、安盛机械制造公司、平煤神马电气公司等16家专业公司,产品涉及综采综掘设备、电气设备、输送带、高压胶管、电缆、化工设备等。

                              1978年,平顶山煤矿机械厂制造出我国第1套ZYZ-1型掩护式液压支架[22],如图21所示。

                              图21 我国第1套ZYZ-1型液压支架

                              2014年12月,山能重装集团在泰安组建成立,它是山东能源集团的二级单位,最早创建的是山东煤矿泰安机械厂,2007年改制为山东泰安煤矿机械有限公司,2016年隶属于山能重装集团。山能重装集团下属重型装备制造集团公司(泰安)、山东煤机装备集团有限公司(泰安)、鲁南装备制造有限公司(枣庄)、莱芜装备制造有限公司、内蒙古装备制造有限公司(鄂尔多斯),制造采、掘、运、洗选设备、矿用机械设备、风力发电机、变压器等装备。

                              2020年12月,晋能装备集团组建成立,该集团整合了原同煤集团机电装备公司中央机厂(始创于1952年的大同矿务局机厂)、原阳泉煤业集团华越机械有限公司、原山西潞安煤炭技术装备公司、原山西晋煤集团金鼎煤机矿业有限责任公司等山西省内47家装备制造企业,制造装备可涵盖煤矿、电力、化工等领域,致力于塑造“山西智造”新高地。

                              经过近10年的并购重组,目前我国采煤机研发制造能力主要集中到七大集团:中煤装备公司、天地科技公司、太重煤机公司、西安重装集团、郑煤机集团、山能重装集团、晋能装备集团,如图22所示。2019年,我国煤矿机械行业累计销售820亿元,其中天地科技公司123亿元,山能重装集团107亿元、中煤装备公司100亿元、晋能重装集团所属企业合计84亿元,郑煤机集团74亿元、太重煤机集团65亿元、西安重装集团25亿元,七大集团合计578亿元,它们的销售额占全国煤矿机械销售额的70%。2019年,我国共生产采煤机662台、掘进机1407台、刮板输送机1866台、液压支架58857架、带式输送机699台。

                              图22 我国采煤机七大制造集团整合路径

                              5 结束语

                              采煤机是煤炭机械化开采技术进步的核心,回顾采煤机发展历程,可以感受到百年采煤机制造商的诸多原创性贡献。1826年成立的威斯特伐利亚公司创造了洛贝刨煤机、滑行拖钩刨、动力刨煤机;1862年成立的瑞典山特维克公司创造了高性能钻机和掘进机;1864年成立的德国艾柯夫公司创造了EDW系列采煤机;1880年成立的美国比塞洛斯公司创造了露天矿挖掘铲;1894年成立的日本小松公司在20世纪末期创造了自动驾驶矿用自卸车;1895年成立的苏联戈尔洛夫工厂创造了“顿巴斯”康拜因采煤机组;1900年成立的英国安德森公司创造了AM-500采煤机;1919年成立的美国久益机械公司创造了LS系列电牵引采煤机;1925年成立的美国卡特彼勒公司创造了大型矿用自卸卡车。

                              我国采煤机制造业起步较晚,在开创国产采煤机自主制造之路上做出了卓越贡献。1946年建立的鸡西煤矿机械厂创制了MLS3-170型采煤机;1949年建立的张家口煤矿机械厂创制了MBJ系列刨煤机和SGW系列可弯曲刮板输送机;1950年建立的太原矿山机器厂创制了MGTY系列电牵引采煤机;1950年建立的太原重型机器厂创制了WK系列电铲;1951年建立的西安煤矿机械厂创制了MXA系列采煤机;1953年建立的北方重工业集团创制了NTE系列电动轮矿用自卸车;1956年建立的郑州煤矿机械厂创制了ZY系列超大采高液压支架;始于1964年的中煤科工集团上海有限公司创制了MG系列采煤机。

                              近3年来,采煤机制造企业并购重组十分踊跃。目前,国外采煤机制造业主要集中到瑞典山特维克、波兰法姆尔、德国艾柯夫、美国卡特彼勒、日本小松等五大集团,国内制造业主要集中到中煤装备公司、天地科技公司、太重煤机公司、西安重装集团、郑煤机集团、山能重装集团、晋能装备集团等七大集团。国外相关企业重组之后,形成了采矿装备制造业的航母,产品覆盖了地下采矿和露天采矿所需的掘(钻)、采(挖)、运(装)成套设备,业务包含了材料铸造(冶炼)、设计、制造、控制、服务的互补性板块,形成了从基础材料、产品设计、设备加工、装备控制、产品服务的创新链。相比而言,目前国内矿山装备集团尚未形成这样的研发能力和质量保证体系。此外,针对矿山企业追求的高效率、高效益生产目标,国内采煤机制造商还存在系统集中度小、产品覆盖面小的弱点,没有形成国际化知名品牌,国际市场竞争力还需要进一步提高。

                              6 后记

                              2020年新冠肺炎疫情爆发,笔者于农历春节正月初三(2020年1月27日)返回北京,组织校园疫情防控工作。利用闲暇时间,本想查阅早期采煤机的发明时间,却发现目前尚缺少完整性、系统性的采煤机创新介绍,因此萌发了考证采煤机技术发展历程的想法。经过查阅3 800余篇中外文献,分期撰写了10篇文章,分别介绍截煤机、刨煤机、钻煤机,铣削式滚筒采煤机,电牵引采煤机,连续采煤机,采煤机自动化技术,采煤机煤岩界面探测技术,采煤机截割机构,采煤机可靠性技术,采煤机环境感知技术,采煤机制造商变迁。

                              回顾采煤机发展历程,采煤机型式和能力大致走过5个时期:

                              (1)简单采煤机时期(1870-1928年)。1870年诞生了世界第1台截杆式截煤机,之后创造了各种截链式割煤机,这些机器虽然属于外牵引的简单采煤机,但改变了井下繁重的人力挖掘式采煤方式。

                              (2)综合采煤机时期(1929-1948年)。1929年苏联创造了第1台履带行走式ДТ-2型巷道掘进采煤机,之后研制出C-5型康拜因、ПК型掘进康拜因;1941年在德国诞生了世界第1台耕犁式刨煤机,之后英国创造了Meco-Moore截装机,苏联制造出“顿巴斯”康拜因,这些采装一体化新设备显著提高了采煤机械化程度。

                              (3)高效采煤机时期(1948-1975年)。1948年英国诞生了世界第1台滚筒采煤机,之后英国和德国陆续制造出多种滚筒采煤机,1963年英国创造了世界第1台可调高滚筒采煤机,这些新型采煤机大幅度提高了采煤效率,成为国内外煤矿广泛使用的机型。

                              (4)自动采煤机时期(1976-2005年)。1976年英国研制成功采煤机数字化显示和自动控制系统,之后开发出采煤机MIDAS控制系统,1989年在美国煤矿创建了世界首个自动化刨煤工作面,之后久益公司推出采煤机JNA控制系统、自动化工作面FaceBoss控制系统,2004年天地科技上海分公司研发出第1代采煤机DSP电控系统,这些自动化技术推动了采煤机实现无人驾驶、远程监控运行。

                              (5)智能采煤机时期(2005年至今)。2005年澳大利亚研发出 LASC采煤机定位技术,2011年AMT公司推出MK4连续采煤机导航系统,2015年笔者团队提出了基于煤层地理信息系统(MGIS)的采煤机姿态检测技术,使采煤机初步具有智能运行能力。

                              纵观采煤机创新历程,超过150 a的技术创新始终围绕采煤机的高截割性、高可靠性、高智能性而展开。具体而言,高截割性是采煤机对各种煤层具有足够强劲的切削破碎能力,属于采煤机的机能;高可靠性是采煤机具有足够的承载强度、疲劳强度和耐磨强度,从而确保采煤机高产高效生产,属于采煤机的产能;高智能性是采煤机对煤层状态变化所具有的自适应调控能力,逐渐实现无人干预的自动驾驶,属于采煤机的智能。

                              采煤机的机能、智能、产能增进过程如图23所示,在截杆式采煤机诞生后的100 a,简单采煤机和综合采煤机依赖人工控制,截割功率不足200 kW;1970-2000年,高效采煤机实现了微机控制,截割功率达到1 000 kW;21世纪以来,人工智能在采煤机逐步得到应用,采煤机进入初级智能阶段,截割功率超过了2 000 kW。实质上,采煤机对煤层的切割作业具有机器人特征,如果把采煤机发展历程看作采煤机器人渐进发展过程,未来的采煤机技术创新一定要向机器人化方向发展,使之具有自主机器人的感知、决策、控制能力。笔者相信,再过15 a左右,井下无人化自动驾驶采煤机的梦想将会实现。

                              图23 采煤机机能和智能对产能影响曲线

                              致谢:谨以此文向为我国采煤机技术创新与制造业发展做出卓越贡献的前辈们致敬!感谢吴晓波、高洁、王朝阳、郝勇帮助查找采煤机制造商史料;致谢为本文索引资料提供便利的中国知网、百度咨询、360百科等信息平台。本篇述及的采煤机制造商发展的相关时间可能有偏差,请读者帮助校正和补充。

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                              The development history of coal shearer technology(Part ten)
                              ——manufacturers

                              GE Shirong1,2

                              (1.School of Mechanical, Electrical & Information Engineering, China University of Mining and Technology-Beijing, Haidian, Beijing 100083, China;2.Institute of Intelligent Mines & Robotics, China University of Mining and Technology-Beijing, Haidian, Beijing 100083, China)

                              Abstract The development of coal mining accelerated Europe's first industrial revolution, which in turn spawned a batch of shearer manufacturers that provided key equipments for Europe's rapid growth in coal production.By the 1950s, most of the world's shearer manufacturers distributed in European countries and the United States.In Asia, only Komatsu Company in Japan had the ablity to produce some simple coal mining equipments.In China, there was only Jining Machinery Factory(the predecessor of Jixi Coal Mine Machinery Factory)established in 1933.Since the founding of the People's Republic of China in 1949, a number of shearer and related equipment manufacturers were established in the northeast, north and northwest of China, which promoted China's coal mining machine manufacturing capacity rapidly.In the 1990s, due to the decline of foreign coal mining quantity and the increase of coal mine production scale, the demand for shearer decreased, resulting in the merger and reorganization of mining equipment manufacturers.At present, the major mining equipment manufacturs are focused to Caterpillar(US), Komatsu(Japan), Eikhoff(Gamany), Sandvik(Sweden), Famer(Poland).In the past ten years, the reorganization of China's coal mining machinery manufacturing enterprises accelerated, and the current coal mining machinery manufacture capacity gathered to seven coal machinery groups, i.e.China National Coal Mining Equipment Company Limited, Tiandi Science & Technology Co., Ltd., Taiyuan Heavy Machinery Group Coal Machinery Co., Ltd., Xi'an Heavy Equipment Manufacturing Group Co., Ltd., Zhengzhou Coal Mining Machinery Group Co., Ltd., Shandong Energy Heavy Equipment Manufacturing Group Co., Ltd., Jinneng Holding Equipment Manufacturing Group Co., Ltd..Throughout the 150 years of development history of shearers, high cutting, high reliability and high intelligence have always been the core points for shearer technology innovation, and it is thought that the shearer production capacity has a close correlation to its mechanical function and intelligence, and robotization will be the important innovation direction for coal shearer in future.

                              Key words coal shearer technology; coal shearer manufacturers; enterprises merger and reorganization; innovation direction; robotization

                              中图分类号 TD421.6

                              文献标志码 A

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                              引用格式:葛世荣.采煤机技术发展历程(十)——制造商变迁[J].中国煤炭,2021,47(3):25-43.doi:10.19880/j.cnki.ccm.2021.03.005

                              GE Shirong.The development history of coal shearer technology(Part ten)——manufacturers[J].China Coal,2021,47(3):25-43.doi:10.19880/j.cnki.ccm.2021.03.005

                              作者简介:葛世荣(1963-),男,汉族,浙江天台人,教授,中国矿业大学(北京)校长,从事智能采矿装备、摩擦可靠性研究。E-mail: gesr@cumtb.edu.cn

                              (责任编辑 郭东芝)

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