坚硬薄煤层智能化开采成套关键技术及装备研究

坚硬薄煤层的绿色、安全、高效开采是世界性难题,以陕北侏罗纪煤田坚硬薄煤层为研究对象,深入分析了薄煤层开采难题,确定合理配套原则,研发了基于半悬式机身+悬截割电机的大功率、矮机身强力采煤机,优化设计了薄顶梁、高工阻、高可靠性液压支架和矮槽帮刮板输送机成套装备,通过智能联动集控与网络通信系统等成套关键技术及装备实现了最低采高1.1m薄煤层年产1Mt。     

坚硬薄煤层高能积比成套装备技术研究与设计

针对陕北煤田1.1～1.4 m坚硬薄煤层,研发了大功率、矮机身采煤机和大功率、矮槽帮刮板输送机及大落差、重叠侧卸转载机运输机,研究设计了薄顶梁、高工阻、高刚度液压支架。研发的坚硬薄煤层智能化开采成套技术与装备工业性试验取得成功。     

薄煤层智能开采技术研究现状与进展

薄煤层储量占我国煤炭总储量的20，受狭小采掘空间等特殊条件制约，薄煤层开采效益差、智能化水平低，产量仅占煤炭总产量的10。基于薄煤层多样性赋存条件和提高工作面单产、卸压效果与采出率的不同开采需求，将薄煤层开采的技术需求分为3 类: 薄煤层长壁智能化综采、薄煤层保护层智能化开采和薄煤层高采出率开采技术。系统分析了我国薄煤层矿井开采设计、长壁综采装备、智能化开采技术、半煤岩巷道掘进和极薄煤层开采技术等方面的研究现状，详细介绍了3 类薄煤层开采技术的研究进展，具体包括: ①在长壁综采工作面智能化方面，提出了放大采区( 面) 尺寸、降低采掘高度的立体化设计方法，开发了薄煤层开采方法、设备配套等辅助决策专家系统，研制了大功率、矮机身半煤岩快速掘进机及其支护机具和矮型化超长综采工作面成套装备，研发了“基于煤层条件精准探测预设割煤轨迹+三机协同控制+视频监控”的智能化开采技术; ②在高瓦斯薄煤层保护层智能化开采方面，揭示了卸压开采的应力－损伤－渗流耦合作用机制，提出了长壁面极限卸压采厚与钻采面卸压增透合理参数确定方法，研发了基于瓦斯浓度调控的智能割煤技术; ③在提高薄煤层采出率方面，研发极薄煤层的长壁综采自动化技术和五钻头自动换钻螺旋钻采煤机，开发了不同种类的薄煤层沿空留巷技术。提高薄煤层采掘装备的适应性和控制精度，构建智能开采与灾害防控一体化理论与技术将是薄煤层智能开采技术的研究方向。     

适应层厚0.8m薄煤层的高效开采采煤机研究

针对目前开采0.8 m左右煤层的采煤机装机功率、机面高度、过煤空间以及运行稳定性之间不能兼顾的矛盾,介绍了一种截割部全悬,机身半悬的整机布置方式。并针对开采0.8 m煤层的特殊工况,对采煤机进行了整机布置结构适应性研究、摇臂壳体适应性研究、行走部适应性研究、电控系统适应性研究。研究结果表明:研制的开采0.8 m煤层的薄煤层采煤机,装机功率可达445.5 k W,机面高度≤600 mm,过煤空间≥200 mm,采煤机重心在槽帮上方,运行稳定,摇臂壳体采用CrNiMo系高强度材料,电控系统采用非机载控制和分段遥控控制,对于开采0.8 m左右的煤层具有良好的适应性,可满足中小煤矿0.8 m左右薄煤层工作面年产30万t的需求。     

矿用矮机身悬臂式掘进机的设计

目前煤矿薄煤层开采已逐渐增多,根据煤矿薄煤层开采的具体要求,针对机械部分设计了一种矮机身悬臂式掘进机以适应薄煤层巷道掘进的需要,掘进机包括截割、行走、装运、装载4个机构。     

文玉煤矿1.5m较薄煤层年产3Mt智能化成套装备选型及系统集成设计

针对文玉煤矿V号煤层高产高效开采目标,进行了较薄煤层智能化综采工作面年产3Mt设备选型配套及系统集成设计。研发了工作阻力为9000kN的薄煤层液压支架及电液控制系统,提出了薄煤层大功率采煤机系统的参数要求,装机功率达到951kW,研发了薄煤层刮板输送机系统,为单一工作面实现年产3Mt的目标奠定了基础,推动了我国煤矿薄煤层智能化开采技术的发展。     

煤矿智能化开采新进展

智能化开采是煤炭工业高质量发展的核心技术支撑。经过多年发展,我国智能化开采形成了薄煤层和中厚煤层智能化无人操作,大采高煤层人-机-环智能耦合高效综采,综放工作面智能化操控与人工干预辅助放煤,复杂条件智能化+机械化4种智能化开采模式。为了解决工作面综机装备智能决策难题,研发了工作面智能协同控制系统,实现采煤机自适应割煤与自主感知防碰撞,基于煤流量智能感知的采煤机、液压支架、刮板输送机等综采装备的协同联动,工作面综采装备与端头和超前支架的联动控制。上述研究成果在陕北侏罗纪1.1 m硬煤薄煤层、金鸡滩煤矿8 m超大采高综采、金鸡滩煤矿9 m以上硬煤特厚煤层综放开采进行应用,效果显著,实现了陕北侏罗纪1.1 m硬煤薄煤层高效智能化无人开采,8 m超大采高工作面人-机-环智能耦合高效综采,9 m以硬煤上特厚煤层超大采高智能化综放开采。     

黄陵智能化无人工作面开采系统集成设计与实践

基于黄陵一号煤矿十盘区1.4~2.2m较薄煤层首个智能化无人工作面开采的实践和总结,针对八盘区1.8~2.8m煤层设计了升级版智能化无人开采工作面系统集成配套方案,优化并完善了工作面智能化控制系统,应用高清摄像仪、高精度行程传感器和调控装置实现工作面割煤高度和直线度精准控制;应用高速截割采煤机和智能型刮板输送机实现采运双向协同控制;通过设计开发新型电液控制系统,实现工作面巷道带式输送机自移机尾、转载机自移、超前支架的自动化远程控制;该系统可实现工作面和巷道内成套装备智能化协同控制和采煤全过程自动化无人生产,系统具备年产400万t的生产能力。     

煤炭安全高效开采技术与装备发展

基于我国煤炭工业"黄金十年"安全高效开采技术发展成就,阐述了液压支架与围岩刚度耦合、强度耦合、稳定性耦合关系理论的创立与应用;提出了大倾角煤层液压支架"自撑—邻拉—底推—顶挤"的稳定性控制策略及成套技术;解决了薄煤层超大伸缩比立柱、智能化开采技术难题,研发0.6~1.3m复杂薄煤层自动化综采成套技术与装备,实现工作面有人值守无人操作;开发了7m特大采高综采成套装备及大梯度过渡配套技术,实现大采高综采技术新突破;研发了特厚煤层大采高综放开采成套技术与装备,成功实现14~20m特厚煤层安全、高效、高回收率开采。基于煤炭市场发展趋势和技术发展要求,展望"十三五"煤炭安全、高效、集约、智能化开采技术与装备发展方向。     

薄煤层智能成套综采设备选型

为推进薄煤层工作面的智能化、无人化或少人化开采,实现薄煤层开采的安全、绿色、高产高效,深入研究了薄煤层智能工作面液压支架、采煤机、刮板输送机及智能控制系统的选型要求和原则。结合井下地质条件和煤层赋存状态,研制了国内首套由单一厂家提供的薄煤层智能成套综采装备,并在平煤股份二矿进行了井下工业性试验,实现了煤层厚度1.3 m的智能化高产高效开采。     

煤炭安全高效绿色开采技术与装备的创新和发展

介绍0.6～1.3m薄煤层自动化综采成套技术与装备、7m超大采高综采成套技术与配套模式、20m特厚煤层大采高放顶煤成套技术与装备、35～55°大倾角煤层综采成套技术与装备和充填开采工作面成套技术与装备的创新成果,分析煤矿综采工作面自动化和智能化等关键技术,提出煤炭安全高效绿色开采技术与装备发展的战略思考与创新方向。     

薄煤层智能化无人工作面成套装备与技术

薄煤层开采存在工作面环境恶劣,劳动强度大,人员无法直立行走,生产效率低,跟机作业难,成套装备性差,自动化程度低,系统协控困难大,易造成生产安全事故等问题,目前薄煤层自动化开采技术主要有刨煤机组和电牵引滚筒采煤机组2种典型方式,刨煤机组自动化开采技术具有结构简单、截深浅、运行速度快等特点,但对煤层条件要求高,过断层适应性差、应用范围窄,硬煤开采困难,电牵引滚筒采煤机组自动化开采技术具有适应性强、适应范围大等特点,但结构尺寸大、截割功率低、经济效益低。为了有效解决薄煤层开采存在的难题,提出一种新的链牵引薄煤层采煤运输支护成套装备与技术,它有别于刨煤机组和摇臂式采煤机组开采技术,主要包括截割部、输送部、支护系统、牵引部、拖缆部、转载破碎部、输送带输送部、移动变电站、乳化液泵站及相应的智能控制系统,通过链牵引系统牵引截割部完成垂直进刀、强力割煤、调高挖底等功能,实现工作面煤炭的快速截割、快速装载、快速输送、及时移架、推移刮板输送机,完成割煤、牵引、运输、移架的联动控制,最终实现薄煤层开采的生产自动化、割煤智能化、管理信息化和工作面无人化。     

薄煤层端头液压支架顶梁侧护板结构适用性分析

针对薄煤层两巷过渡处截割顶矸、含矸率高的问题，提出了工作面设备大梯度过渡配套方式；研究设计了一种带有特殊侧护板的端头支架，用来维护受巷道与工作面落差影响的围岩稳定性；通过与传统端头液压支架侧护板机构对比，设计出折叠式平行四杆侧护板机构，可适应巷道掘进中两顶角的自然弧度，显著增大了支护力，解决了架间漏矸问题。合理的配套方式及侧护机构的应用，降低了薄煤层开采的含矸率，提高了煤炭质量，具有很高的推广使用价值。     

石煤机公司6种新型采煤机获得“安标”证书

<正>日前,石煤机公司最新研发的6种型号的系列交流电牵引采煤机顺利通过了煤炭科工集团上海研究院检测中心的"安标"检测,取得了"安标"证书。该系列采煤机的总功率在380～870kW之间,主要适用于不同地质条件、不同煤层厚度的薄煤层矿井开采。其中MG2×160/710-AWDD交流电牵引采煤机总功率为710kW,截割功率为160kW,机身高度低、牵引力大,整机为多电机驱动,交流变频调速,可实现记忆     

MG150B型采煤机结构特点及试验分析

<正> 我国薄煤层煤炭储量占全部煤炭储量的20%以上,但产量仅占5%左右。其原因主要是受空间限制,采煤机装机功率小,截割硬煤能力差,故障多,生产率低下。为了解决这一问题,哈尔滨煤矿机械研究所与鸡西煤矿机械厂在综合了国内外现有薄煤层采煤机的技术特点并结合我国具体国情而共同研制了新型较大功率的MG150B系列薄煤层采煤机。该机适用于采高在0.85～1.5m的中硬、夹矸较多煤层的开采。本机具有功率大、机身薄、联接可靠、机身短、刚性好、操作简便、保护可靠等优点。     

综采工作面配套技术研究

从工作面产量、日推进度、参数、主要设备等方面阐述了我国综采的配套技术发展情况,并从我国综采工作面设备可靠性、自动化水平、关键部件性能等方面阐述了与国外的差距,展望了我国综采技术的发展方向,即以高效集约化生产为发展方向,以安全、高效、高采出率、环境友好为目标,实现自动化与信息化,提高设备的可靠性,降低劳动消耗,提高生产效率;工作面长度达400 m以上,采煤机实现工作面记忆截割,液压支架跟机自动化推移,基于智能化、可视化技术的工作面巷道集中控制的地面远程控制,在中厚煤层实现工作面年产1 000 万t;加大对复杂难采煤层高效开采成套装备技术的研究。重点对急倾斜、大倾角煤层开采成套技术与装备开发、薄和极薄煤层高效开采以及无人自动化工作面成套技术与装备进行研发。     

降低硫化铁结核剥离难度的薄煤层矿压助采技术研究

兖州煤业股份有限北宿煤矿为兖矿集团唯一的薄煤层矿井,煤层平均厚度0.9m,煤层内赋含坚硬的硫化铁结核,普氏系数高达11。通过实测了解17煤工作面煤壁在支承压力作用下的破坏和裂隙发育程度,为采煤机截割深度、滚筒直径、截齿分布等截割参数设计提供依据。     

神东矿区薄煤层安全高效开采技术研究

为解决神东矿区薄煤层安全高效开采问题,对国内外薄煤层技术装备发展进行了调研,分析了薄煤层开采中面临的巷道断面大、割岩多、掘进效率低、设备适应性差、可靠度低等5大矛盾问题,提出了集薄煤层掘进、切顶成巷、工作面优化布置于一体的巷道布置方案,解决了薄煤层万吨掘进率高、掘进效率低的难题。在分析目前主流的滚筒采煤机、刨煤机采煤技术装备优劣的基础上,提出了采煤装备方案。等高式采煤机机身短、装煤效果好、截割能力大、煤厚适应性好,集滚筒采煤机、刨煤机两者优势于一身,可在巷道内远程控制和检修,破解了薄煤层设备检修难题。通过对波兰矿井的应用实践和神东矿区补连塔矿开采方案的技术经济分析可知,等高式采煤机及配套装备可实现月产12.4万t,年产150万t的高产量,为国内外薄煤层的安全高效开采提供了有益参考。     

神东高效薄煤层采煤机关键技术研究与应用

针对神东矿区薄煤层高效开采的需求,设计开发一种新型大功率薄煤层采煤机。通过对采煤机滚筒转速、截割功率与牵引功率匹配性研究,得出整机最佳功率匹配组合;对摇臂传动系统深入研究,提出一种直齿齿面修形方法,提高了高速端齿轮的啮合性能;对行星架的可靠性研究,实现了行星减速机构的小体积高传动比稳定传动;对行走系统进行分析,提高了高速复杂工况下行走系统的可靠性。研究结果已成功应用于新型薄煤层采煤机,可满足神东矿区1.3 m坚硬煤层年产250万t以上的生产需求,同时可为今后薄煤层采煤机的设计提供参考。     

测试坚硬煤层截割阻力合理选型刨煤机

以坚硬煤层截割阻力的测试,结合全自动刨煤机在大同煤矿集团公司晋华宫矿坚硬煤层成功开采之例,进行坚硬煤层截割阻力的测试和可刨性效果分析,选择合理的刨煤机。