较极薄煤层综采自动化技术 冯涛

1、2009.8薄薄 煤煤 层层 综综 采采 自自 动动 化化 技技 术术 研研 究究 应应 用用汇报提纲汇报提纲1、立项背景和目的；、立项背景和目的；2、项目研究的关键技术；、项目研究的关键技术；3、项目的创新点；、项目的创新点；4、主要技术经济指标及与同类先进项目对比；、主要技术经济指标及与同类先进项目对比；5、推动技术进步或科学发展的作用，推广效果；、推动技术进步或科学发展的作用，推广效果；6、研究成果已经产生的经济效益。、研究成果已经产生的经济效益。 1.1 峰峰集团薄煤层储量峰峰集团薄煤层储量7588万吨，实际可采储量万吨，实际可采储量3245万吨，另有万吨，另有0.9m左右较极薄煤层储

2、量约左右较极薄煤层储量约5000万万吨。我们国家也有储量相当可观的类吨。我们国家也有储量相当可观的类似煤层。峰峰集团的这类煤层为稀缺似煤层。峰峰集团的这类煤层为稀缺煤种（主要是主焦煤和肥焦煤），开煤种（主要是主焦煤和肥焦煤），开采价值极高。特别是需要采这层煤，采价值极高。特别是需要采这层煤，解决瓦斯突出矿井保护层开采难题，解决瓦斯突出矿井保护层开采难题，为主采煤层开采提供可靠的安全保障。为主采煤层开采提供可靠的安全保障。 峰峰矿区较极薄煤层分布示意图峰峰矿区较极薄煤层分布示意图 1.2 据我们所了解，目前国内薄煤层开采装备技据我们所了解，目前国内薄煤层开采装备技术落后，产量低、效益低，适应性及

3、可靠性差，急待术落后，产量低、效益低，适应性及可靠性差，急待研制解决。特别是研制解决。特别是0.9m0.9m左右较极薄煤层开采装备尤为左右较极薄煤层开采装备尤为急迫。急迫。 1.3 20041.3 2004年初提出了针对较极薄煤层应用综采自年初提出了针对较极薄煤层应用综采自动化配套设备及工艺研究课题。选择在黄沙矿进行工动化配套设备及工艺研究课题。选择在黄沙矿进行工业性试验。业性试验。 2.1 研究应用较高自动化程度的综采技术对较极薄研究应用较高自动化程度的综采技术对较极薄 煤层进行安全、高效的开采。煤层进行安全、高效的开采。解放呆滞煤储量，提高解放呆滞煤储量，提高煤炭资源回收率，延长矿井的服务

4、年限。煤炭资源回收率，延长矿井的服务年限。 2.2 在瓦斯突出矿井和高瓦斯矿井利用较极薄煤层在瓦斯突出矿井和高瓦斯矿井利用较极薄煤层综采自动化技术开采保护层综采自动化技术开采保护层。可以极大地提高保护层。可以极大地提高保护层的保护质量，实现本质安全。的保护质量，实现本质安全。项目研究的关键技术项目研究的关键技术 1、采用支架高强整体薄顶梁电液控制、采煤机整体薄短机身保证下限过机高度、采用支架高强整体薄顶梁电液控制、采煤机整体薄短机身保证下限过机高度、刮板输送机高强度低槽帮等刮板输送机高强度低槽帮等设备配套矮化改造技术。在截深设备配套矮化改造技术。在截深0.60.8m时可实现时可实现300400

5、t/h以上的高生产能力，而采高低到以上的高生产能力，而采高低到0.9m时仍具有良好工作状态的极致时仍具有良好工作状态的极致三机配套。三机配套。ZY33000713型两型两柱掩护式液压支架柱掩护式液压支架SGZ630220改改进型铸焊结构刮进型铸焊结构刮板输送机板输送机MG160360-WD型交型交流变频电牵引流变频电牵引采煤机采煤机项目研究的关键技术项目研究的关键技术三三 机机 配配 套套 图图项目研究的关键技术项目研究的关键技术三机配套参数三机配套参数支架高度支架高度0.71.3m支架中心距支架中心距1.5m推移步距推移步距600800输送机中部槽高度输送机中部槽高度208过煤高度过煤高度2

6、10铲间距铲间距230滚筒直径滚筒直径900卧底量卧底量156机面高度机面高度695项目研究的关键技术项目研究的关键技术 2、应用大功率、高强度机械传动系统和切割机构，、应用大功率、高强度机械传动系统和切割机构，提高破岩能力和生产能力。在煤厚提高破岩能力和生产能力。在煤厚0.9米以下时能够米以下时能够切割硬度系数为切割硬度系数为f5 的顶底板岩石。的顶底板岩石。项目研究的关键技术项目研究的关键技术3、采用超高温激光熔覆技术，实现截割装、采用超高温激光熔覆技术，实现截割装置耐磨无火花。置耐磨无火花。项目研究的关键技术项目研究的关键技术4、应用升角摩擦理论和斜板直行侧推原理，、应用升角摩擦理论和斜

7、板直行侧推原理，研制出犁板装煤装置。研制出犁板装煤装置。在采煤机摇臂下方设置了犁板装煤装置在采煤机摇臂下方设置了犁板装煤装置项目研究的关键技术项目研究的关键技术5、应用电液控制技术和采煤机远程遥控技术，实现、应用电液控制技术和采煤机远程遥控技术，实现主要工序自动化控制主要工序自动化控制，实现快速跟机。实现快速跟机。 综采支架电液控制系统综采支架电液控制系统项目研究的关键技术项目研究的关键技术 6、采用先进的计算机模拟受力分析和优化程序对采用先进的计算机模拟受力分析和优化程序对液压支架结构性能参数进行优化设计。液压支架结构性能参数进行优化设计。液压支架为液压支架为整体顶梁两柱掩护式整体顶梁两柱掩

8、护式，无侧护板，结构简单，重心，无侧护板，结构简单，重心低，稳定性好，抗扭能力强。动作简捷，配备大流低，稳定性好，抗扭能力强。动作简捷，配备大流量泵站，实现了快速移架。量泵站，实现了快速移架。项目研究的关键技术项目研究的关键技术 配配2x200Lmin乳化液泵站，乳化液泵站，PM32型液压支架电液型液压支架电液控制系统，实现了自动程序控制，每架动作时间控制系统，实现了自动程序控制，每架动作时间6秒，跟机秒，跟机速度速度6m/min。项目研究的关键技术项目研究的关键技术 液压支架性能参数液压支架性能参数支架高支架高梁端距梁端距支护强度支护强度前端比压前端比压H(cmH(cm) )V(cmV(cm

9、) )Q(MPaQ(MPa) )Pb1(MPa)Pb1(MPa)13013040.0140.010.4900.4901.6701.67012012037.3637.360.4840.4841.7491.74911011035.6335.630.4710.4711.7911.79110010034.3534.350.4520.4521.7991.799909033.3233.320.4230.4231.7681.768项目研究的关键技术项目研究的关键技术 支架各种性能曲线项目的创新点项目的创新点 1、该成果确定了该成果确定了0.9 米左右较极薄煤层综采开采的总体技术米左右较极薄煤层综采开采的总体

10、技术方案，设计研制出了适合较极薄煤层开采的方案，设计研制出了适合较极薄煤层开采的综采三机配套设备。综采三机配套设备。在较极薄煤层首次采用大功率薄短机身滚筒式电牵引采煤机有效在较极薄煤层首次采用大功率薄短机身滚筒式电牵引采煤机有效提高了截割功率和割煤能力，实现下限过机高度；液压支架采用提高了截割功率和割煤能力，实现下限过机高度；液压支架采用高强薄顶梁、电液控制系统，实现了快速跟机作业和支护、推移高强薄顶梁、电液控制系统，实现了快速跟机作业和支护、推移自动化；加之高强低槽帮大运量刮板输送机等自动化；加之高强低槽帮大运量刮板输送机等组合设备配套高能组合设备配套高能力矮化技术，实现了在采高力矮化技术，

11、实现了在采高0.9米、截深米、截深0.60.8米条件下，小时米条件下，小时生产能力生产能力300400吨以上的极致配套，且工作状态良好。在煤厚吨以上的极致配套，且工作状态良好。在煤厚0.60.8米时煤层可割岩开采。米时煤层可割岩开采。项目的创新点项目的创新点 2、首次开发使用了高效强力耐磨无火花首次开发使用了高效强力耐磨无火花镐型截齿镐型截齿。工业性试验期间切割煤岩工业性试验期间切割煤岩6.8万吨万吨以上无截齿损坏，万吨耗不足以上无截齿损坏，万吨耗不足1个；无火花试个；无火花试验符合验符合GB13813标准。标准。 无火花截割装置已申报专利无火花截割装置已申报专利项目的创新点项目的创新点 3、

12、自主研发了采煤机犁板装煤装置和低自主研发了采煤机犁板装煤装置和低高度中部槽高度中部槽，提高了较极薄煤层滚筒采煤机装提高了较极薄煤层滚筒采煤机装煤效果。解决了余煤多时阻碍推进刮板机的重煤效果。解决了余煤多时阻碍推进刮板机的重大难题，从而保证了按设计实现工序自动化。大难题，从而保证了按设计实现工序自动化。犁板装煤装置已申报专利犁板装煤装置已申报专利项目的创新点项目的创新点 4、首次运用了较高自动化程度的滚筒式首次运用了较高自动化程度的滚筒式采煤机综采技术工艺采煤机综采技术工艺实现了对较极薄煤层进行实现了对较极薄煤层进行安全、高效的规模开采安全、高效的规模开采，为提高矿井资源回收，为提高矿井资源回收

13、率探索出一条有效途径。率探索出一条有效途径。 通过查新，目前国内外未见有与本项目查新点主通过查新，目前国内外未见有与本项目查新点主要研究内容相同的：要研究内容相同的： 无火花煤岩切割技术研究；无火花煤岩切割技术研究； 较极薄煤层较极薄煤层滚筒滚筒式采煤机三机配套自动化技术研究；式采煤机三机配套自动化技术研究；滚筒式采煤机滚筒式采煤机双向犁板装煤技术研究双向犁板装煤技术研究的文献报道。的文献报道。 项目的创新点项目的创新点 主要技术经济指标及与同类先进项目对比主要技术经济指标及与同类先进项目对比 1 在煤厚在煤厚0.81.0米，工作面长度米，工作面长度52米米条件下主要生产技术指标达到了：条件下

14、主要生产技术指标达到了： 日产原煤日产原煤2058吨吨 单产单产6.187万吨个万吨个月月 年产年产60万吨以上万吨以上 工作面效率工作面效率68.58吨工吨工主要技术经济指标及与同类先进项目对比主要技术经济指标及与同类先进项目对比 工作面生产能力分析工作面生产能力分析n 采煤机割煤速度为采煤机割煤速度为6m/min6m/min时，工作面日产量达到时，工作面日产量达到24002400吨；煤厚吨；煤厚及工作面长度增加，生产能力会随之提高；采煤机割煤速度要及工作面长度增加，生产能力会随之提高；采煤机割煤速度要与配套环节的能力相适应。与配套环节的能力相适应。主要技术经济指标及与同类先进项目对比主要技

15、术经济指标及与同类先进项目对比 2 同先进技术对比同先进技术对比 与目前国内薄煤层采用的主要机械化开与目前国内薄煤层采用的主要机械化开采方法对比（见下表）。采方法对比（见下表）。 主要技术经济指标及与同类先进项目对比主要技术经济指标及与同类先进项目对比 技术对比技术对比适应煤厚适应煤厚0.9m左右左右开采保开采保护层护层地质构造地质构造适应性适应性安全安全程度程度自动化自动化程度程度产量产量与效率与效率投入投入产出比产出比劳动劳动强度强度滚筒式采煤滚筒式采煤机综采机综采行行行行强强高高高高高高高高低低螺旋钻采煤螺旋钻采煤机开采机开采行行不行不行差差高高一般一般低低一般一般低低刨煤机开采刨煤机开

16、采0.9以上以上行行差差高高高高高高高高低低高档普采高档普采行行行行强强低低低低一般一般高高高高炮采机装炮采机装行行行行行行差差很低很低低低一般一般高高 根据以上综合评价，滚筒式采煤机综采最适合根据以上综合评价，滚筒式采煤机综采最适合0.9m0.9m左右左右较极薄煤层安全高效开采较极薄煤层安全高效开采。主要技术经济指标及与同类先进项目对比主要技术经济指标及与同类先进项目对比 该项目技术特点：该项目技术特点： 设备整体配套合理、性能先进、技术含量高，利用设备整体配套合理、性能先进、技术含量高，利用 自动化技术成功解决了较极薄煤层综采问题，自动化技术成功解决了较极薄煤层综采问题， 在技在技术与装备

17、上有重大突破；术与装备上有重大突破； 自动化程度高，实现了移架、移输送机等主要工序自动化程度高，实现了移架、移输送机等主要工序自动化操作；自动化操作； 实现人机分离，工作面内无人，只有俩个工人在上实现人机分离，工作面内无人，只有俩个工人在上下端头进行操作，降低了作业风险；下端头进行操作，降低了作业风险；主要技术经济指标及与同类先进项目对比主要技术经济指标及与同类先进项目对比 无火花煤岩切割，提高了本质安全程度；无火花煤岩切割，提高了本质安全程度； 装煤效果好，可保证刮板机顺利推移；装煤效果好，可保证刮板机顺利推移； 适应能力强，在复杂地质条件下更能实现高产适应能力强，在复杂地质条件下更能实现高

18、产高效；高效； 操作工序简单，减轻了工人劳动强度。操作工序简单，减轻了工人劳动强度。推动技术进步或科学发展的作用，推广效果推动技术进步或科学发展的作用，推广效果 1 推动技术进步或科学发展的作用推动技术进步或科学发展的作用 （1 1）该技术的应用，提高了薄煤层机械化装备水平，推动）该技术的应用，提高了薄煤层机械化装备水平，推动了较极薄煤层开采技术及生产工艺的发展，为峰峰集团及其全了较极薄煤层开采技术及生产工艺的发展，为峰峰集团及其全国类似条件的较极薄煤层机械化开采探索出一条新途径；国类似条件的较极薄煤层机械化开采探索出一条新途径； （2 2）解决了厚度）解决了厚度0.9m0.9m左右的较极薄煤

19、层开采难题，使过左右的较极薄煤层开采难题，使过去难以开采的较极薄煤层资源得到很好地回收利用；去难以开采的较极薄煤层资源得到很好地回收利用； （3 3）在高瓦斯矿井复杂地质条件下，通过开采解放层，）在高瓦斯矿井复杂地质条件下，通过开采解放层，能能 有效释放瓦斯，为主采煤层开采创造安全条件，有效释放瓦斯，为主采煤层开采创造安全条件，其应用意义重大，前景广阔。其应用意义重大，前景广阔。推动技术进步或科学发展的作用，推广效果推动技术进步或科学发展的作用，推广效果 2 推广效果推广效果 该技术装备已在峰峰集团黄沙矿生产原煤该技术装备已在峰峰集团黄沙矿生产原煤38万吨，万吨，目前已安排布置了薛村矿、羊渠河

20、矿、大淑村矿、孙目前已安排布置了薛村矿、羊渠河矿、大淑村矿、孙庄矿、小屯矿推广应用。陕西煤电、淮南矿业、四川庄矿、小屯矿推广应用。陕西煤电、淮南矿业、四川达竹、河南平煤、宁煤、鹤壁、延安、铜川等单位同达竹、河南平煤、宁煤、鹤壁、延安、铜川等单位同行先后来我集团公司考察学习该项技术。行先后来我集团公司考察学习该项技术。研究成果已经产生的经济效益研究成果已经产生的经济效益 1 经济效益经济效益 在试验工作面长在试验工作面长52米，煤厚米，煤厚0.81.0米的条件米的条件 下，该薄煤综采日产原煤达到下，该薄煤综采日产原煤达到 2058 吨，具备了年吨，具备了年产产60万吨以上的生产能力。万吨以上的生产能力。 在原有生产安排上，矿井可再增加一组薄煤在原有生产安排上，矿井可再增加一组薄煤工作面，年增加薄煤产量工作面，年增加薄煤产量60万吨以上，按市场平万吨以上，按市场平均售价均售价700元元/吨，吨煤成本吨，吨煤成本279元元/吨计算：吨计算：研究