现代化煤矿采掘装备技术发展趋势

现代化煤矿采掘装备技术发展趋势2

三一重型装备有限公司成立于2004年1月，主要从事煤炭采掘成套设备研发、制造与销售。拥有综掘、综采两个产业园，占地总面积85万平方米。2009年11月在香港成功上市（00631.HK）,是国内第一家成功登陆香港融资平台的煤机企业。目前主导产品：综掘成套设备、综采成套设备、煤柱回收成套装备、矿用混凝土泵成套装备等（涵盖半煤岩掘进机、岩巷掘进机、掘锚护装备、联合采煤机组、全自动刨煤机组等）。企业介绍1.1企业技术中心概况3省级企业技术中心博士后科研工作站院士工作站国家认定企业技术中心省级工程实验室高新技术企业1.2技术人员组成科技人员655人，其中硕士以上学历296人；博士后科研工作站入站博士后9名（已出站2名）；院士工作站，聘请院士1名。2010年初，在海外成立研究院——美国、德国研究院，现已聘请国际顶级煤机专家23名。4

三一美国研究院院长—GrahmWand宋振骐院士1.3技术概况先进的设计手段2005年引进美国PTC公司三维设计软件PRO/E。2007年引入ANSYS有限元分析软件，对主要部件进行CAE分析。2010年引入多体动力学分析软件ADAMS和RecurDyn、液压分析软件

AMESim

等。（2）试验设施及技术水平公司现有16项研发试验台，在产品的研发和生产过程中进行充分的验证，以确保产品的安全性和可靠性。部分实验台照片如下：6液压伺服变载试验台单齿试验台刮板机部件综合试验台中小功率直流负载试验台电动振动试验台√用于进行轴向、径向动载可靠性测试及刚体结构件疲劳测试。√用于研究单齿排布与截割效率的专用部件研发试验台。√用于刮板机主要部件的强度、疲劳试验的综合试验台，一机多用。√用于变频器、电机性能测试。√用于电器零部件振动可靠性测试，满足GJB150-16，兼容我司矿用电器零部件振动可靠性试验。综采装备

目前，三一重装是国内首家“一家一地”完成综采成套设备设计、配套、生产、服务的供应商，凭借强大的技术能力和丰富经验帮助客户实现在采煤和经济指标上的需求，竭尽全力为提供全面高效的综采成套解决方案。

2.1概况

联合采煤机组在结构上以工作面综采成套设备（采煤机、刮板输送机、液压支架）为核心，连带相关的顺槽辅助设备（转载机、破碎机、皮带机尾自移装置、设备列车及车载设备等）。通过中央控制室内中央控制系统实现整个全套综采设备的数据通讯、集中监控和管理，构建了一个本质安全的“一体化”和“自动化”的联合采煤机组。

类别项目设计目标标准配置MZ50年产量：30-50万吨工作面长度：100-200m煤层厚度：0.95-1.5m采煤机：MG100/245-BW刮板输送机：SGZ630/220液压支架：ZY3000/08/18MZ100年产量：50-100万吨工作面长度：100-200m煤层厚度：1.6-3.0m采煤机：MG170/411-WD刮板输送机：SGZ630/264液压支架：ZY5000/14/32MZ200年产量：100-200万吨工作面长度：150-200m煤层厚度：2.2-3.5m采煤机：MG300/710-WD刮板输送机：SGZ764/630液压支架：ZY6000/20/40MZ300年产量：200-300万吨工作面长度：200-250m煤层厚度：2.3-3.8m采煤机：MG500/1180-WD刮板输送机：SGZ900/1050液压支架：ZY6000/20/40MZ400年产量：200-400万吨工作面长度:200-250m煤层厚度：2.7-4.5m采煤机：MG650/1720-WD刮板输送机：SGZ1000/1400液压支架：ZY9000/24/502.2采煤机组型谱自动化极限化综采发展方向一体化2.3发展方向无人化采煤机组

联合采煤机组“一体化”设计主要考虑的设计原则包含了：生产能力匹配原则、几何结构匹配原则、工作性能匹配原则、使用寿命匹配原则、地质条件匹配原则、开采工艺匹配原则。联合采煤机组一体化设计设备配套方案地质条件成套设备数据库自动化程度开采工艺几何关系使用性能生产能力使用寿命存入计算发展方向一：一体化发展方向二：自动化

主要通过中央控制系统与支架电液控制系统实现成套设备的远程集中监控与自动采煤工艺控制功能：“远程”控制和“本地”控制。控制功能主要实现：程序启停、采煤自动化、性能协调、复杂工况监控等。监视与显示功能：实现参数监控与图像监测，文字、动画、视频显示。通讯与闭锁功能：通过扩音电话实现工作面内、工作面与顺槽皮带、工作面与地面调度室通话，出现紧急情况的通过闭锁停设备。保护与诊断功能：设备启停车报警、传感器超限报警、闭锁报警、故障报警、过载极限工况自动保护、报警设备故障诊断。发展方向二：自动化

自主开发综合自动化控制系统，保证机组具有高安全、高效率、高自动化、高可靠性及少人化特点。复杂工况监控技术:冒顶检测：基于传感器融合技术对冒顶工况进行实时判断。底板起伏:对长壁工作面煤层底板起伏变化状态进行有效的监测.俯仰调节:针对啃底与飘刀情况，通过在采煤机机身上的传感器对机身倾角进行监测，及时调节采煤机滚筒下一刀的卧底量，从而达到对啃底与飘刀工况进行修正。发展方向二：自动化

自主开发综合自动化控制系统，保证机组具有高安全、高效率、高自动化、高可靠性及少人化特点。发展方向三：极限化薄煤层采煤机

400B系列采煤机是在德国EDW系列基础上优化改进而形成的产品。在整机布局、技术参数、设备形成、自动化程度等方面具有明显的优势。该产品定位在：1）整体布局采用机身爬底板方式。最小可满足0.7米煤层的需求。2）最大程度适应底板起伏变化的要求。3）适应采煤机俯仰调节要求。4）远程遥控，适应自动化开采工艺要求，减轻工人劳动强度。5）远程视频监控系统刨煤机组BH38/2×400型刨煤机适用薄煤层开采，性能参数如下：输送能力：1000t/h设计长度：250m装机功率：800kW刨链规格：38×137发展方向三：极限化技术呈现出两大特点：装机功率越来越大，以德国为代表，80年代中期最大功率也只有500kW，目前已达到800～1600kW，其体积向着紧凑型方向发展，可靠性更高，自动化控制程度更高。目前刨煤机的技术水平已发展到了采高0.6～3m，截深最大可达350mm，可刨煤硬度f=4，刨速最高可达3m/s，刨链达φ48mm，装机功率最大可达2×1000kW，铺设长度达350m。适用范围不断扩大，刨煤机不但用于采煤，还用于开采油母页岩等其他有用矿物，并取得较好的效果。

最高发展方向:无人化采煤机组

“无人化”工作面是自动化技术发展的最高程度，工人不需出现在回采工作面内,在工作面以外的地点操作和控制综采设备,自动完成工作面内的采装煤、运煤、支护等各项工序。“无人化”工作面需要不同领域技术的交叉和融合。机组自动化关键技术分解

掘进机装备

三一掘进机机从2004年第一台掘进机下线至今，共生产销售2800余台掘进机，2011年销售700多台；掘进机质量水平的中国第一，力争实现世界第一。掘进技术的领跑者，引导行业的技术潮流。三一掘进机成为“适用、高效、人性”的代名词。3.1三一掘进机产品定位3.2掘进机产品型谱高截割效率掘进机高可靠性和稳定性掘进机智能化、自动化掘进机发展方向重型化和大功率掘进机个性化定制（特殊掘进机）多功能一体机硬岩钻装机3.3掘进机发展方向高效除尘人性化随着矿井产量的增长及巷道断面的不断扩大，掘进机重型化、截割大功率化是一个必然的趋势。

2005年12月，EBZ200H悬臂式掘进机在沈阳在三一产业园下线，标志着三一重装在国内率先进入到全岩领域。之后，又陆续推出了EBZ318（H），使之形成系列，在横轴式掘进机领域三一重装处于起步阶段，相继推出EBH360、EBH418。EBH418岩巷掘进机EBH360岩巷掘进机EBZ318H岩巷掘进机发展方向一：重型化和大功率高效的截割效率是掘进机关键性能指标，也是客户重点关注要求的性能。采用自主开发的截割头优化设计软件，改善截齿受力；采用大惯量小直径截割头，破岩过断层能力强；专利的截齿设计，合金头周围镶嵌合金柱，提高截齿的寿命。优化设计软件专利截齿发展方向二：高截割效率掘进机在巷道中工作，维修工作相对较困难，且设备停机维修影响巷道进尺，因此掘进机可靠性至关重要。一方面注重提高零部件的可靠性；另一方面完善过载保护、机组运行状态检测、故障自动诊断等功能。发展方向三：高可靠性和稳定性故障自动诊断截面高可靠性的结构件现代掘进机最重要的发展方向是智能化、自动化。国家设立了863计划重点研究煤巷悬臂式掘进装备可视化远程监控等技术。三一掘进机升级换代机采用智能化技术：（1）掘进机远程遥控技术；（2）断面成型显示；（3）故障专家诊断系统。发展方向四：掘进机智能化、自动化断面成型显示故障专家诊断系统遥控操作特殊巷道的个性化掘进机成为掘进机的一个重要发展方向，例如窄、矮型掘进机、大坡度掘进机等实现未来特殊巷道、特殊工况机械掘进，例如三一的EBZ132CZ窄机身、EBZ260大坡度等。EBZ260大坡度EBZ132CZ窄机身发展方向五：个性化定制掘锚一体机掘钻一体机随着巷道掘进技术发展，掘进机不单单具有掘进功能，开始与其他功能复合，实现一机多用。例如：掘进+支护、掘进+架棚、掘进+掘钻、掘进+锚护等，掘进机正在朝着多功能一体化发展。三一掘锚一体机、超前支护机已在兖州、永城等地下井使用。发展方向六：多功能一体机

配套的长压短抽风幕式除尘系统，其总除尘效率≥95%，呼吸性粉尘的除尘效率≥75%，矿工在工作区域可不戴器口罩工作。彻底解决了全岩巷道掘进时粉尘大、无法工作的难题，有效地保障了掘进工作面矿工的身体健康。长压短式除尘系统发展方向七：高效除尘技术掘进机人性化设计是未来掘进机发展趋势，涵盖人员舒适性、安全性、维修保养方便性等方便。发展方向八：人性化行业首创矿用防尘供吸系统—保证人员舒适、安全集中润滑系统—维护保养方便遥控操作—方便、安全声光语音报警器—生动、清晰

硬岩钻装机是针对我国全岩且窄小的巷道快速掘进问题提出的一个全新解决方案，该机小巧，集钻、装于一体实现了一机多用功能，替代人工打炮眼及装矸石的落后工艺，提高巷道的开拓速度。发展方向九：硬岩钻装机单臂钻装机双臂钻装机分类新型谱特点及趋势横轴掘进机EB