安全生产先进适用技术与产品报告

—1—附件2安全生产先进适用技术与产品指导目录（第一批）技术成果报告一、煤矿安全（一）采煤机无人化自动截割控制技术1.适用范围及推广前景本技术实现了采煤机的自动截割控制及采煤机的智能化与信息化，实现了煤矿全工作面自动化运行截割。在解放工人劳动强度、改善工作面工作环境以及对整个矿井自动化建设等方面具有良好的推广应用前景。2.技术内容（1）基本原理采用现代控制技术、总线技术、抗干扰技术、数据通讯技术，解决了采煤机在井下的位置定位、姿态定位、自动导航等涉及采煤机自动截割控制技术的关键技术问题。设计中充分考虑了硬件的模块化，变频器对总线的干扰及主进线高压动力对电控系统的干扰问题，使采煤机具有位置自主定位、姿态自主定位、远程控制、自动导航、自动切割等功能。实现了包括中部的直线自动化开采、自动完成机头、机尾的斜切进刀、割三角煤、清浮煤等全工作面自动化运行截割。—2—（2）关键技术描述关键技术一：采煤机记忆截割技术。手动操作割煤作为示范刀（或叫基准刀），控制系统采集、存储采煤机各位置下的方向、速度、左右摇臂高度等姿态信息；在自动运行模式下，采煤机根据记忆的工作参数自动割煤。传统的记忆截割技术要求工作面赋存条件基本不变，当煤层条件发生变化，需要手动干预。关键技术二：采煤机位置定位技术。对采煤机在工作面的位置，进行实时监测与分析。位置定位越精确，记忆曲线就越平滑，自动化割煤的精度就越高。关键技术三：采煤机姿态定位。对采煤机滚筒的高度、俯仰采角度、行走的方向及速度等姿态信息进行实时的监测、分析，并在姿态信息与位置信息之间建立一一对应的映射关系。关键技术四：通讯抗干扰。采煤工作面电力环境复杂，干扰源多，对采煤机进行远程监测和干预时，必须保证数据的有效性、可靠性、实时性。关键技术五：自动截割软件。一是实现了端头的自动斜切、割三角煤、清浮煤等割煤工艺；二是在人工干预时，实现了自动化割煤工序的有序进行以及各个割煤动作的自由切换；三是满足了不同工作面的不同割煤工艺对记忆截割软件的个性化要求。3.主要技术指标（1）采煤机截割高度控制最大误差：4mm。—3—（2）采煤机水平姿态检测最大误差：0.1°。（3）采煤机行走位置控制最大误差：32mm。（4）中央控制单元总响应时间：1s。（5）具有工作参数（包括位置、姿态、电压、电流等）的本地及远程监控功能。（6）具有故障检测、诊断、报警和自动保护功能。（7）具有“象限”自动控制、闭锁和自动保护功能。（8）可通过“菜单”方式，对多“象限”进行管理并可实现自由切换。（9）具有适应不同采煤工艺的记忆截割自动化割煤功能。4.典型案例及成效该技术在陕煤集团黄陵矿业公司一号矿的310工作面应用后，使得单班生产能力达到8刀以上，月生产能力突破25万吨，作业人员由9人减至1人。该设备的应用不仅减少了配套的国产装备，而且售价仅为国外同类产品的2/3，节约了设备成本。该技术的应用，将工人从危险的采场解放到相对安全的顺槽监控中心，提高了工人的安全系数；将工人从操作工变成巡检工，降低了工人的劳动强度、改善了作业环境，提高了原煤产量和煤炭资源回收率，减少了资源浪费，产生了良好的经济效益和社会效益。5.技术咨询联系方式技术信息咨询单位：西安煤矿机械有限公司—4—联系人：赵亦辉电话：[phone]地址：西安市东二环北段矿山路169号邮编：710032E-mail：[e-mail]（二）煤矿无人化智能开采技术1.适用范围及推广前景本技术适用于中厚煤层，且煤层赋存稳定、地质灾害条件较好的中大型、现代化矿井。本技术对改变工人操作习惯、改善工人劳动环境、提高综采生产效率、减少作业人员、降低工人劳动强度等具有重大意义。该技术在黄陵矿业集团有限公司、陕煤神南红柳林矿业公司、阳煤集团、淮南矿业张集矿等单位推广应用。2.技术内容（1）基本原理利用网络技术、自动化控制技术、通信技术、计算机技术、视频及传感技术，通过监控一体化软件平台来实现在地面（巷道）综合监控中心对综采设备的运行监测与远程干预控制，确保工作面割煤、推溜、移架、运输、消尘等智能化运行，最终达到智能化采煤作业的目的。（2）关键技术描述关键技术一：搭建高速网络通讯平台。采用有线和无线网络—5—相结合的通讯技术，为工作面移动设备数据传输提供了通道。关键技术二：综采可视化技术。通过视频监控系统传送工作面图像，操作人员根据煤层变化情况、滚筒截割情况、支架状态等信息，必要时对采煤机进行远程干预。关键技术三：采煤机与电液控制系统的整体协调控制技术。将采煤机的自动记忆截割、支架自动追机拉架和实时视频跟踪作为一个整体的控制工艺，实现整体协调、安全保护与可视化控制。关键技术四：远程人工干预与记忆截割相结合的采煤机控制技术。综采工作面工况复杂，只靠记忆截割显然无法远程开采，因此在可视化的基础上进行远程干预控制，最终达到常态化远程采煤。3.主要技术指标（1）采煤方式：地面一键启停、地面与监控中心远程控制、采场无人化。（2）地面采煤：生产常态化。（3）监控中心采煤：生产常态化。（4）工作面感知：数据+全景视频。（5）控制实时性：≤260ms。（6）传输系统：100Mbps工业以太网（有线+无线）。（7）实现了转载机与端头支架联动，超前支架远控系统，全工作面（中部+三角煤）自动化采煤程度。—6—（8）采场人数：1人。4.典型案例及成效该技术已在陕煤集团黄陵矿业有限公司一号煤矿回采了1001、1002两个工作面，累计推进长度3617米，完成原煤产量237万吨。并于2015年10月完成了中厚煤层智能化工作面的调试工作，达到了预期的设计目标，实现了在地面监控中心和顺槽监控中心常态化远程操控采煤作业。单班最大生产能力达到6刀半，月生产能力突破23万吨，实现了安全高效、稳定运行。5.技术咨询联系方式技术信息咨询单位：陕西陕煤黄陵矿业有限公司联系人：张玉良电话：[phone]地址：陕西省延安市黄陵县店头镇黄陵矿业集团技术中心邮编：727307E-mail：[e-mail]（三）分体式履带钻机及瓦斯抽采钻进技术1.适用范围及推广前景分体式履带钻机采用分体结构，工人可远离孔口和主机对钻孔施工过程进行控制，有效降低对操作人员人身安全及对钻机电器设备产生的危害；钻机具有外形尺寸小、井下移动灵活，仰俯角、方位角和水平开孔高度调节范围大，工艺适应范围广等特点，—7—适用于煤与瓦斯突出、中小型的复杂条件矿井本煤层、临近层瓦斯抽采钻孔施工。已在郑煤集团、淮北芦岭矿、淮北朱仙庄矿、山西西山煤电股份有限公司、黄陵矿业集团、义煤集团、永煤集团以及淮南矿业集团等企业应用，可满足不同煤矿条件下的施工需求，并带来可观的经济效益，具有良好的推广前景。2.技术内容（1）基本原理针对类似两淮矿区、西南矿区狭窄巷道和煤与突出煤层等复杂地质条件下本煤层、邻近层瓦斯抽采钻孔施工需求，结合全液压坑道钻机及钻进工艺方法的相关设计经验，经过中试研制了具有自主知识产权的新型履带钻机；并研究提出了针对软、中、硬煤层配套外平钻杆、螺旋钻杆和圆弧形三棱钻杆的三种快速钻进工艺技术方法，以适应高效、安全的瓦斯抽采工作。（2）关键技术描述关键技术一：设计了紧凑型多变幅钻机整机结构。钻机整机宽度为仅0.85m，井下机动灵活。主机水平开孔高度、主机与孔口距离、主机仰俯角度和方位角可进行大范围调整，适应顺层孔和穿层孔等多种钻探施工工艺，可实现巷道全断面施工。关键技术二：设计了具有丰富联动功能、保护回路的液压系统。联动功能在正常钻进及快速起下钻过程中可有效提高工作效—8—率；液压保护回路具有防掉钻保护和防卡钻保护功能，可有效提高钻进过程的安全系数，可靠性高。关键技术三：研制了一种新型顶部开放式复合夹持器，具有开口量大、开启压力小、突然断电时可自动夹紧钻具等优点。关键技术四：设计了针对软、中、硬煤层的三种快速钻进工艺技术方法，以适应高效、安全的瓦斯抽采和治理工作。3.主要技术指标（1）分体式履带钻机为两体三部分结构，由钻车、泵车和操纵台三部分组成，井下使用更加灵活和安全；钻机具有大扭矩（最大扭矩为4000Nm），高转速（最高转速为220r/min），俯仰角（-30°-+80°）、方位角和水平开孔高度（1.4-2.0m）可调范围大等特点。（2）钻机结构新颖、外形尺寸小，钻机宽度仅为0.85m。钻机采用紧凑型多变幅整机结构，具有主机水平开孔高度（1.25-2.25m）、主机与孔口距离、主机仰俯角度（0-±90°）、水平角度的大范围调整功能，可实现巷道全断面施工。钻机最大扭矩为4300Nm，具备在本煤层施工300m瓦斯抽采钻孔的能力。4.典型案例及成效钻机于2011年3月至2012年12月先后在郑煤集团、淮北矿业股份和山西西山煤电股份有限公司设备租赁分公司进行工业性试验，累计完成钻孔40.14万m，抽采瓦斯17040万m³。钻机于—9—2013年11月开始在黄陵矿业集团、义煤集团、永煤集团以及淮南矿业集团等多地进行工业性试验，并成功完成孔深117m的大仰角（87°）穿层孔施工，以及最大孔深104m（设计孔深80m）的软煤（煤层硬度系数f0.2）本煤层瓦斯抽采孔施工。5.技术咨询联系方式技术信息咨询单位：中煤科工集团西安研究院有限公司联系人：任亚平电话：[phone]地址：陕西省西安市高新区锦业一路82号邮编：710077E-mail：[e-mail]（四）煤矿采动区地面井瓦斯抽采成套技术1.适用范围及推广前景本技术适用于地形地貌相对平坦或沟谷坡度较缓的丘陵或平原区域；煤矿主采煤层上方无灾害性的承压含水层；煤层赋存状态良好、分布连续性好，单一开采煤层或煤层群条件矿区均可应用。工作面上隅角瓦斯浓度超限一直是制约煤矿产能提高的关键性难题，优化井下一面多巷及尾巷等通风系统的大势更使得这一问题凸显，本技术通过提高地面煤层气井的工程寿命，能有效降低工作面瓦斯涌出量大、超限治理压力大的难题，提高煤矿瓦—10—斯抽采量和抽采率，大幅度提高煤矿行业瓦斯治理和煤层气开发水平，符合国家“实现瓦斯零排放”和煤矿“建设绿色矿山”的发展方向，推广应用前景良好。2.技术内容（1）基本原理通过在采场地表施工钻井到煤层采动可能形成的覆岩裂隙带或煤层内，利用开采煤层对其邻近煤岩层的“卸压增透”物理效应，采用抗、让、避等不同防护技术保证钻井套管不被切断损毁，使用负压抽采技术将采区卸压瓦斯经由煤岩体的裂隙网络通道和钻井直接抽采到地表，以达到降低回采工作面瓦斯涌出量，缓解瓦斯超限压力和开发煤层气的目的。（2）关键技术描述关键技术一：采动区瓦斯资源量评估方法。根据目标矿区资料多寡程度选择特有的瓦斯资源量评估技术，为地面井开发有利区块选择以及地面井位置优选提供指导。关键技术二：地面井井位层位设计技术。分析地面井稳定性分布及采场瓦斯流动规律，选择最佳布井区域回避岩层移动对地面井的影响，进行不同条件下地面井井位层位设计。关键技术三：地面井高危破坏位置判识和局部防护技术。根据岩性分布及开采工艺特征，完成套管变形安全性分析，获得高危井段分布及其破坏类型，提出有针对性的防护措施与工艺。—11—关键技术四：地面井井型结构优化设计技术。根据岩层赋存以及岩层移动特征对地面井的分级深度、各级段钻井直径、护井水泥环等参数进行优化设计。3.主要技术指标（1）利用地面井井位层位设计技术提出地面井合理布井区域，设计施工的采动区地面井平均抽采流量不低于6000m3/d。（2）利用地面井井型结构优化设计技术提出合理的地面井结构，设计施工的采动区地面井有效抽采服务范围不低于300m，有效抽采成功率不低于80%。4.典型案例及成效在晋煤集团成庄矿、寺河矿、岳城矿等设计施工采动区地面井20口，均实现了地面井本煤层影响区和后续采空区连续抽采，抽采成功率80%以上。其中17口地面井随煤炭回采进入稳定抽采期。瓦斯纯量最高达3万m3/d（平均0.85万m3/d），瓦斯浓度最高达93%（平均75%左右），极大缓解了工作面的瓦斯治理压力，工作面瓦斯浓度平均降幅达30%，平均风排瓦