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1煤炭生产和采掘设备发展新技术（二）黑龙江科技学院机械工程学院刘春生2008.4.172采掘机械机电控制技术煤炭发展重点热点采掘机械的发展历程、趋势安全高效综采设备及控制技术综掘设备及控制技术3采煤机械发展机械化采煤开始于20世纪40年代，英国和原苏联相继研制出了链式采煤机。德国则同时研制出了刨煤机。20世纪50年代初期，英国和德国相继研制出了滚筒采煤机，但不能调高。——第一代滚筒式采煤机。生产出采煤机与可弯曲刮板输送机配套单体液压支柱，奠定了煤炭开采机械化的基础。另外，1954年英国研制成功了液压自移支架，从此采煤机械得以全面发展。二、采掘机械的发展历程、趋势4采煤机械发展20世纪60年代，英国、德国、法国和原苏联先后对采煤机截割滚筒的两项革命性改进：一是在工作中实现截煤滚筒调高；二是截煤滚筒改进成螺旋滚筒。这两项改进是滚筒式采煤机成为现代化采煤机械的基础。这种单摇臂滚筒可调高采煤机，扩大了采煤机的适用范围。——第二代采煤机。1964出现双滚筒采煤机，解决了工作面自开缺口问题。——第三代采煤机5采煤机械发展20世纪70年代以来，综合机械化得到进一步发展和提高，朝着大功率、遥控方向发展，其性能愈益完善。工况自动监测、故障诊断以及计算机数据处理和数显等先进的监控技术已经在采煤机上得到应用。1970年研制成功无链牵引采煤机和1976年出现电牵引采煤机——第四代采煤机。620世纪70年代是我国综合机械化采煤起步阶段20世纪70年代初期，煤炭科学研究院上海分院研制成为综采面配套的MD-150型双滚筒采煤机（上海冶矿厂制造），另一方面改进为普采配套的DY100、DY150型单滚筒采煤机（无锡采和辽源煤机厂共同制造），20世纪70年代中后期，鸡西煤矿机械厂制造出MLS3—170型双滚筒采煤机。720世纪80年代是我国采煤机发展的兴旺时期20世纪70年代后期，在我国总共引进143套综采成套设备中，世界主要采煤机生产国如英国，德国，法国，波兰，日本等等综采设备都进入了中国市场。以西安煤机厂为主仿制的EDW300—L（仿制型号MXA300）型采煤机。被列为国家“六五”科技攻关项目的MG300-W型采煤机（当时型号为ZGC300），由上海分院负责设计、试验，鸡西煤矿机械厂负责制造。同时，山西省与英国安德森公司达成引进AM500型采煤机生产图纸的协议，由太原矿山机器厂生产。自此，我国形成了大功率采煤机三足鼎立的局面。820世纪90年代是电牵引发展的时代进入20世纪90年代后，随着煤炭生产向集约化方向发展，电牵引采煤机的研制从20世纪80年代开始起步，20世纪90年代全面发展。电牵引的发展存在直流和交流两种技术途径，变频调速箱可以是机载或是非机载。进入20世纪90代后，交流变频调速技术在中厚煤层采煤机中推广使用，上海分院先后开发成功了MG200/500-WD，MG200/450-BWD，MG250/600-WD、MG400/920-WD和MG、450/1020-WD等采煤机。太原矿山机械厂在引进英国Electra1000直流电牵引全套技术的基础上，又开发出来了MG400/900-WD和MG250/600-WD型两种交流电牵引采煤机。9电牵引采煤机主导发展70年代中期，德国Eickhoff和美国JOY公司相继研制出最早的直流电牵引采煤机。80年代后期涌现了大量电牵引采煤机型，并出现了交流电牵引采煤机。90年代，随着现代科学技术的飞速发展，开发出集电子电力、微电子、信息管理以及计算机智能技术于一体的大功率电牵引采煤机。如美国的JOY公司的LS系列，英国的AndersonElectra系列，德国Eickhoff公司的EDW系列、SL系列。10支护设备发展20世纪50年代出现了单体液压支柱，1954年研制成功自移式支架；20世纪60年代液压支架不断完善；20世纪80年代强力液压支架出现，工作阻力达到15000kN；现在，适应多种地质条件的支架和特种支架已生产，液压支架电液控制和智能化。11掘进机械的发展1949年第一台悬臂式掘进机在匈牙利问世，经过50多年不断改进、发展的历程。现在世界上的掘进机使用已超过5000台。现有10多个国家、20多家公司和厂商从事悬臂式掘进机设计研究和制造。主要的国家是：奥地利、英国、德国、日本、苏联等。1.国外：欧洲国家普遍采用的悬臂式掘进机，是应广泛，但不能掘进支护平行作业；以美国和澳大利亚的连续采煤机和锚掘机组，可实现煤巷的连续掘进，掘进效率高。2.我国：主要以悬臂式掘进机为主，经历两个阶段：20世纪70年代引进消化和使用、研制；现在，自立开创和系列设计。122006年9月24日据统计，每年中国煤炭机械市场有700亿元份额，其中采掘机械占20％。然而，过去我国大型煤矿采掘设备一直依赖进口。近几年我国煤矿机电设备处于高速发展。如：三一重型装备有限公司不到三年时间，就推出掘钻一体机、全自动掘进机、连采机、傻瓜型掘进机及掘锚一体机等七种产品，均属国内首创。其中，全自动掘进机采用导航、数控和机器人技术，是世界第一台基于航天技术、能够自主定位的全自动掘进机，可实现无人驾驶、自动开采，达到国际一流水平。13采煤工作面尺寸不断加大:美国96年平均2575＊251m：澳大利亚1874＊192m：德国平均工作面长277m；美国的最长盘区5635m；德国的最长工作面354m；生产系统不断简化；出现了“一矿一面、一个采区、一条生产线”的高效集约化生产模式我国采煤机械设备总的发展目标1、矿井生产高度集中和大型化142、高技术的发展、应用采煤机：交流电牵引，2000kW以上；液压支架：电液控制和随动技术，6s/架；计算机和传感器：工况监测、故障诊断；光学远程传感器，雷达成象系统，激光光纤系统，自动导航系统，智能机器人；煤矿成为高度机械化、综合自动化的高技术专业岗位，安全条件显著改善。153、煤炭将转变为洁净、高效的能源先进的燃煤发电技术和先进的替代燃料系统：效率由33％提高到60％；成本降低10－20％；SO2、Nox和TSP排放量降低90％，CO2排放量降低45％；预测50年后终端几乎不用固体燃料，煤炭主要用来发电、合成液体和气体燃料164、露天开采技术将进一步发展采用大型设备：吊斗铲的最大斗容超过200m3,单斗铲、前装机、铲运机最大斗容超过50－80m3，自卸汽车最大载重量将达到300t以上；广泛采用机电一体化设备，自动控制技术和卫星定位系统及遥感系统等。175、煤矿总的发展趋势①优化合理的矿井总体设计②先进可靠的配套装备（设备重型化、自动化、智能化）③科学统筹的管理方法三者有机相结合，是大型集约化矿井的选择186、重点研究的六领域（十一五）(1)煤炭资源精细勘查与高效开采地质保障；(2)东部深厚冲积层下建井综合技术与装备；(3)高效集约化开采技术与机电一体化装备；(4)以矿井瓦斯灾害综合防治技术为重点的煤矿安全新技术与装备；(5)以“煤基液体燃料”和煤化工多联产为目标的新型煤转化技术；(6)煤炭高效分选洁净利用与矿区生态环境综合整治和废弃物处理利用技术；19(3)、高效集约化开采技术与机电一体化装备应用机电一体化、自动化和计算机智能化控制等高新技术，生产能力达到日产万t以上。主要设备包括：(量上已达到)新型电牵引多电机驱动采煤机，总功率1500～2000kW以上，装备了以微型电子计算机为核心的电控系统，采用先进的信息处理技术和传感技术，实现了机电一体化；液压支架普遍采用了微机电液智能化控制技术，工作阻力达8000～10000kN，移架速度达6～8s/架以上；20刮板输送机普遍采用可控起动和工况监测技术，采用交叉侧卸式机头、铸焊接整体溜槽，配备750kW以上大功率电动机，输送能力一般为2000～3000t/h，转载机装机功率最大已达到525kW，具备自移功能；胶带输送机普遍采用液粘差速或变频调速及多电机功率均衡驱动技术，输送能力达到2000～3500t/h，输送距离达到2000～4000m，胶带运行速度不断提高，驱动功率超过2000kW。为适应安全高效高强度开采，采煤工艺和生产系统不断改进和完善，工作面长度达到350m以上、走向长度达到4000m，煤层最大开采高度达到5.5m，最低开采高度仅0.6m,实现了一矿一面（或两面）的集中化生产模式(3)、高效集约化开采技术与机电一体化装备21重点研究开发年产800～1000万t厚煤层高效综采成套技术装备、年产能力100～200万t薄煤层高效综采技术装备。新型装备采用大功率传动技术、机电一体化技术及一系列先进结构，单机设备实现工况监测、故障在线诊断与预报、自动运行、信息储存和对外信息传输等功能；完成综采工作面自动化生产控制技术、网络化监测监控技术研究开发，总体达到国际九十年代末期同类产品先进技术水平。目标：(3)、高效集约化开采技术与机电一体化装备22生产能力达3000～4000t/h，能自动控制的综合机械化长壁开采技术与成套装备生产能力达1500～2500t/h，能自动控制的综合机械化短壁开采技术与成套装备煤巷掘进与锚杆支护一体化快速掘进技术与成套装备适应小块段、倾斜、急倾斜煤层机电一体化机械化开采的技术与装备用先进适用技术改造提升地方煤矿关键技术与装备。主要研究内容和关键技术：高强度、高效率机电一体化、自动化开采技术(3)、高效集约化开采技术与机电一体化装备23欢迎提出宝贵意见谢谢大家!