关于煤矿综机现状与发展趋势的研究

关于煤矿综机现状与发展趋势的研究中国煤矿综合机械化，经过几十年的发展已有长足进步。就综合机械化的水平看，总体上已赶上或达到国际上上世纪九十年代初的水平。有些技术，如综采放顶煤开采技术还处于国际领先水平。目前，中国煤机自主开发、自主设计和制造的煤矿机电装备已经广泛地在中国各类煤矿中使用，成为中国煤矿工业技术装备的主体。同时，也在引进国外先进的技术和装备，这些都成为中国煤矿安全生产和高产高效矿井的建设提供了可靠的保证。一、中国煤矿综机发展现状1.1中国自主开发的综机装备1.1.1采煤机上世纪八十年代，中国引进了德国、英国等采煤机生产技术，经过了技贸结合，合作生产到自主研制开发等几个阶段，中国的煤机设计和制造部门已经能够自主制造适应中国不同的煤层条件的滚筒式采煤机系列产品，并在九十年代中期初步完成了主导机型由液压牵引采煤机向电牵引采煤机升级换型的工作。目前，中国煤机企业不仅能生产中、小功率的液压牵引采煤机（如MG-200、MG-375、AM500等）而且，能够设计和制造出总装机功率在800～1200KW的各种型式的MG、MGTY、MWG系列电牵引采煤机。2000年兖矿集团东滩矿使用了国产MGTY400/920-3.3D型电牵引采煤机和国产的ZFS6500/17.5/35型放顶煤支架和SGZ960/750型重型刮板运输机，SZZ-100/44型带式输送机配套设备，取得了年生产原煤512.6万吨，工作面效率达到246.2吨/工的优异成绩。1.1.2刮板运输机1964年，中国自行设计和制造的第一台SGW-44型圆环链可弯曲刮板运输机，实现了工作面连续运输。七十年代，由于煤矿大力发展机械化采煤的需要，促进了煤机企业投入更大力量研究新型的刮板运输机，先后开发出SGW-150、180、250等产品。八十年代和九十年代，中国煤机行业吸收了国外先进设计思想和工艺，不断提高刮板运输机的技术水平，特别是“八五一条龙”项目的实施，在国家经贸委和原煤炭工业部的支持下，以技贸结合的方式，引进了JOY公司刮板运输机的设计与制造技术，并以此为核心，对企业进行技术改造，实现了中国刮板运输机的设计和制造水平的快速发展，大幅度提升了中国刮板运输机产品的技术含量和可靠性。目前中国煤机行业已经能够制造：功率从40KW到1400KW、槽宽由630至1200mm，小时运量由100至2500吨，铺设长度由80至300m，中部槽过煤量由60至800万吨的各种型号的刮板运输机。特别是张家口煤机制造公司、西北奔牛集团公司（原西北煤机一厂）研制的SGZ系列重型刮板运输机，最大装机功率已达1400KW，小时运量可达4000吨，铺设长度可达300m，中部槽的过煤量可达800万吨以上，槽宽达1200mm，其主要技术指标已达到和接近国际先进水平。西北奔牛集团公司生产的SGZ1000/1200和SGZ1200/1400重刮板运输机，2002年元月在兖州兴隆庄矿4326综放工作面分别作为前、后部刮板运输机，取得了最高日产24047吨，最高月产631668吨，平均月产570532吨，平均工效313T/工的好成绩，满足年产600万吨工作面对刮板运输机的要求。1.1.3液压支架中国煤机行业从六十年代末开始进行液压支架的研究和开发工作。七十年代，在原国务院领导同志关于“引进、消化、吸收、提高”方针的指导下，和科研院所一起，共同研究国外液压支架的设计与制造技术，并结合中国煤层地质条件的复杂性和多样性，和煤矿企业一起，先后研制了：适用于中厚煤层开采的ZY、QY系列产品；适用于坚硬顶板的ZZ系列支架。随着放顶煤技术在煤矿推广应用，郑州煤机厂、北京煤机厂和煤科总院北京开采所、太原分院及其他科研单位，又共同研制和开发了ZFS、ZFD系列放顶液压支架产品；为适应厚煤层分层开采的实际需要，研制和开发了出ZZP、ZZPL、ZYP系列铺网支架等产品。目前，以郑州煤机厂、北京开采所、太原分院和北京煤机厂为主要设计和制造力量的液压支架的科研和制造企业已经能够根据中国煤矿企业的需要，设计和生产出支撑高度0.6~5m，工作阻力为1200-10000KN，工作面倾角在30°～45°以下，移架速度在12～16s范围内的各种掩护式、支撑掩护式、放顶煤和铺网液压支架。目前，国产液压支架在中国煤矿综采工作面液压支架总量的比例已达94%。1.1.4皮带运输机中国生产制造的皮带运输机的品种和类型比较多，它不仅应用于煤矿和其他矿山企业，同时也广泛应用于码头、电厂、冶金企业等。“八五”期间，由于国家一条龙“日产万吨综采设备”项目的实施，不仅引进了相应的设计技术，煤机企业进行了重大的技术改造，使中国皮带运输机的设计理论和制造技术都有了长足的进步。先后研制出了大倾角长距离、多点驱动的带式输送机和高产高效工作面顺槽伸缩式带式输送机等系列产品，同时在许多关键技术环节上取得了突破。如研制出多种形式的软启动技术、PLC可编程的电控装置，带可调速型液力耦合器的行星运输减速器及带速、温度、跑偏、烟雾、洒水等参数的保护装置等。目前，中国能够自主设计和制造：运距～4000m；带宽：500～1400mm；带速2～4m/s；运量：400～2500吨/时；倾角：～25°；装机功率：～1500KW的各种类型的井下及地面运输的皮带运输机。1.1.5工作面供电中国煤矿井下工作面供电电压经历了380V、660V、1140V的三个发展阶段，而且目前，中国绝大多数煤矿井下工作面的供电电压仍然是1140V，并因此而配备了工作面供电设施和相应的装备，如移动变电站，高、低压开关电缆等。随着采煤机械化技术的发展，综采工作面设备装机容量的提高，1140V的供电电压和相应的供、配电设备已经不能满足高产高效综采工作面的要求。“八五”期间，中国开始了“井下采区3300伏供电系统”项目的研究工作，并取得了初步发展。1998年，国产的井下3300V采区供电系统装备在晋城古书院矿进行工业性试验，获得比较满意的效果，同时，也暴露出不少问题，但经煤矿及科研、制造单位共同努力下，到2003年已得到解决，当前采用3300V的供电系统已经成熟。1.2.引进的主要技术与装备情况90年代以后，瞄准世界最新综采技术与装备，结合我国的几个主要矿区的煤层赋存条件，先后在兖州矿区、晋城矿区、大同矿区，特别是神东矿区，引进有JOY及DBT等国际著名公司的大功率、高可靠性采煤机及液压支架、刮板运输机等单机或成套综采设备，并都产生了明显技术、经济效果。尤以神东矿区最为突出，现以该矿区为重点进行阐述。1.2.1技术经济指标创国内最高水平自1997年以来，神东公司先后建成行业特级高产高效矿井7个。一井一面综采矿井四个，综采工作面所使用的采煤机、液压支架、刮板运输机、转载机、破碎机、胶带输送机等配套泵站、电控等全部引进美国JOY公司和德国DBT公司的最新产品。2001年，四支综采队平均单产585.78万吨，平均工效455.088吨/工，其中大柳塔煤矿，一综一连（连续采煤机）全年生产原煤934.59万吨，全员工效114.22吨/工。1999年以来，刷新了煤炭行业七次新记录。即：每年煤炭产量递增1000万吨（1999年产原煤4770万吨），发展速度世界领先；大柳塔煤矿一井一面生产原煤934万吨，在同类矿井中生产能力最大，世界领先；大柳塔煤矿综采工作面年产803万吨，世界领先；榆家梁煤矿不到10个月建成年产800万吨矿井，建井速度世界领先；榆家梁煤矿吨煤投资49.35元，建设特大型矿井投资最少，世界领先；矿区主要生产矿井全部采用综合自动化控制技术，世界领先；百万吨死亡率0.026，安全生产国内领先，国际先进。这些技术经济效果的取得是与引进国外先进综机技术与设备分不开的。1.2.2“神东”公司引进的综机主要技术与设备1.2.2.1电牵引采煤机生产厂家：美国“JOY”公司规格型号：6LS3，6LS5先以6LS5型的主要技术参数及特征说明如下：（1）采煤机使用条件：工作面采高：2.5-5m煤层综合强度（MPa）：可切割1400Kg/cm2的岩层（即F14）（2）滚筒速度：15.3m/min（3）生产能力：3480t/h（4）采机尺寸及重量摇臂水平对两滚筒中心距：1315mm过煤高度：1070mm机体高度：1943mm总重：75t（5）最大滚筒高度直径：Φ2.5m（6）总功率：1430KW（7）牵引力：617KW(8)有效截深：865mm（9）截割部及滚筒寿命可达：500万吨（10）牵引速度：V=15m/min(11)具有位置和速度的监控设备1.2.2.2刮板运输机生产厂家：德国“DBT”公司及美国JOY公司规格型号：2×700KW其主要技术参数及特征如下：（1）运输能力：2500t/h（2）装机功率：1400KW（3）总长度：255m（4）总重量：约530t（5）刮板类型：中双链42×146mm（6）链速：1.28m/s（7）链破断力：2300KN（8）中部槽板尺寸：铸造槽帮钢尺寸L×W×H=1756×1000(内边)×341mm（JOY）=1756×1132×284mm(DBT)(9)中板厚度：δ40mm(10)链及刮板寿命：300–600万吨溜槽及中板过煤量：800万吨（11）具有软启动系统和自动张紧装置。1.2.2.3刮板转载机型式：300KW、200KW、250KW、315KW。现以德国315KW为例，其主要技术参数和技术特征如下：（1）运输能力：3000t/h（2）装机功率：315KW（3）总长度：30m（4）溜槽尺寸：L×W×H=1500×1332×284mm中板厚度：δ40mm（5）链和链板型式：中双链34×126mm（6）链速：1.32m/s（7）链破断力：1450KN1.2.2.4破碎机型式：3.15KW(美国JOY及德国DBT)（1）破碎方式：冲击式（2）最大破碎能力：3300t/h（3）总功率：315KW（4）最大入料尺寸：1500×1500×Xmm（5）最大物料硬度：2000kg/cm2（F20）1.2.2.5顺槽胶带输送机有：3×315型澳大利亚ACE公司、2×400型英国FSW公司、3×315型美国LAD公司及BLT1400-3.5/3×375美国LAD公司。以BLT1400-3.5/3×375型为例的主要技术参数和特征如下：（1）运输能力：2500t/h（2）带宽：1400mm（3）带速：V=3.5m/s（4）总功率：1125KW（5）总长度：1600×3=4800m（6）胶带：a.宽度：1400mmb.横向抗拉强度：平均1930KN/m2，最小1800KN/m2。c.径向抗拉强度：平均630KN/m2，最小350KN/m2。d.骨架结构：PVC固体编制结构带1+1mm。整体PVC覆盖曾，上盖阻燃橡胶层。e.总厚度：16.5mm，其中带体厚度11mm。（7）主要部件寿命：10年。1.2.2.6液压支架有：德国DBT公司产WS1.7型、2×3716KN型、2×4319KN型；美国JOY公司产2/7625KN型、2/8670KN型。现以德国DBT公司产2×4319KN液压支架为例，其主要技术参数和技术特征如下：（1）型式：两柱掩护式。（2）型号：2×4319KN（3）使用数量：1500架（可布置262.5m，实际使用144架，即252m）（4）支护范围：2400~5000mm（5）工作高度：4500mm（6）中心距：1750mm（7）工作阻力：8638KN（46.2MPa）（8）初撑力：5880KN（31.5MPa,等于工作阻力的68%）（9）立柱：双伸缩，大缸直径φ345mm（10）底座：刚性（11）顶梁：带护帮板（可挑平）的正体顶梁（12）侧护板：顶梁及掩护侧护板一侧液压操作可活动，而另一侧为焊接死侧护板，后连杆侧护板两侧全为焊接死侧护板，后连杆间隙有密封板密封。（13）推移装置：反向安装推移千斤顶，行程900mm，截深（步距）865mm，缸径φ150mm，杆径φ100mm，推力31.5t，拉架力56.8t（14）支护强度：106.5t/m2。（15）带抬底座千斤顶，缸径φ110。（16）支架控制：带采煤