煤矿现代化技术装备

现代化煤矿技术装备内容采煤机械支护设备掘进机械带式输送机高效辅助运输提升设备一、2015年煤炭科技发展的目标1.科技进步成为煤炭经济增长的主导因素，大中型煤炭企业的科技进步贡献率达到60％。2.机电一体化技术、信息技术、新材料、新工艺等高新技术在煤矿得到普遍应用。大型矿井实现高效、安全、集约生产，并建成一些综采自动化工作面。安全状况实现根本好转，大中型煤矿重大灾害事故得到控制，百万吨死亡率降到0.5以下。大型露天煤矿的技术水平达到相同条件的国际水平。概述3.通过技术攻关、配套和技术改造，形成以煤炭生产与煤炭综合利用、多种经营并举的区域产业布局；建成一批矿井生产、选煤、焦化、发电、建材及矿物综合利用一条龙的现代化大中型煤矿。二、高效、安全的现代化矿井技术1.具有年产600万t能力的综采工作面（2005年国家发改委的国家重大技术装备研制专项）2.年进8000～10000m的煤巷快速掘进成套技术3.年提升700万t能力的自动控制矿井提升系统4.实现全矿生产人员减少到1500～1800人，生产人员工效达到18～20t/工，基本无伤亡事故的目标5.可靠、经济、适用的辅助运输技术6.设备工况监测与故障诊断技术7.顺槽集中控制技术年产600万t综采工作面的配套技术：(1)年产600万吨综采工作面总体配套技术研究年产600万吨厚煤层综采生产系统总体优化设计设备总体配套设计和单项设备总体技术参数研究高产高效综采工作面地质保障技术措施综采成套设备地面组装试验和井下工业性试验主要技术指标4～6m煤层一次采全高工作面年生产能力达到600万吨以上工业性试验连续三个月产量不低于150万吨(2)重型刮板输送、转载和破碎设备研制主要研究内容运量3500t/h的高可靠性重型刮板输送机、转载机、破碎机总体被套设计；主要技术指标总装机功率为3×（700～850）kW，小时运输量3500t/h铺设长度250～350m整机过煤量大于800万t(3)大运力长距离顺槽带式输送设备研制主要技术指标带式输送机总功率：（3～5）×300～600）kW带式输送机最大运距：6km带式输送机运力3000～5000t/h实现综采工作面顺槽计算机集中监测监控高效、安全的现代化矿井技术2.可靠、经济、适用的辅助运输技术针对辅助运输目前存在的运输环节多、设备可靠性差、效率低和安全隐患多等问题，在调查研究现有设备的基础上，进行完善、提高和合理的组合配套，形成可靠、经济、适用的辅助运输技术，使其成为具有承载能力大、爬坡能力强、运行速度快、制动性能好、低污染的辅助运输设备。3.年提升700万t能力的交流提升机变频调速控制系统针对目前交流提升机采用串联电阻进行加减速控制的工作方式和运行中存在的问题，采用自适应控制理论，研制能实现精确的转矩控制和快速的动态反应，达到快速平稳的起动、制动、准确停车和平滑连续调速，以及四象限运行的变频调速控制系统。高效、安全的现代化矿井技术4.设备工况监测与故障诊断技术采用计算机技术、传感器技术，对采煤机、输送机、液压支架等工作面设备进行工况监测，以及对机械传动系统、电气控制和驱动系统等故障进行判别和诊断，并研究多传感器融合技术、复杂故障专家诊断系统、设备故障预报及维修管理专家系统等，实现对工作面设备的自动监测控制和故障诊断。高效、安全的现代化矿井技术5.顺槽集中控制技术采用计算机控制技术、通讯技术和抗干扰技术，通过控制中心实现对采煤机、输送机、破碎机的开停，采煤机沿煤层切割，液压支架的升、降、移，以及采煤机、输送机、液压支架的闭环控制和协调控制，达到工作面自动化生产和矿井生产可视化管理的目标。高效、安全的现代化矿井技术1.1国外采煤机发展情况1）电牵引、大功率方向发展。最大装机功率达2390kW2）调速方式趋向交流变频调速。3）供电趋向中、高压供电。4）监控保护趋向智能化。5）控制趋向远程通讯和集中控制技术。1采煤机1.2国内采煤机发展情况1）电牵引研发及电牵引改进。代表产品：MG系列，开发的最大功率达2210kW2）三种调速方式a.交流变频调速b.电磁转差离合器调速c.开关磁阻调速（ＳＲＤ）3）运行工况监测及故障诊断1.3我国采煤机与国外技术的差距及发展国内在电牵引采煤机的工况在线监测、故障诊断及预报、信号传输与采煤机自动控制、传感器件等智能化技术与国外相比还有较大的差距。因而国内电牵引采煤机智能化程度低、设备可靠性、安全性和可维护性较差,针对国内电牵引采煤机存在的差距,今后国内电牵引采煤机的主要研究内容如下:1)进一步完善和提高交流变频调速牵引系统的可靠性。重点完善和提高系统装置的抗震、散热和防潮等性能。2)研究可靠的微机电气控制系统。重点提高采煤机电控系统的抗干扰、抗热效应的能力。3)开发或增强电控系统的监控功能。重点研究故障诊断与专家系统、工况监测、显示与信息传输系统、工作面采煤机自动运行控制系统、自适应变频电路的漏电检测与保护技术、摇臂自动调高系统等。4)开发可四象限运行的矿用交流变频调速装置,使采煤机能适应较大倾角煤层开采的需要。5)开发装机功率更大的采煤机,如截割电机功率900kＷ、总装机功率1800ｋＷ的电牵引采煤机。6)电器件小型化的研究。由于功率的增大,电动机、变压器、变频器等设备的体积也相应增大,为满足整机结构布置紧凑的要求,必须研究设备小型化的技术途径。MG900/2210-WD型交流电牵引采煤机1.多电机横向布置，框架式结构，三段机身组成，无底托架。2.直摇臂，左右可互换，左右牵引部对称。3.二台交流电动机牵引，“一拖一”。4.四象限运行。5.水冷变频器，技术领先，可靠性高，体积小。6.PLC控制，全中文液晶显示系统。西安煤矿机械厂据鸡西煤矿机械有限公司总工程师祁恒军介绍：这台我国自主研发的世界上装机功率最大的采煤机，在设计制造上实现四大突破：一是实现了装机功率最大，二是实现了自动调高，三是实现了远程监控，四是实现“三机”联动。采煤机由大同以两千万元购进，参加2005年10月23日在北京举行的国际采矿机械设备博览会，运往山西投入生产运行。装机功率2040kW，采掘高度2.8～6m，日产原煤2万t。鸡西煤矿机械厂2液压支架2.1国内液压支架现状中国煤机行业从20世纪60年代末开始液压支架的研究和开发工作。70年代，我国从英国、德国、波兰和前苏联等国家引进数十套液压支架，经过使用、仿制和总结经验，到20世纪80年代我国液压支架的研制和应用获得了迅速的发展，相继研制和生产了TD系列、ZY系列和ZZ系列等20多种不同规格的液压支架。目前，在国内大、中型矿井中，条件合适的煤层均采用液压支架进行综合机械化开采。2.1国内液压支架现状2.1国内液压支架现状液压支架的科研和制造企业已能根据中国煤矿企业的需要，设计和生产支撑高度0.6～6.5m、工作阻力为1200～15000kN、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。向印度、俄罗斯、土耳其等国出口了掩护式、支撑掩护式及过渡、端头高位放顶煤支架等。2.1国内液压支架现状■HighSupportCapacity高支护能力■HighLoadDensity高支护强度■HighCanopyTipLoad大的顶梁梁端支护力■FastCycleTime快速移架循环时间■LowBasePressure低底座比压■OptimalLemniscateCurve(Tip-to-FaceDistance)最优化的四连杆曲线(梁端距保持常数)■ShieldStability/支架的稳定性(especiallyininclinedandhighseamoperations尤其在倾斜和厚煤层生产中)对液压支架的主要要求(1)液压支架的结构型式继续向简化结构、提高可靠性的方向发展一般选用掩护式、支撑掩护式液压支架，且多采用整体顶梁和两柱掩护式液压支架，以利于简化电液控制系统，增强电液控制系统的可靠性。液压支架的支护范围逐步加大，目前支撑高度已增加到5～6.2m，不断扩大一次采全高的范围。放顶煤支架除向四柱式的方向发展，根据其适用条件的不同，将继续发展多种结构形式的放顶煤支架；综采的适用范围将不断扩大，薄煤层支架、大倾角支架等不同用途的支架将不断发展新结构；适用端头支护的技术发展，特别是铺网支护下新型端头支架和过渡支架等特殊支架也将有较大的发展。2.2液压支架的发展趋势(2)支护强度和工作阻力不断加大支护强度一般为800～950kN/m2，最大达到1100kN/m2。工作阻力一般为6000～8000kN，最高已达到15000kN。支护强度和工作阻力加大，有利于液压支架适应地质条件的变化，减少机械事故的发生和延长支架的使用寿命。2.2液压支架的发展趋势(3)液压支架的宽度已由1.5m增加到1.75m，且已有2m的架型宽度增加，主要解决液压支架支撑高度增加和工作阻力加大后的稳定性问题，以防支架倾倒，同时还可减少电液控制装置的数量。2.2液压支架的发展趋势(4)液压支架的结构设计更加合理，钢材选用趋向于多用高强度钢材国外液压支架的结构件选材已普遍使用优质板，其屈服强度σs=700～1100MPa。液压支架样架耐久性加载试验项目达到15～18项，加载循环总量已超30000次，液压支架整架重量相对较轻，使用寿命可达8～12年。2.2液压支架的发展趋势(5)液压支架的供液系统，正向高压、大流量方向发展为了适应综采工作面快速移架、推溜的需要，泵站供液压力普遍提高到31.5～40MPa，总流量已加大到350～500L/min。运输巷内采用大管径多路供回液管路，工作面内采用双线环形供回液系统。液压系统采用大通道、高压大流量液压元件。2.2液压支架的发展趋势(6)液压支架的控制系统，朝扩大电液控制系统的应用功能和提高电液控制系统的可靠性以及延长电液控制系统使用寿命的方向发展电液控制系统已普遍实现了液压支架双向邻架自动顺序控制和成组顺序控制，有的电液控制系统还具有按照采煤机运行方向和位置，实现全工作面液压支架自动控制的功能。移架速度大大提高，一般为6～8s/架。电液控制系统的可靠性正在加强，机械故障很低，使用寿命已达到5年以上，正向8～10年发展。2.2液压支架的发展趋势(7)液压支架的设计，将综合应用有限元法、CAD和CAM现代技术，能够在很短的时间内提供最佳设计方案。同时采用三维CAD软件直接在计算机上看到液压支架产品的三维图像，观察液压支架与采煤机、刮板输送机之间的相互配合及人机配合关系，使液压支架的设计更加趋于合理。2.2液压支架的发展趋势WestfalenMine矿Germany1981年6.0mshieldheightShendongCoal/神东公司中国2004年5.5mshieldheight2.2液压支架的发展趋势3掘进机3.1国外掘进机械发展情况1)向大功率、重型化的方向发展。截割功率达220kW，机重达70t。2)重视对提高截割能力的研究。达100MPa3)实现自动控制和工况监测。3.2国内掘进机械发展情况1)掘进机的机型从轻型发展到了中、重型,使掘进机的适用范围产生了很大的变化。截割功率达160kW,机重达53t2)我国掘进机产品已有煤岩和半煤岩两大系列、十多个品种,其技术性能有明显提高，具有良好的性价比。3.3我国掘进机与国外技术的差距及发展1.与先进的采煤国相比的主要差距：1）可靠性、开机率低2）基础研究方面比较薄弱3）掘进配套作业方面较差为了尽快缩短与国外先进技术的差距,必须针对上述不足之处加大投入力度,综合起来主要有以下4个方面:3.3我国掘进机与国外技术的差距及发展1)发展巷道快速掘进技术。2)进一步提高掘进机的截割能力。3)推进机电一体化技术。4)开展对重要元部件的研究。4带式输送机4.1国外带式输送机的现状和发展趋势1)向大型化和高速化方向发展。带速达8m/s，带宽达2m，单机长度达16km,单机功率达1100kW,带强达ST7300。2)不断完善驱动技术。3)开展动态分析研究。4)