1、国内外现代化煤矿生产技术现状

1涂敏教授博士安徽理工大学电话:[phone](O);手机:[phone]E-mail:[e-mail]采矿新技术讲座2要求•本课程为考查课，32学时；•无教材，上课必须记录笔记；•每位同学撰写一篇读书报告，连同笔记本一起上交；•字数在5000字左右，A4纸，打印手写均可；•内容是煤矿开采新技术或巷道支护新技术方面；•读书报告第十五周周五交，由各班学习委员负责。3•世界主要采煤国家在20世纪70年代实现矿井大型化、生产集中化技改工程；•建设以大功率、高可靠性、长壁综采生产技术为核心的一矿一面（二面）安全高效矿井。•实现设备重型化、自动化及生产高度集中化。国外煤矿1、国内外现代化煤矿生产技术现状4我国92年把提高单产、单进作为主攻方向，大力发展煤矿机械化，单产、单进、采掘机械化大幅度提高.煤炭生产由增人、增面、增产，过渡到减人、减面、增产。新改扩建一批年产300万t－2000万t特大型矿井，集中化程度、管理水平、制造能力和技术水平有很大提高。涌现一批达到和超过世界先进水平特大型现代化矿井。国内煤矿5煤炭产量2007年，煤炭产量25.5亿吨，其中95％以上为井工开采。2008年，煤炭产量27.16亿吨，同比增加1.93亿吨，同比增长7.65%。2009年，全国煤炭产出30.5亿吨;2010年，全国煤炭产出32.5亿吨。全国建成安全高效矿井268处；到2010年底，千万吨级矿井40个；13个亿吨煤基地；采深大于1000m的矿井37座；全国17个行业进入煤炭行业。国内矿井建设6中国煤炭工业的机械化技术已经达到了国际先进水平；具备了设计、施工、装备及管理千万吨级矿井的能力；到2010年底，大型煤矿采掘机械化程度达到95%以上；中型煤矿达到80%以上；小型煤矿机械化、半机械化程度达到40%。机械化水平的发展研制成功年产600万-1000万吨厚煤层综采成套技术装备；研制成功年产150万-200万吨薄煤层自动化综采成套技术装备；研制成功年产100万吨以上短壁综采成套技术装备；研制成功巷道快速综掘成套技术装备等。7（1）煤炭总产量大幅提高。80年煤炭总产量6.25亿t，10年32.5亿t，提高5.2倍；（2）综合机械化程度明显提高。10年比1978年提高近20倍；机械装备国产化率明显提高，除大功率采煤机外，实现自给自足，煤机装备向智能化、高可靠性方向发展；（3）安全、高产、高效矿井明显增多。93年安全、高产、高效矿井12个，08年达268个，增长21.3倍。近10年来，煤矿开采技术与装备水平显著提高，研究开发成功3.5-7.0m厚煤层大采高综采技术、10m以上特厚煤层大采高综放开采技术、短壁机械化开采技术等，涌现了一批年产千万吨的矿井，形成了具有中国特色的现代化采煤技术与装备体系。我国煤矿现代化开采技术装备改革开放30年，我国煤矿开采技术与装备水平显著提高，主要表现在：78系列电牵引采煤机割煤高度0.8-7.0m、总装机功率238-2500kW、适应倾角0-60°系列产品，牵引速度能够超过20m/min，最大落煤能力6000t/h，实现机电一体化。研发液压支架支护高度0.5-7.2m、工作阻力2000-17000kN、架度2.05m、立柱缸径最大500mm、适应倾角0-60°等500多种架型。大运量高可靠性刮板输送机和转载机自主研发了槽宽630-1400mm、功率2×110kW-3×1500kW、运力500-4500t/h的12系列刮板输送机及转载机，满足了单一工作面年产60万-1000万t的要求。长运距、大运量带式输送机带宽2.0m，运力4500t/h，带速6.0m/s，顺槽可伸缩胶带带速4.5m/s，单条运距6000m，保证单一工作面年产1000万t的运力。自主研发适应不同开采条件的智能化、高可靠性成套装备89适应工作面装备快速搬家要求，研发不同能力的支架搬运车研制新型搬迁设备和搬迁工艺，5000-6000t重大工作面装备的搬家倒面时间由1-2个月缩短到7d左右，大大地提高工作面装备的使用效率。适应大断面巷道快速掘进要求，研发了大功率掘进机和连采机掘进机可截割单轴抗压强度100MPa的半煤半岩巷道。连续采煤机截割功率最大达340kW，总功率达597kW，满足超大断面掘进和短壁工作面回采要求。研发液压支架电液控制系统，实现了工作面装备智能控制910大采高综采技术采高可达7.0m，工作面产量达到年产1000万t水平。综放开采技术我国综放开采技术已达到世界领先水平，工作面单产从90万t/a至1100万t/a。形成了“三软”、“两硬”、“大倾角”、“高瓦斯”、“易燃”、“边角煤”、“小块段”、“较薄厚煤层”等典型模式。短壁工作面开采技术我国目前已经具备生产成套短壁机械化开采装备的能力。我国煤矿现代化开采技术现状11煤矿安全生产状况中国煤矿事故年死亡人数由2002年6597人降到2007年3786人，百万吨死亡率由4.94下降到1.485。2009年全国煤矿百万吨死亡率由2008年的1.485下降到1.182，同比下降20.4％。2010年全国煤矿死亡人数2433，百万吨死亡率0.75.12国内外煤矿开采方法国外：美国露天61%；井工39%，其中长壁46%，短壁54%，长壁开采增加趋势。澳大利亚露天83.8%；井工16.2%，其中长壁83%，短壁17%。国内：以长壁开采。长壁式开采技术可实现连续采煤，具有单产高、工效高、采出率高等优点。但要求煤层赋存稳定、地质构造简单。短壁开采技术具有采、掘合一，机动灵活，适应性较广等优点，特别适合用于“三下”开采、巷道掘进、不规则区域开采及残采区回收煤柱等。13•机械传动系统简化。采用多电机电驱动技术；•设计制造模块化。维护和监测简便，可靠性高；•功率大型化。高电压、大截深，1400KW及以上，3.3KV以上电压，大截深1～1.2m；•故障诊断自动化。实现故障远程控制。滚筒自动导向，自动识别煤岩界面，自动调节滚筒截割高度。采煤工作面主要装备—采煤机、刮板输送机和液压支架采煤机14主要特点是：①多电机交流变频调速或直流调速电牵引，最大牵引速度达34m／min；②大功率、高电压、大截深。采煤机装机功率超过1400kW，3.3KV电压；美国电压2.3KV，部分使用4.16KV电压；英国、澳大利亚3.3KV电压；法国5KV电压；波兰6KV电压；采煤机截深达到1～1.2m；③积木式结构，各单元之间没有机械动力传动，简单可靠；④滚筒自动导向，煤岩界面探测技术，自动识别煤岩界面，自动调节滚筒截割高度；⑤煤尘控制和故障诊断系统及远程控制系统。15采煤机远程控制系统16•国内研制水平:几十年的引进、消化吸收和自主研发,已有长足进步。•综采放顶煤技术：处于国际领先水平；•综采设备主要技术参数：接近或达到国际先进水平；•综采设备的机电一体化程度和可靠性：接近或达到上世纪90年代中期的国际先进水平；•设备价格：约是引进设备的1/2。国内大功率采煤机技术与发展动向17•我国20世纪80～90年代曾引进德、英、波、日液压牵引采煤机和德国电牵引采煤机技术,通过引进消化,于90年代掌握了国际先进的交流变频电牵引采煤机技术;•01年大倾角电牵引采煤机和02年短壁电牵引采煤机标志着我国采煤机总体设计技术达到或接近国际先进水平。•05年初步掌握了大功率大采高采煤机技术和机电一体化技术。18目前我国已经研制生产采高1.0～6.3m、适用倾角0～55°,装机功率100～2215kW,供电电压660～3300V的滚筒式采煤机系列产品。2001年全国生产161台,其中电牵引采煤机21台,占13%;2005年全国生产516台,其中电牵引采煤机244台,占47%;5年中采煤机增长了212倍,电牵引采煤机增长了1016倍。我国向波兰、印度、孟加拉、越南、俄罗斯等国出口电牵引采煤机。国内主要生产企业有鸡西煤矿机械公司、西安煤矿机械厂、太原矿机集团公司、天地科技股份有限公司上海分公司等,其生产的采煤机分别占全国的26%,18%,13%,9%。大功率大采高电牵引采煤机,2002年以来引进27台;“4～5m厚煤层综采关键技术与成套装备”;“年产600万吨综采成套装备研制”。19国产大采高采煤机主要技术特征生产厂天地西安鸡西太矿型号MG750/1815-GWDMG800/1915-GWDMG900/2215-GWDMG800/1910-WDMG800/2040-WDMGTY750/1800-3.3D采高/m2.8～5.32.8～5.22.8～5.52.8～5.5截深/m0.8～1.00.8～1.00.8～1.00.8～1.0装机功率/kW1815、1915、22151910221020401800用户1815大同1915华泰2215黄陵1910大同2210淮南2040大同1880淮南1800晋神1800淮南20指标名称国外采煤机国产采煤机电牵引采煤机占生产采煤机的比例/%10047截割高度/m6.76.5截深/m0.8～1.50.8～1.0装机功率/kW29302500截割功率/kW2×9002×900牵引功率/kW2×1502×120牵引速度/m/min5423牵引力/kN20901000滚筒直径/m2.72.7供电电压/V33003300国内外采煤机技术对比2122项目单位指标最大生产能力t/h5500采高m3.2～6.1装机功率KW2210牵引速度m/min0～23灭尘方式内外喷雾主机外形尺寸mm17950×3250×2710主机总量t130MG-900/2210-GWD型交流电牵引采煤机主要技术指标23•2008年12月13日，由西安煤矿机械有限公司自主研发的装机总功率2210千瓦特大功率采煤机，在西安通过了国内权威专家们的鉴定验收。•这标志着我国成功研制出2000千瓦以上特大功率采煤机，结束了我国特大功率采煤机需要全部依赖进口的历史。24•“年产千万吨级矿井综采成套装备及关键技术”。•2500千瓦采煤机是目前我国装机功率最大、采高最高、结构设计先进、智能化程度较高的采煤机，整套设备还包括目前国内井下最高的液压支架和井下内槽最宽的刮板运输机，被业内称为采煤机械“巨无霸”。•重达180吨、最大采高6.2m、总装机功率2500千瓦。•长14m、高2.8m、重180吨——国内目前最大的采煤机日前在山西太重煤机·太矿工业园成功下线。以这套采煤机为代表的《千万吨级矿井高产高效工作面综采成套设备与关键技术攻关》科研项目通过了专家组的评议验收,达到了国际先进水平。•目前,我国年产千万吨以上高产高效工作面采煤设备几乎全靠进口,此套设备的成功下线,为国产化替代打下了良好基础,标志着我国煤机制造进入了一个新阶段。2526工作面刮板输送机：大功率、高强度、高可靠性的运输设备。刮板输送机最大工作长度已达430m，最大输送能力达6000t／h，装机功率3×855kW。主要特点是：①整体铸造溜槽或组合焊接溜槽，减少螺检联接，提高可靠性；②采用直径38mm、42mm、48mm大直径刮板链；③采用TTT软启动装置。大大提高输送机的可靠性，使链子和链轮的寿命加倍；④故障诊断和工况监测技术，可连续监测输送机各种部件的运行状态，进行故障诊断和报警。刮板输送机27液压支架向两柱掩护式和四柱支撑掩护式架型趋势发展。参数向高工作阻力（800－1800t）、大中心距(1.75m、2m)、大支柱直径（440mm）、大高度（7.2m）方向发展，结构件材料采用高强度钢材，屈服极限69MPa以上钢板，支架寿命和可靠性要求大大提高。主要特点：•应用电液控制技术；•先进可靠的压力和位移传感器；•灵活自由编程的微机处理技术；•红外遥感技术等使液压支架的动作自动连续进行，移架速度大大提高，支架循环时间6－8s；•配合采煤机的煤岩识别系统等先进技术，可实现工作面自动控制。液压支架28大采高强力掩护式液压支架29