煤炭科技發(fā)展新方向090925

1、2009年9月25日祝賀河南理工大學建校祝賀河南理工大學建校100100周年周年煤炭科技新進展煤炭科技新進展 一、煤炭科技發(fā)展方向一、煤炭科技發(fā)展方向 二、煤炭科技新成果二、煤炭科技新成果 三、煤炭科技研發(fā)建議三、煤炭科技研發(fā)建議祝賀河南理工大學建校祝賀河南理工大學建校100100周年周年煤炭煤炭科技科技新進展新進展一、煤炭科技發(fā)展方向一、煤炭科技發(fā)展方向提高礦井機械化、自動化和信息化水平提高礦井機械化、自動化和信息化水平提高安全辨識和預測預報水平提高安全辨識和預測預報水平完備煤礦生產(chǎn)條件和勞動環(huán)境完備煤礦生產(chǎn)條件和勞動環(huán)境保護礦區(qū)生態(tài)環(huán)境保護礦區(qū)生態(tài)環(huán)境 煤炭科技新進展煤炭科技新進展煤炭科技

2、發(fā)展方向煤炭科技發(fā)展方向?qū)崿F(xiàn)科學發(fā)展、和諧發(fā)展實現(xiàn)科學發(fā)展、和諧發(fā)展 高產(chǎn)高效、減人提效高產(chǎn)高效、減人提效 節(jié)能減排、保護環(huán)境節(jié)能減排、保護環(huán)境 安全生產(chǎn)、清潔生產(chǎn)安全生產(chǎn)、清潔生產(chǎn)煤炭科技新進展煤炭科技新進展煤炭科技發(fā)展方向煤炭科技發(fā)展方向1.1.大傾角大傾角6.2m6.2m大采高開采集成技術大采高開采集成技術2.2.建筑物下綜合機械化充填采煤技術建筑物下綜合機械化充填采煤技術3.3.薄煤層綜采自動化技術薄煤層綜采自動化技術4.4.煤巷掘錨一體化自動化快速掘進關鍵技術煤巷掘錨一體化自動化快速掘進關鍵技術5.5.煤礦安全生產(chǎn)快速反應聯(lián)動監(jiān)控及重大災害預警技術煤礦安全生產(chǎn)快速反應聯(lián)動監(jiān)控及重大災

3、害預警技術二、煤礦科技新成果煤炭科技新進展煤炭科技新進展煤礦科技新成果煤炭科技新進展煤炭科技新進展1.1.大傾角大傾角6.2m6.2m大采高開采集成技術大采高開采集成技術煤礦科技新成果難難 點點 煤層傾角煤層傾角1520、走向起伏、走向起伏812、煤厚煤厚6.3m一次采全高設備的穩(wěn)定性和頂一次采全高設備的穩(wěn)定性和頂板、煤壁穩(wěn)定性問題。板、煤壁穩(wěn)定性問題。 6.2m大采高回采工藝技術及大采高回采工藝技術及 裝備的穩(wěn)定性與可靠性控制裝備的穩(wěn)定性與可靠性控制 國內(nèi)尚無復雜開采條件下國內(nèi)尚無復雜開采條件下6.2m大采高大采高成套回采裝備成套回采裝備 成套國產(chǎn)化大采高裝備的配成套國產(chǎn)化大采高裝備的配套研

4、發(fā)技術套研發(fā)技術 易自燃煤層大采高工作面的防滅火技術易自燃煤層大采高工作面的防滅火技術 氣動復合膠體防滅火技術氣動復合膠體防滅火技術 影響大采高開采的其它保障技術影響大采高開采的其它保障技術巷道控制與快速掘進及保障技術巷道控制與快速掘進及保障技術攻關目標攻關目標要主技術內(nèi)容要主技術內(nèi)容大傾角6.2m大采高開采集成技術研究煤礦科技新成果裝備穩(wěn)定性控制創(chuàng)新裝備穩(wěn)定性控制創(chuàng)新 率先采用了支架防倒自動控制裝置，在支架掩護梁、頂率先采用了支架防倒自動控制裝置，在支架掩護梁、頂梁安裝角度傳感器，底座安裝位移傳感器，實時監(jiān)測支架工梁安裝角度傳感器，底座安裝位移傳感器，實時監(jiān)測支架工作參數(shù)，及時反饋給電液控制

5、系統(tǒng)，對支架液壓系統(tǒng)自動進作參數(shù)，及時反饋給電液控制系統(tǒng)，對支架液壓系統(tǒng)自動進行微調(diào)，從而實現(xiàn)支架防倒自動控制。行微調(diào)，從而實現(xiàn)支架防倒自動控制。大傾角6.2m大采高開采集成技術研究煤礦科技新成果成套裝備的國產(chǎn)化創(chuàng)新成套裝備的國產(chǎn)化創(chuàng)新 經(jīng)過反復論證和研究，認為國內(nèi)煤機制造企業(yè)經(jīng)過反復論證和研究，認為國內(nèi)煤機制造企業(yè)有能力制造大功率裝備，所以，聯(lián)合國內(nèi)相關煤機有能力制造大功率裝備，所以，聯(lián)合國內(nèi)相關煤機制造企業(yè)，對支架及主機設計制造和配套進行攻關、制造企業(yè)，對支架及主機設計制造和配套進行攻關、協(xié)同制造，成功研發(fā)制造了我國首套大采高裝備。協(xié)同制造，成功研發(fā)制造了我國首套大采高裝備。 大傾角6.2

6、m大采高開采集成技術研究煤礦科技新成果成套裝備主要性能參數(shù)成套裝備主要性能參數(shù) （1 1）國產(chǎn)支架）國產(chǎn)支架(ZY10000-28/62;42.5(ZY10000-28/62;42.5噸噸/ /架架) )結(jié)構件強度滿結(jié)構件強度滿足足10800kN10800kN工作阻力；工作阻力； （2 2）國產(chǎn)采煤機裝機功率）國產(chǎn)采煤機裝機功率2300kW2300kW，生產(chǎn)能力，生產(chǎn)能力45004500噸噸/ /小時；小時； （3 3）國產(chǎn)刮板運輸機運輸能力）國產(chǎn)刮板運輸機運輸能力40004000噸噸/ /小時、轉(zhuǎn)載機運輸小時、轉(zhuǎn)載機運輸能力能力50005000噸噸/ /小時、破碎機和轉(zhuǎn)載機寬度小時、破碎機和

7、轉(zhuǎn)載機寬度1350mm1350mm。大傾角6.2m大采高開采集成技術研究煤礦科技新成果 本項目在羊場灣煤礦成功實施后，每年創(chuàng)總產(chǎn)值本項目在羊場灣煤礦成功實施后，每年創(chuàng)總產(chǎn)值18.818.8億元，創(chuàng)造利潤億元，創(chuàng)造利潤5.385.38億元，凈增利潤億元，凈增利潤1.181.18億元。億元。 經(jīng)濟效益經(jīng)濟效益 社會效益社會效益 提高了資源回收率與效率，為建成提高了資源回收率與效率，為建成“億噸寧東億噸寧東”奠定了堅實基礎；奠定了堅實基礎； 提高了本行業(yè)開采技術水平；提高了本行業(yè)開采技術水平； 極大地提高了我國煤機制造業(yè)成套裝備的整體研極大地提高了我國煤機制造業(yè)成套裝備的整體研發(fā)、設計和制造水平，提

8、高了民族產(chǎn)業(yè)的國際競爭力。發(fā)、設計和制造水平，提高了民族產(chǎn)業(yè)的國際競爭力。大傾角6.2m大采高開采集成技術研究煤礦科技新成果2.2.建筑物下綜合機械化充填采煤技術建筑物下綜合機械化充填采煤技術煤炭科技新進展煤炭科技新進展煤礦科技新成果煤矸石與粉煤灰問題煤矸石與粉煤灰問題 我國現(xiàn)有矸石山我國現(xiàn)有矸石山16001600余座，堆余座，堆積量超過積量超過4545億億t t，占地超過，占地超過15000 15000 haha2 2。目前每年產(chǎn)矸量超過。目前每年產(chǎn)矸量超過2.52.5億億t,t,煤礦區(qū)自備電廠歷年排粉煤灰放煤礦區(qū)自備電廠歷年排粉煤灰放達到達到5 5 億億t t以上，且每年新增以上，且每年新

9、增5 5千千萬萬t t。 矸石山和粉煤灰除了占矸石山和粉煤灰除了占用大量的土地資源外，還會嚴重用大量的土地資源外，還會嚴重污染空氣和地下水。污染空氣和地下水。 建筑物下綜合機械化充填采煤技術煤礦科技新成果 解決相關問題的思路解決相關問題的思路解決問題的解決問題的總體思路總體思路技技 術術 措措 施施矸石直接充填置矸石直接充填置換換“三下三下”壓煤壓煤循環(huán)利用礦區(qū)廢棄物循環(huán)利用礦區(qū)廢棄物保護礦區(qū)土地與環(huán)境保護礦區(qū)土地與環(huán)境回收回收“三下三下”壓煤資源壓煤資源實實 施施 目目 標標存在問題存在問題傳統(tǒng)辦法傳統(tǒng)辦法實實 際際 效效 果果煤矸石與煤矸石與粉煤灰粉煤灰露天排放露天排放占用土地、污染環(huán)境、

10、爆炸占用土地、污染環(huán)境、爆炸制磚等制磚等用量少、規(guī)模小用量少、規(guī)模小“三下三下”壓煤壓煤遷村開采遷村開采噸煤增加成本噸煤增加成本50元左右，歷史與文化問題元左右，歷史與文化問題條帶開采條帶開采采出率采出率50%傳統(tǒng)充填開采傳統(tǒng)充填開采沒有實現(xiàn)規(guī)?；茝V應用沒有實現(xiàn)規(guī)模化推廣應用建筑物下綜合機械化充填采煤技術煤礦科技新成果（1 1）矸石與粉煤灰充填開采方案研究）矸石與粉煤灰充填開采方案研究（2 2）矸石與粉煤灰充填輸送系統(tǒng)研究）矸石與粉煤灰充填輸送系統(tǒng)研究（3 3）矸石與粉煤灰充填開采裝備研究）矸石與粉煤灰充填開采裝備研究（4 4）矸石與粉煤灰充填開采工藝研究）矸石與粉煤灰充填開采工藝研究（5

11、5）采空區(qū)充填率以及地表沉陷控制）采空區(qū)充填率以及地表沉陷控制項目的關鍵技術項目的關鍵技術建筑物下綜合機械化充填采煤技術煤礦科技新成果固體直接密實充填方式固體直接密實充填方式 在地面將矸石與粉煤灰混合后通過投料鉆在地面將矸石與粉煤灰混合后通過投料鉆孔投放到井下，采用膠帶輸送機將其運送到充孔投放到井下，采用膠帶輸送機將其運送到充填開采工作面的采空區(qū)，運用研制的自夯式充填開采工作面的采空區(qū)，運用研制的自夯式充填開采液壓支架、輸送機等配套設備進行矸石填開采液壓支架、輸送機等配套設備進行矸石與粉煤灰的采空區(qū)充填與粉煤灰的采空區(qū)充填, ,并進行夯實。并進行夯實。建筑物下綜合機械化充填采煤技術煤礦科技新成

12、果割煤和充填的同步進行，當矸石堆積到一定量后，用夯實裝割煤和充填的同步進行，當矸石堆積到一定量后，用夯實裝置把充填料推到支架后上部，使其接頂并進行夯實置把充填料推到支架后上部，使其接頂并進行夯實, ,這是這項技這是這項技術的關鍵點。術的關鍵點。建筑物下綜合機械化充填采煤技術煤礦科技新成果高濃度膏體充填方式高濃度膏體充填方式 把矸石破碎把矸石破碎, ,加以新型膏體膠結(jié)料作固化加以新型膏體膠結(jié)料作固化劑劑, ,采用泵壓管道輸送采用泵壓管道輸送, ,專用充填液壓支架隔離專用充填液壓支架隔離, ,對厚煤層工作面矸石膏體充填對厚煤層工作面矸石膏體充填。建筑物下綜合機械化充填采煤技術煤礦科技新成果 為膏體

13、充填研制了專門的全封閉充填支架，為膏體充填研制了專門的全封閉充填支架，工作面采煤區(qū)、充填區(qū)的支護、充填料漿的隔工作面采煤區(qū)、充填區(qū)的支護、充填料漿的隔離都由充填支架實現(xiàn)。離都由充填支架實現(xiàn)。建筑物下綜合機械化充填采煤技術煤礦科技新成果煤炭科技新進展煤炭科技新進展煤礦科技新成果 采用支架高強整體薄頂梁電液控制、采煤機整體薄短機身保證下限過機高度、刮板輸送機高強度低槽幫等設備配套矮化改造技術。在截深0.60.8m時可實現(xiàn)300400t/h以上的高生產(chǎn)能力，而采高低到0.9m時仍具有良好工作狀態(tài)的極致三機配套。ZY33000713型兩柱型兩柱掩護式液壓支架掩護式液壓支架SGZ630220改改進型鑄焊

14、結(jié)構刮進型鑄焊結(jié)構刮板輸送機板輸送機MG160360-WD型交流變型交流變頻電牽引采煤頻電牽引采煤機機薄煤層綜采自動化技術煤礦科技新成果 應用大功率、高強度機械傳動系統(tǒng)和切割機構，提高破巖能力和生產(chǎn)能力。在煤厚0.9米以下時能夠切割硬度系數(shù)為f5 的頂?shù)装鍘r石。薄煤層綜采自動化技術煤礦科技新成果 應用電液控制技術和采煤機遠程遙控技術，實現(xiàn)主要工序自動化控制，實現(xiàn)快速跟機。 綜采支架電液控制系統(tǒng)綜采支架電液控制系統(tǒng)薄煤層綜采自動化技術煤礦科技新成果項目的創(chuàng)新點項目的創(chuàng)新點 該成果確定了該成果確定了0.9 0.9 米左右較極薄煤層綜采開采的總體技術米左右較極薄煤層綜采開采的總體技術方案，設計研制出

15、了適合較極薄煤層開采的綜采三機配套設備。方案，設計研制出了適合較極薄煤層開采的綜采三機配套設備。在較極薄煤層首次采用大功率薄短機身滾筒式電牽引采煤機有在較極薄煤層首次采用大功率薄短機身滾筒式電牽引采煤機有效提高了截割功率和割煤能力，實現(xiàn)下限過機高度；液壓支架效提高了截割功率和割煤能力，實現(xiàn)下限過機高度；液壓支架采用高強薄頂梁、電液控制系統(tǒng)，實現(xiàn)了快速跟機作業(yè)和支護、采用高強薄頂梁、電液控制系統(tǒng)，實現(xiàn)了快速跟機作業(yè)和支護、推移自動化；加之高強低槽幫大運量刮板輸送機等組合設備配推移自動化；加之高強低槽幫大運量刮板輸送機等組合設備配套高能力矮化技術，實現(xiàn)了在采高套高能力矮化技術，實現(xiàn)了在采高0.90

16、.9米、截深米、截深0.60.60.80.8米條件米條件下，小時生產(chǎn)能力下，小時生產(chǎn)能力300300400400噸以上的極致配套，且工作狀態(tài)良噸以上的極致配套，且工作狀態(tài)良好。在煤厚好。在煤厚0.60.60.80.8米時煤層可割巖開采。米時煤層可割巖開采。薄煤層綜采自動化技術煤礦科技新成果該項目技術特點：該項目技術特點： 設備整體配套合理、性能先進、技術含量高，設備整體配套合理、性能先進、技術含量高，利用自動化技術成功解決了較極薄煤層綜采問題，利用自動化技術成功解決了較極薄煤層綜采問題， 在技術與裝備上有重大突破；在技術與裝備上有重大突破； 自動化程度高，實現(xiàn)了移架、移輸送機等主要自動化程度高

17、，實現(xiàn)了移架、移輸送機等主要工序自動化操作；工序自動化操作； 實現(xiàn)人機分離，工作面內(nèi)無人，只有倆個工人實現(xiàn)人機分離，工作面內(nèi)無人，只有倆個工人在上下端頭進行操作，降低了作業(yè)風險；在上下端頭進行操作，降低了作業(yè)風險；煤礦科技新成果薄煤層綜采自動化技術煤炭科技新進展煤炭科技新進展煤礦科技新成果l 本課題開展煤巷掘錨一體化自動化快速掘進關鍵本課題開展煤巷掘錨一體化自動化快速掘進關鍵技術研究與實踐一體自動化快速掘進關鍵技術研技術研究與實踐一體自動化快速掘進關鍵技術研究，將煤巷掘進由機械化向自動化方向推進，提究，將煤巷掘進由機械化向自動化方向推進，提高掘進速度、減少掘進工作面用人，改善作業(yè)環(huán)高掘進速度、

18、減少掘進工作面用人，改善作業(yè)環(huán)境，提高大斷面巷道維護效果，實現(xiàn)掘進本質(zhì)安境，提高大斷面巷道維護效果，實現(xiàn)掘進本質(zhì)安全。全。煤巷掘錨一體化自動化快速掘進關鍵技術煤礦科技新成果. .自動截割導航自動截割導航 由機載控制器與計算機聯(lián)合運算處由機載控制器與計算機聯(lián)合運算處理，進行截割頭運動軌跡的離散化，構理，進行截割頭運動軌跡的離散化，構建給定截割軌跡，為掘進機機載控制器建給定截割軌跡，為掘進機機載控制器自動截割提供導航。自動截割提供導航。. .截割軌跡實時調(diào)整截割軌跡實時調(diào)整 實際檢測得到的截割頭位置，與期實際檢測得到的截割頭位置，與期望的截割軌跡比較，通過電液比例控制望的截割軌跡比較，通過電液比例

19、控制技術調(diào)節(jié)運行軌跡，實現(xiàn)巷道斷面成形技術調(diào)節(jié)運行軌跡，實現(xiàn)巷道斷面成形自動控制，同時上位機顯示運行軌跡。自動控制，同時上位機顯示運行軌跡。煤礦科技新成果煤巷掘錨一體化自動化快速掘進關鍵技術通信控制技術通信控制技術遙控實時性和高可靠性保障遙控實時性和高可靠性保障 機載控制器與遠程控制計算機采用可靠性高和實時性強機載控制器與遠程控制計算機采用可靠性高和實時性強的的CANCAN通信網(wǎng)絡，在控制室內(nèi)操作遙控器，實現(xiàn)掘進機的遠程通信網(wǎng)絡，在控制室內(nèi)操作遙控器，實現(xiàn)掘進機的遠程遙控。遙控。掘錨機可視化遙控與遠程監(jiān)控技術掘錨機可視化遙控與遠程監(jiān)控技術煤礦科技新成果 煤巷掘錨一體化自動化快速掘進關鍵技術 掘

20、進機遠程監(jiān)測和故障診斷技術掘進機遠程監(jiān)測和故障診斷技術工作狀態(tài)監(jiān)視工作狀態(tài)監(jiān)視煤礦科技新成果 煤巷掘錨一體化自動化快速掘進關鍵技術 采用二級液壓伸縮機構，實現(xiàn)前配套錨桿鉆臂的展開和采用二級液壓伸縮機構，實現(xiàn)前配套錨桿鉆臂的展開和收回，減小了整機尺寸和重量；收回，減小了整機尺寸和重量； 采用多自由度立體模式，配置兩個扭矩采用多自由度立體模式，配置兩個扭矩300Nm錨桿鉆機，錨桿鉆機，實現(xiàn)頂板、兩幫錨桿、錨索支護；實現(xiàn)頂板、兩幫錨桿、錨索支護；關鍵技術之二：機載錨桿鉆機與臨時支護裝置關鍵技術之二：機載錨桿鉆機與臨時支護裝置煤礦科技新成果 煤巷掘錨一體化自動化快速掘進關鍵技術關鍵技術之三：關鍵技術之

21、三：掘進自動化保障技術掘進自動化保障技術濕式除塵技術濕式除塵技術遙控可視化保障遙控可視化保障 自主開發(fā)了離心濕式風幕除塵系統(tǒng)，除塵效率自主開發(fā)了離心濕式風幕除塵系統(tǒng)，除塵效率達達95%95%以上，為可視化遠程操作提供了保障，創(chuàng)造以上，為可視化遠程操作提供了保障，創(chuàng)造了良好的作業(yè)環(huán)境。了良好的作業(yè)環(huán)境。煤礦科技新成果 煤巷掘錨一體化自動化快速掘進關鍵技術主要技術經(jīng)濟指標及與國內(nèi)外同類先進項目對比主要技術經(jīng)濟指標及與國內(nèi)外同類先進項目對比技術成果及指標與國內(nèi)外比較掘錨護一體化縱軸式掘進機國內(nèi)外首次研發(fā)并應用掘進機自動截割技術國內(nèi)外首次實現(xiàn)掘錨機可視化遙控及遠程監(jiān)控技術 國內(nèi)外首次實現(xiàn)對比項目自動化

22、掘進 普通綜掘百分率掘進工效 m/工1.20.4提高200%掘進面需要的人員/個/班610降低40%技術成果比較技術成果比較應用效果比較應用效果比較煤礦科技新成果 煤巷掘錨一體化自動化快速掘進關鍵技術煤炭科技新進展煤炭科技新進展煤礦科技新成果監(jiān)控分站監(jiān)控分站應應答答呼呼叫叫1#2#3#4#64#主機依次巡檢、主機依次巡檢、周期約周期約30s30s 近十年來，隨著國家對煤礦安全生產(chǎn)的高度重視近十年來，隨著國家對煤礦安全生產(chǎn)的高度重視, , 各種煤礦監(jiān)控系統(tǒng)得到了大量推廣應用，但其技術瓶各種煤礦監(jiān)控系統(tǒng)得到了大量推廣應用，但其技術瓶頸也日益顯現(xiàn)頸也日益顯現(xiàn), ,主要表現(xiàn)在如下方面：主要表現(xiàn)在如下方

23、面：系統(tǒng)實時性差、擴容困難；系統(tǒng)實時性差、擴容困難；監(jiān)控主機監(jiān)控主機煤礦科技新成果煤礦安全生產(chǎn)快速反應聯(lián)動監(jiān)控及重大災害預警技術總線短路、總線短路、斷線等故障斷線等故障數(shù)據(jù)丟失要求不數(shù)據(jù)丟失要求不大于大于5 5分鐘分鐘地面監(jiān)控中心地面監(jiān)控中心總線短路、總線短路、斷線等故障斷線等故障系統(tǒng)的可靠性及穩(wěn)定性有待提高；系統(tǒng)的可靠性及穩(wěn)定性有待提高；煤礦科技新成果煤礦安全生產(chǎn)快速反應聯(lián)動監(jiān)控及重大災害預警技術安全監(jiān)控安全監(jiān)控信息系統(tǒng)信息系統(tǒng)皮帶、水泵等自動化系皮帶、水泵等自動化系統(tǒng)統(tǒng)其它其它子系統(tǒng)子系統(tǒng)調(diào)度系統(tǒng)調(diào)度系統(tǒng)各種監(jiān)控系統(tǒng)分屬不同部門，信息孤島現(xiàn)象嚴重，不各種監(jiān)控系統(tǒng)分屬不同部門，信息孤島現(xiàn)象嚴重，不