煤炭科技发展新方向090925

1、2009年9月25日祝贺河南理工大学建校祝贺河南理工大学建校100100周年周年煤炭科技新进展煤炭科技新进展 一、煤炭科技发展方向一、煤炭科技发展方向 二、煤炭科技新成果二、煤炭科技新成果 三、煤炭科技研发建议三、煤炭科技研发建议祝贺河南理工大学建校祝贺河南理工大学建校100100周年周年煤炭煤炭科技科技新进展新进展提高矿井机械化、自动化和信息化水平提高矿井机械化、自动化和信息化水平提高安全辨识和预测预报水平提高安全辨识和预测预报水平完备煤矿生产条件和劳动环境完备煤矿生产条件和劳动环境保护矿区生态环境保护矿区生态环境 煤炭科技新进展煤炭科技新进展煤炭科技发展方向煤炭科技发展方向 高产高效、减人

2、提效高产高效、减人提效 节能减排、保护环境节能减排、保护环境 安全生产、清洁生产安全生产、清洁生产煤炭科技新进展煤炭科技新进展煤炭科技发展方向煤炭科技发展方向1.1.大倾角大倾角6.2m6.2m大采高开采集成技术大采高开采集成技术2.2.建筑物下综合机械化充填采煤技术建筑物下综合机械化充填采煤技术3.3.薄煤层综采自动化技术薄煤层综采自动化技术4.4.煤巷掘锚一体化自动化快速掘进关键技术煤巷掘锚一体化自动化快速掘进关键技术5.5.煤矿安全生产快速反应联动监控及重大灾害预警技术煤矿安全生产快速反应联动监控及重大灾害预警技术二、煤矿科技新成果煤炭科技新进展煤炭科技新进展煤矿科技新成果煤炭科技新进展

3、煤炭科技新进展1.1.大倾角大倾角6.2m6.2m大采高开采集成技术大采高开采集成技术煤矿科技新成果难难 点点 煤层倾角煤层倾角1520、走向起伏、走向起伏812、煤厚煤厚6.3m一次采全高设备的稳定性和顶一次采全高设备的稳定性和顶板、煤壁稳定性问题。板、煤壁稳定性问题。 6.2m大采高回采工艺技术及大采高回采工艺技术及 装备的稳定性与可靠性控制装备的稳定性与可靠性控制 国内尚无复杂开采条件下国内尚无复杂开采条件下6.2m大采高大采高成套回采装备成套回采装备 成套国产化大采高装备的配成套国产化大采高装备的配套研发技术套研发技术 易自燃煤层大采高工作面的防灭火技术易自燃煤层大采高工作面的防灭火技

4、术 气动复合胶体防灭火技术气动复合胶体防灭火技术 影响大采高开采的其它保障技术影响大采高开采的其它保障技术巷道控制与快速掘进及保障技术巷道控制与快速掘进及保障技术攻关目标攻关目标要主技术内容要主技术内容大倾角6.2m大采高开采集成技术研究煤矿科技新成果装备稳定性控制创新装备稳定性控制创新 率先采用了支架防倒自动控制装置，在支架掩护梁、顶率先采用了支架防倒自动控制装置，在支架掩护梁、顶梁安装角度传感器，底座安装位移传感器，实时监测支架工梁安装角度传感器，底座安装位移传感器，实时监测支架工作参数，及时反馈给电液控制系统，对支架液压系统自动进作参数，及时反馈给电液控制系统，对支架液压系统自动进行微调

5、，从而实现支架防倒自动控制。行微调，从而实现支架防倒自动控制。大倾角6.2m大采高开采集成技术研究煤矿科技新成果成套装备的国产化创新成套装备的国产化创新 经过反复论证和研究，认为国内煤机制造企业经过反复论证和研究，认为国内煤机制造企业有能力制造大功率装备，所以，联合国内相关煤机有能力制造大功率装备，所以，联合国内相关煤机制造企业，对支架及主机设计制造和配套进行攻关、制造企业，对支架及主机设计制造和配套进行攻关、协同制造，成功研发制造了我国首套大采高装备。协同制造，成功研发制造了我国首套大采高装备。 大倾角6.2m大采高开采集成技术研究煤矿科技新成果成套装备主要性能参数成套装备主要性能参数 （1

6、 1）国产支架）国产支架(ZY10000-28/62;42.5(ZY10000-28/62;42.5吨吨/ /架架) )结构件强度满结构件强度满足足10800kN10800kN工作阻力；工作阻力； （2 2）国产采煤机装机功率）国产采煤机装机功率2300kW2300kW，生产能力，生产能力45004500吨吨/ /小时；小时； （3 3）国产刮板运输机运输能力）国产刮板运输机运输能力40004000吨吨/ /小时、转载机运输小时、转载机运输能力能力50005000吨吨/ /小时、破碎机和转载机宽度小时、破碎机和转载机宽度1350mm1350mm。大倾角6.2m大采高开采集成技术研究煤矿科技新成

7、果 本项目在羊场湾煤矿成功实施后，每年创总产值本项目在羊场湾煤矿成功实施后，每年创总产值18.818.8亿元，创造利润亿元，创造利润5.385.38亿元，净增利润亿元，净增利润1.181.18亿元。亿元。 经济效益经济效益 社会效益社会效益 提高了资源回收率与效率，为建成提高了资源回收率与效率，为建成“亿吨宁东亿吨宁东”奠定了坚实基础；奠定了坚实基础； 提高了本行业开采技术水平；提高了本行业开采技术水平； 极大地提高了我国煤机制造业成套装备的整体研极大地提高了我国煤机制造业成套装备的整体研发、设计和制造水平，提高了民族产业的国际竞争力。发、设计和制造水平，提高了民族产业的国际竞争力。大倾角6.

8、2m大采高开采集成技术研究煤矿科技新成果2.2.建筑物下综合机械化充填采煤技术建筑物下综合机械化充填采煤技术煤炭科技新进展煤炭科技新进展煤矿科技新成果煤矸石与粉煤灰问题煤矸石与粉煤灰问题 我国现有矸石山我国现有矸石山16001600余座，堆余座，堆积量超过积量超过4545亿亿t t，占地超过，占地超过15000 15000 haha2 2。目前每年产矸量超过。目前每年产矸量超过2.52.5亿亿t,t,煤矿区自备电厂历年排粉煤灰放煤矿区自备电厂历年排粉煤灰放达到达到5 5 亿亿t t以上，且每年新增以上，且每年新增5 5千千万万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资源外

9、，还会严重用大量的土地资源外，还会严重污染空气和地下水。污染空气和地下水。 建筑物下综合机械化充填采煤技术煤矿科技新成果 解决相关问题的思路解决相关问题的思路解决问题的解决问题的总体思路总体思路技技 术术 措措 施施矸石直接充填置矸石直接充填置换换“三下三下”压煤压煤循环利用矿区废弃物循环利用矿区废弃物保护矿区土地与环境保护矿区土地与环境回收回收“三下三下”压煤资源压煤资源实实 施施 目目 标标存在问题存在问题传统办法传统办法实实 际际 效效 果果煤矸石与煤矸石与粉煤灰粉煤灰露天排放露天排放占用土地、污染环境、爆炸占用土地、污染环境、爆炸制砖等制砖等用量少、规模小用量少、规模小“三下三下”压煤

10、压煤迁村开采迁村开采吨煤增加成本吨煤增加成本50元左右，历史与文化问题元左右，历史与文化问题条带开采条带开采采出率采出率50%传统充填开采传统充填开采没有实现规模化推广应用没有实现规模化推广应用建筑物下综合机械化充填采煤技术煤矿科技新成果（1 1）矸石与粉煤灰充填开采方案研究）矸石与粉煤灰充填开采方案研究（2 2）矸石与粉煤灰充填输送系统研究）矸石与粉煤灰充填输送系统研究（3 3）矸石与粉煤灰充填开采装备研究）矸石与粉煤灰充填开采装备研究（4 4）矸石与粉煤灰充填开采工艺研究）矸石与粉煤灰充填开采工艺研究（5 5）采空区充填率以及地表沉陷控制）采空区充填率以及地表沉陷控制项目的关键技术项目的关

11、键技术建筑物下综合机械化充填采煤技术煤矿科技新成果固体直接密实充填方式固体直接密实充填方式 在地面将矸石与粉煤灰混合后通过投料钻在地面将矸石与粉煤灰混合后通过投料钻孔投放到井下，采用胶带输送机将其运送到充孔投放到井下，采用胶带输送机将其运送到充填开采工作面的采空区，运用研制的自夯式充填开采工作面的采空区，运用研制的自夯式充填开采液压支架、输送机等配套设备进行矸石填开采液压支架、输送机等配套设备进行矸石与粉煤灰的采空区充填与粉煤灰的采空区充填, ,并进行夯实。并进行夯实。建筑物下综合机械化充填采煤技术煤矿科技新成果割煤和充填的同步进行，当矸石堆积到一定量后，用夯实装割煤和充填的同步进行，当矸石堆

12、积到一定量后，用夯实装置把充填料推到支架后上部，使其接顶并进行夯实置把充填料推到支架后上部，使其接顶并进行夯实, ,这是这项技这是这项技术的关键点。术的关键点。建筑物下综合机械化充填采煤技术煤矿科技新成果高浓度膏体充填方式高浓度膏体充填方式 把矸石破碎把矸石破碎, ,加以新型膏体胶结料作固化加以新型膏体胶结料作固化剂剂, ,采用泵压管道输送采用泵压管道输送, ,专用充填液压支架隔离专用充填液压支架隔离, ,对厚煤层工作面矸石膏体充填对厚煤层工作面矸石膏体充填。建筑物下综合机械化充填采煤技术煤矿科技新成果 为膏体充填研制了专门的全封闭充填支架，为膏体充填研制了专门的全封闭充填支架，工作面采煤区、

13、充填区的支护、充填料浆的隔工作面采煤区、充填区的支护、充填料浆的隔离都由充填支架实现。离都由充填支架实现。建筑物下综合机械化充填采煤技术煤矿科技新成果煤炭科技新进展煤炭科技新进展煤矿科技新成果 采用支架高强整体薄顶梁电液控制、采煤机整体薄短机身保证下限过机高度、刮板输送机高强度低槽帮等设备配套矮化改造技术。在截深0.60.8m时可实现300400t/h以上的高生产能力，而采高低到0.9m时仍具有良好工作状态的极致三机配套。ZY33000713型两柱型两柱掩护式液压支架掩护式液压支架SGZ630220改改进型铸焊结构刮进型铸焊结构刮板输送机板输送机MG160360-WD型交流变型交流变频电牵引采

14、煤频电牵引采煤机机薄煤层综采自动化技术煤矿科技新成果 应用大功率、高强度机械传动系统和切割机构，提高破岩能力和生产能力。在煤厚0.9米以下时能够切割硬度系数为f5 的顶底板岩石。薄煤层综采自动化技术煤矿科技新成果 应用电液控制技术和采煤机远程遥控技术，实现主要工序自动化控制，实现快速跟机。 综采支架电液控制系统综采支架电液控制系统薄煤层综采自动化技术煤矿科技新成果项目的创新点项目的创新点 该成果确定了该成果确定了0.9 0.9 米左右较极薄煤层综采开采的总体技术米左右较极薄煤层综采开采的总体技术方案，设计研制出了适合较极薄煤层开采的综采三机配套设备。方案，设计研制出了适合较极薄煤层开采的综采三

15、机配套设备。在较极薄煤层首次采用大功率薄短机身滚筒式电牵引采煤机有在较极薄煤层首次采用大功率薄短机身滚筒式电牵引采煤机有效提高了截割功率和割煤能力，实现下限过机高度；液压支架效提高了截割功率和割煤能力，实现下限过机高度；液压支架采用高强薄顶梁、电液控制系统，实现了快速跟机作业和支护、采用高强薄顶梁、电液控制系统，实现了快速跟机作业和支护、推移自动化；加之高强低槽帮大运量刮板输送机等组合设备配推移自动化；加之高强低槽帮大运量刮板输送机等组合设备配套高能力矮化技术，实现了在采高套高能力矮化技术，实现了在采高0.90.9米、截深米、截深0.60.60.80.8米条件米条件下，小时生产能力下，小时生产

16、能力300300400400吨以上的极致配套，且工作状态良吨以上的极致配套，且工作状态良好。在煤厚好。在煤厚0.60.60.80.8米时煤层可割岩开采。米时煤层可割岩开采。薄煤层综采自动化技术煤矿科技新成果该项目技术特点：该项目技术特点： 设备整体配套合理、性能先进、技术含量高，设备整体配套合理、性能先进、技术含量高，利用自动化技术成功解决了较极薄煤层综采问题，利用自动化技术成功解决了较极薄煤层综采问题， 在技术与装备上有重大突破；在技术与装备上有重大突破； 自动化程度高，实现了移架、移输送机等主要自动化程度高，实现了移架、移输送机等主要工序自动化操作；工序自动化操作； 实现人机分离，工作面内

17、无人，只有俩个工人实现人机分离，工作面内无人，只有俩个工人在上下端头进行操作，降低了作业风险；在上下端头进行操作，降低了作业风险；煤矿科技新成果薄煤层综采自动化技术煤炭科技新进展煤炭科技新进展煤矿科技新成果l 本课题开展煤巷掘锚一体化自动化快速掘进关键本课题开展煤巷掘锚一体化自动化快速掘进关键技术研究与实践一体自动化快速掘进关键技术研技术研究与实践一体自动化快速掘进关键技术研究，将煤巷掘进由机械化向自动化方向推进，提究，将煤巷掘进由机械化向自动化方向推进，提高掘进速度、减少掘进工作面用人，改善作业环高掘进速度、减少掘进工作面用人，改善作业环境，提高大断面巷道维护效果，实现掘进本质安境，提高大断

18、面巷道维护效果，实现掘进本质安全。全。煤巷掘锚一体化自动化快速掘进关键技术煤矿科技新成果. .自动截割导航自动截割导航 由机载控制器与计算机联合运算处由机载控制器与计算机联合运算处理，进行截割头运动轨迹的离散化，构理，进行截割头运动轨迹的离散化，构建给定截割轨迹，为掘进机机载控制器建给定截割轨迹，为掘进机机载控制器自动截割提供导航。自动截割提供导航。. .截割轨迹实时调整截割轨迹实时调整 实际检测得到的截割头位置，与期实际检测得到的截割头位置，与期望的截割轨迹比较，通过电液比例控制望的截割轨迹比较，通过电液比例控制技术调节运行轨迹，实现巷道断面成形技术调节运行轨迹，实现巷道断面成形自动控制，同

19、时上位机显示运行轨迹。自动控制，同时上位机显示运行轨迹。煤矿科技新成果煤巷掘锚一体化自动化快速掘进关键技术通信控制技术通信控制技术遥控实时性和高可靠性保障遥控实时性和高可靠性保障 机载控制器与远程控制计算机采用可靠性高和实时性强机载控制器与远程控制计算机采用可靠性高和实时性强的的CANCAN通信网络，在控制室内操作遥控器，实现掘进机的远程通信网络，在控制室内操作遥控器，实现掘进机的远程遥控。遥控。掘锚机可视化遥控与远程监控技术掘锚机可视化遥控与远程监控技术煤矿科技新成果 煤巷掘锚一体化自动化快速掘进关键技术 掘进机远程监测和故障诊断技术掘进机远程监测和故障诊断技术工作状态监视工作状态监视煤矿科

20、技新成果 煤巷掘锚一体化自动化快速掘进关键技术 采用二级液压伸缩机构，实现前配套锚杆钻臂的展开和采用二级液压伸缩机构，实现前配套锚杆钻臂的展开和收回，减小了整机尺寸和重量；收回，减小了整机尺寸和重量； 采用多自由度立体模式，配置两个扭矩采用多自由度立体模式，配置两个扭矩300Nm锚杆钻机，锚杆钻机，实现顶板、两帮锚杆、锚索支护；实现顶板、两帮锚杆、锚索支护；关键技术之二：机载锚杆钻机与临时支护装置关键技术之二：机载锚杆钻机与临时支护装置煤矿科技新成果 煤巷掘锚一体化自动化快速掘进关键技术关键技术之三：关键技术之三：掘进自动化保障技术掘进自动化保障技术湿式除尘技术湿式除尘技术遥控可视化保障遥控可

21、视化保障 自主开发了离心湿式风幕除尘系统，除尘效率自主开发了离心湿式风幕除尘系统，除尘效率达达95%95%以上，为可视化远程操作提供了保障，创造以上，为可视化远程操作提供了保障，创造了良好的作业环境。了良好的作业环境。煤矿科技新成果 煤巷掘锚一体化自动化快速掘进关键技术主要技术经济指标及与国内外同类先进项目对比主要技术经济指标及与国内外同类先进项目对比技术成果及指标与国内外比较掘锚护一体化纵轴式掘进机国内外首次研发并应用掘进机自动截割技术国内外首次实现掘锚机可视化遥控及远程监控技术 国内外首次实现对比项目自动化掘进 普通综掘百分率掘进工效 m/工1.20.4提高200%掘进面需要的人员/个/班

22、610降低40%技术成果比较技术成果比较应用效果比较应用效果比较煤矿科技新成果 煤巷掘锚一体化自动化快速掘进关键技术煤炭科技新进展煤炭科技新进展煤矿科技新成果监控分站监控分站应应答答呼呼叫叫1#2#3#4#64#主机依次巡检、主机依次巡检、周期约周期约30s30s 近十年来，随着国家对煤矿安全生产的高度重视近十年来，随着国家对煤矿安全生产的高度重视, , 各种煤矿监控系统得到了大量推广应用，但其技术瓶各种煤矿监控系统得到了大量推广应用，但其技术瓶颈也日益显现颈也日益显现, ,主要表现在如下方面：主要表现在如下方面：系统实时性差、扩容困难；系统实时性差、扩容困难；监控主机监控主机煤矿科技新成果煤矿安全生产快速反应联动监控及重大灾害预警技术总线短路、总线短路、断线等故障断线等故障数据丢失要求不数据丢失要求不大于大于5 5分钟分钟地面监控中心地面监控中心总线短路、总线短路、断线等故障断线等故障系统的可靠性及稳定性有待提高；系统的可靠性及稳定性有待提高；煤矿科技新成果煤矿安全生产快速反应联动监控及重大灾害预警技术安全监控安全监控信息系统信息系统皮带、水泵等自动化系皮带、水泵等自动化系统统其它其它子系统子系统调度系统调度系统各种监控系统分属不同部门，信息孤岛现象严重，不各种监控系统分属不同部门，信息孤岛现象严重，不能有效综合