较薄煤层自动化开采技术介绍

较薄煤层自动化开采技术介绍第一页，编辑于星期日：四点十一分。第1页，共37页。第一部分综采自动化工作面技术综述第二部分综采自动化工作面实施方案和关键技术第三部分综采自动化工作面试验效果第二页，编辑于星期日：四点十一分。第2页，共37页。第一部分综采自动化工作面技术综述一、国内外综采自动化工作面技术现状二、实现综采自动化工作面的技术途径三、综采自动化工作面需解决的关键技术问题四、中厚偏薄煤层自动化开采的意义第三页，编辑于星期日：四点十一分。第3页，共37页。一、国内外综采自动化工作面技术现状1、采煤工艺

目前世界上综采自动化采煤工艺主要有两种：刨煤机采煤工艺和滚筒采煤机采煤工艺。刨煤机采煤工艺：工艺简单，易实现自动化采煤，自动化程度高，安全、可靠，适于开采厚度较薄、硬度较低且地质条件变化不大的煤层。滚筒采煤机采煤工艺：工艺复杂，对煤层硬度、厚度及地质条件适应能力强。2、技术现状德国、法国、俄罗斯和比利时等国广泛采用刨煤机自动化采煤，尤其是德国研制和使用刨煤机的时间最长，技术水平最高。美国JOY、德国DBT和EKF公司都开发了具有自动化功能的滚筒采煤机，但目前滚筒采煤机自动化采煤技术尚未在煤矿生产中成功应用。第四页，编辑于星期日：四点十一分。第4页，共37页。3、滚筒采煤机自动化采煤技术现状

目前滚筒采煤机自动化割煤工艺主要有以下两种：1）采煤机尾滚筒随动割煤

2）采煤机记忆割煤第五页，编辑于星期日：四点十一分。第5页，共37页。实现综采自动化工作面,具体要求如下：1、采煤机程序控制自动割煤；2、液压支架采用电液控制系统，具备跟机自动

拉架、自动推溜功能；3、液压支架与采煤机、刮板机之间相互通讯。二、实现综采自动化工作面的技术途径

第六页，编辑于星期日：四点十一分。第6页，共37页。1、采煤机程序控制自动割煤技术2、支架与采煤机联动技术3、自动化信息通讯技术4、设备状态监测技术三、综采自动化需解决的关键技术问题

第七页，编辑于星期日：四点十一分。第7页，共37页。

神东矿区煤层厚度在1.36～2.20m之间的煤层保有资源储量达99955万吨，占总资源量10.76%,榆家梁矿、哈拉沟矿、石圪台矿都有该厚度煤层。因此采用自动化开采技术有以下意义：1、有利于提高资源回收率；2、有利于提高工作面安全程度；3、有利于降低工人劳动强度；4、有利于提高工效。四、中厚偏薄煤层自动化开采的意义

第八页，编辑于星期日：四点十一分。第8页，共37页。一、综采自动化工作面实施方案二、综采自动化工作面关键技术的解决第二部分综采自动化工作面实施方案和关键技术的解决第九页，编辑于星期日：四点十一分。第9页，共37页。1.1、榆家梁矿概况榆家梁煤矿位于神东矿区东南部，矿井设计生产能力为1600万吨/年，井田面积56.3339km2，地质储量5.04亿吨，可采储量3.84亿吨。井田煤层赋存稳定、结构简单、属平缓向北西倾斜单斜构造,倾角1°。榆家梁煤矿采用斜井、平硐联合开拓方式，井田范围内可采煤层为4-2煤层、4-3煤层、5-2煤层，44305自动化工作面位于4-3煤层。一、综采自动化工作面实施方案第十页，编辑于星期日：四点十一分。第10页，共37页。1.

2、4-3煤层地质条件煤层地质构造特征：赋存稳定，地层为单斜构造,断层不发育,后生裂隙发育,属构造简单煤层，煤层普氏系数f=3～4。瓦斯、煤尘及煤层自燃发火情况：为低瓦斯矿井，煤尘具爆炸危险，属于易自燃煤层。煤层顶底板特征：直接顶为泥岩，老顶为细砂岩，直接底为粉砂质泥岩，基岩厚度12～38m，覆盖层厚度85～175m。第十一页，编辑于星期日：四点十一分。第11页，共37页。1.

3、榆家梁矿44305工作面概况：

工作面长度为300.5m，推进长度2298m，煤层厚度1.7-2.0m，平均1.85m,设计采高1.7～2.0m，煤层倾角1-3度，工作面可采储量为166万吨。第十二页，编辑于星期日：四点十一分。第12页，共37页。1.

4、榆家梁工作面设备配套设备名称生产厂家型号数量主要技术参数采煤机JOY7LS-1A1台采高范围1.5-3.0m，生产能力2000t/h，装机功率1162kW，截割电机2*480kW，牵引电机2*90kW，泵电机2*11kW。滚筒直径1.6m（原装1.5m），截深1000mm。采用FACEBOSS控制，变频牵引技术，牵引速度22/32m/min,具备自动化功能，配置随机成像及远程遥控系统。刮板运输机JOY2×1000KW1台功率2×1000kW,电压3.3kV,运输能力2000t/h,链速1.72m/s,机头L1000EP，机尾平行布置L1000BP，TTTF软启动装置，溜槽内宽1000mm，链条直径42mm×128/164mm。转载机JOY375KW1台铺设长度25.75m,运输能力2500t/h,链速2.18m/s,装机功率375kW，电压1.14kV,溜槽内宽1350mm，链条直径38mm×126mm，整机高度1.6m。破碎机JOY375KW1台破碎能力2500t/h,装机功率375kW,电压1.14kV。液压支架波兰TAGOR11/22176台双柱掩护式，支护高度1.1-2.2m（端头为1.3-2.6m），工作阻力10800kN，有效推移行程1.0m，支架宽度1.75m，立柱缸径380mm，MarcoPM32控制系统，Marco主阀和辅助阀。泵站KAMAT公司K35055MK16065M4台乳化泵3台喷雾泵乳化泵：额定流量430L/min，调定压力37.5MPa，电机功率4*315kW，电压1.14kV。喷雾泵：额定流量500L/min，压力14.3MPa，电机功率3*160kW，电压1.14kV。第十三页，编辑于星期日：四点十一分。第13页，共37页。工种检修班生产一班生产二班合计班长1113工作面巡视工112远程监控工112马蒂尔司机112机尾监护工112控制台电工112采煤机检修33液压支架检修55三机检修44泵站检修22检修电工55超前维护工34411队长1办事员1小计23111145轮休人员14总计591.

5、榆家梁自动化工作面劳动组织表第十四页，编辑于星期日：四点十一分。第14页，共37页。2.1、石圪台矿井概况

石圪台煤矿地处陕西省神木县大柳塔镇石圪台村，毗邻内蒙古自治区。是中国神华能源股份有限公司神东煤炭集团所属的主力矿井。矿井南距神木县大柳塔镇15km，北距内蒙古鄂尔多斯市79km。井田位于神府矿区最北端。东西长约10km，南北宽约8km，面积约65.25km2,地质储量8.9345亿吨、可采储量4.6亿吨、服务年限41年。矿井生产能力核定为1170万吨/年。石圪台煤矿采用斜井、平硐联合开拓方式，井田范围内可采煤层为1-2、2-2、3-1煤层。71302自动化工作面位于1-2煤层。第十五页，编辑于星期日：四点十一分。第15页，共37页。2.2、工作面煤层地质条件煤层地质构造特征：赋存较不稳定，煤层受冲刷构造影较大，回顺一侧断断续续出现冲刷构造，主运一侧6联巷至9联巷出现冲刷构造，煤厚变化较大，最薄煤厚1.30m；属构造较为复杂煤层。煤层普斯系数f=3～4。瓦斯、煤尘及煤层自燃发火情况：为低瓦斯矿井，绝对涌出量为0.38m3/min。煤尘具爆炸危险，属于Ｉ类自然发火煤层。煤层顶底板特征：直接顶为粉砂岩，厚度1.35-6.3m，老顶为细砂岩、粉砂岩，厚度6.8—15.65m。直接底为泥岩,厚度0.48-1.5m。切眼附近松散层厚度为0-20m；上覆基岩厚度20—70m，，回撤通道附近松散层厚度为10-20m，上覆基岩厚度17-40m。第十六页，编辑于星期日：四点十一分。第16页，共37页。2.3、石圪台工作面概况

石圪台煤矿71302工作面是1-2煤三盘区中厚煤层第二个开采面，工作面长度为337.7m，推进长度1136.7m，煤层厚度1.30-3.10m，平均2.20m,设计采高2.0～2.4m。煤层倾角1-3度。工作面可采储量为117.3万吨。第十七页，编辑于星期日：四点十一分。第17页，共37页。2.4、工作面设备配套设备名称生产厂家型号数量主要技术参数采煤机JOY7LS-1A1台采高范围1.5-3.021m，生产能力2000t/h，装机功率1162kW，截割电机2*480kW，牵引电机2*90kW，泵电机2*11kW。滚筒直径1.5m，截深1000mm。采用FACEBOSS控制，变频牵引技术，牵引速度22/32m/min,具备自动化功能，配置随机成像及远程遥控系统。刮板运输机奔牛2×1000KW1台功率2×1000kW,电压3.3kV,运输能力2000t/h,链速1.72m/s,机头L1000EP，机尾平行布置L1000BP，VOIT软启动装置配备国产华宁控制程序，溜槽内宽1000mm，链条直径42mm×146mm。转载机奔牛375KW1台铺设长度25.75m,运输能力2500t/h,链速2.18m/s,装机功率375kW，电压1.14kV,溜槽内宽1350mm，链条直径38mm×126mm，整机高度1.6m。破碎机奔牛375KW1台破碎能力2500t/h,装机功率375kW,电压1.14kV。液压支架郑煤14/28197台双柱掩护式，支护高度1.4-2.8m，工作阻力10200kN，有效推移行程1.0m，支架宽度1.75m，立柱缸径380mm，MarcoPM32控制系统，Marco主阀和辅助阀。泵站KAMAT公司K35055MK16065M4台3台乳化泵：额定流量430L/min，调定压力37.5MPa，电机功率4*315kW，电压1.14kV。喷雾泵：额定流量500L/min，压力14.3MPa，电机功率3*160kW，电压1.14kV。第十八页，编辑于星期日：四点十一分。第18页，共37页。工种检修班生产一班生产二班合计队干1113班长兼兼兼3工作面巡视工112远程监控工224马蒂尔司机112控制台电工112采煤机检修33液压支架检修55三机检修44泵站检修22检修电工44超前维护工34411队长1办事员1小计22101042轮休人员14总计562.5、榆家梁自动化工作面劳动组织表第十九页，编辑于星期日：四点十一分。第19页，共37页。3、自动化工作面实施方案采煤机自动化采煤方式比较：

尾滚筒随动割煤：必须有操作人员跟机作业，在低采高条件下，人员跟机操作困难，安全隐患多，劳动强度大。记忆割煤：通过采煤机自动重复示范刀割煤，该模式下采煤机不能自动适应支架状态及煤层变化，需要操作人员跟机监护。采用方式：

榆家梁煤矿44305工作面、石圪台煤矿71302工作面采用记忆割煤+视频监视系统+远程干预方式，该方式在采煤机记忆割煤状态下，操作人员可以在控制台根据支架状态、煤层变化情况对采煤机进行远程干预。第二十页，编辑于星期日：四点十一分。第20页，共37页。1、采煤机程序控制自动割煤技术的解决

1）采煤机装有主控计算机CCU2）采煤机具有数据采集功能(采高、速度、方向、位置倾角等)3）采煤机具有工作记忆功能4）采煤机具有程序控制功能5）采煤机具有采煤补偿功能（倾角补偿、规律性）6）采煤机具有远程干预功能二、综采自动化工作面关键技术的解决第二十一页，编辑于星期日：四点十一分。第21页，共37页。采煤机会自动记录采煤机在不同位置煤层的倾角、起伏变化第二十二页，编辑于星期日：四点十一分。第22页，共37页。2、支架与采煤机联动技术的解决1、支架准确采集采煤机位置信息，采集方式有以下两种：

a.支架通过其控制系统与采煤机CCU通讯获得采煤机位置信息

b.支架通过红外线收发装置获得采煤机位置信息2、支架具有程序自动控制功能，根据采煤机位置实现跟机自动

移架、自动推溜功能第二十三页，编辑于星期日：四点十一分。第23页，共37页。支架控制系统示意图第二十四页，编辑于星期日：四点十一分。第24页，共37页。3、自动化信息通讯技术的解决第二十五页，编辑于星期日：四点十一分。第25页，共37页。4、设备状态监测技术的解决1）采煤机状态监测：滚筒高度、牵引速度、采煤机位置、倾角、自动化步骤等第二十六页，编辑于星期日：四点十一分。第26页，共37页。2）支架状态监测：立柱压力、推移行程、顶梁倾角等推移行程立柱压力推进位置动作状态第二十七页，编辑于星期日：四点十一分。第27页，共37页。采煤机上安装4个高清晰低照度摄像头，用于监视采煤机滚筒位置，视频信号经过随机光缆传输至控制台的监视器上。5、采煤机视频监视系统模拟信号模拟信号光信号光电转换器光电转换器第二十八页，编辑于星期日：四点十一分。第28页，共37页。摄像头安装位置显示器监视图像第二十九页，编辑于星期日：四点十一分。第29页，共37页。控制台设置远控遥控器，遥控信号经过随机光缆传输至采煤机，操作人员根据视频监视器和JOS提供的工作面状态及设备信息实现对采煤机的远程遥控。6、远程干预技术光缆光电转换器光电转换器第三十页，编辑于星期日：四点十一分。第30页，共37页。控制台设备布置第三十一页，编辑于星期日：四点十一分。第31页，共37页。一、综采自动化工作面试验情况二、综采自动化工作面使用效果三、综采自动化工作面需进一步解决的问题第三部分综采自动化工作面试验效果第三十二页，编辑于星期日：四点十一分。第32页，共37页。综采自动化工作面劳动组织采用“三八制”作业，早班6小时检修，2小时生产，四点班、零点班8小时生产。

榆家梁矿44305工作面从2008年7月10日开始试生产，7-8月份对自动化系统进行试验和优化，从9月份开始采用记忆割煤+视频监视系统+远程干预方式正式生产，09年1月份达到月产25.87万吨，工作面平均日产8345吨，最高日产12000吨，年产达到300万吨的水平。

石圪台71302工作面从2009年4月2日开始试生产，4-5月份对自动化系统进行试验和优化，从6月份开始采用记忆割煤加远程干预方式正式生产，09年5月份达到月产27.87万吨，工作面平均日产9555.6吨，最高日产15560吨，年产达到300万吨的水平。一、综采自动化工作面实施情况第三十三页，编辑于星期日：四点十一分。第33页，共37页。自动化综采与非自动化综采的比较1、降低了用工人数、提高了采煤工效榆家梁矿44305自动化工作面，在同等采高条件下，非自动化综采工作面需正式员工57人，辅助人员15人，队长1人，办事员1人，全队共计74人；自动化工作面需正式员工42人，辅助人员15人，队长1人，办事员1人，全队共计59人；自动化工作面比非自动化综采工作面员工减少15人。