《综采装备及其智能化技术》课件-1.绪论

第一章绪论战略性新兴领域教材建设团队-重型高端装备制造目录CONTENTS1.1综采工作面简介1.1.1采煤机1.1.2液压支架1.1.3工作面运输设备1.1.4三机协同关系1.2

综采工作面智能化系统1.3

综采工作面总体集成配套设计1.4

综采装备选型原则战略性新兴领域教材建设团队-重型高端装备制造1第一章绪论1.1综采工作面简介

1-采煤机；2-刮板输送机；3-液压支架；4-下端头支架；5-上端头支架；6-转载机；7-带式输送机；8-配电箱；9-移动变电站；10-设备列车；11-乳化液泵站；12-喷雾泵站；13-绞车；14-集中控制台；15-破碎机；16-带式输送机自移机尾;采煤机是引领智能化工作面协同运行的核心关键装备，采煤机前后两个滚筒截割煤壁生成煤层顶底板；刮板输送机为采煤机的运行轨道，其本身由多节溜槽连接而成，具备一定的柔性，可以适应井下复杂的煤层底板形态；液压支架群数量众多且排列紧密，采煤机截割煤壁后，液压支架需要迅速地跟机移架支护，液压支架和刮板输送机溜槽一对一通过“浮动连接机构”进行推溜、移架、支护动作，实现对煤层顶板的动态支护和工作面推进。综采工作面的设备构成与整体布局第一章绪论1.1.1采煤机战略性新兴领域教材建设团队-重型高端装备制造2采煤机的总体结构各种类型的采煤机一般都由下列部分组成：截割部、牵引部、调高系统、附属装置、电控系统等部分组成。•切割、破碎能力•可调节的行走机构•链牵引或无链牵引的齿轨系统•清理工作面浮煤•为液压管路、电缆等提供必要的铺设路径第2章采煤机及其智能化技术1.1.2

液压支架战略性新兴领域教材建设团队-重型高端装备制造3(a)

四柱式液压支架

(b)二柱式液压支架

液压支架的主要结构形式•顶板支撑：具有强大的支撑能力，承受顶板压力，防止岩石塌落，确保作业安全•精准的电液控制系统：配备精准的电液控制系统，能够快速移动和精确定位，进而根据采煤机的进度和工作面实际情况自动调整位置和支撑力度•自移功能：能与采煤机和刮板输送机同步推进，保持作业连续性和协调性四柱式：稳定性强，适用于顶板压力大、地质复杂的工作面二柱式：结构轻便，移架效率高，适合中等顶板条件第2章采煤机及其智能化技术1.1.3

工作面运输设备战略性新兴领域教材建设团队-重型高端装备制造4刮板输送机•结构组成：由相互连接的刮板构成，沿

输送轨道连续移动•核心功能：将采煤机切割的煤炭输送至工作面外部•多角色协作：采煤机轨道：采煤机依托其移动，沿煤层切割作业液压支架支点：协助液压支架同步推移，适应采煤进度第2章采煤机及其智能化技术1.1.3

工作面运输设备战略性新兴领域教材建设团队-重型高端装备制造5转载机•基本定义：全称“顺槽用刮板转载机”，为桥式刮板输送机，安装于矿井工作面下出口。•核心功能：将刮板机运出的煤炭升高并转运至带式输送机。调整运输流向：布置与工作面垂直，确保煤炭沿顺槽方向外流。•结构组成：机头传动部、桥槽、连接槽等关键部件。•协同作用：优化卸载点位置，实现与顺槽式输送机机尾的无缝衔接。第2章采煤机及其智能化技术1.1.3工作面运输设备战略性新兴领域教材建设团队-重型高端装备制造6破碎机

•破碎转载机转载的大块煤炭，防止因块煤过大而堵塞运输系统或损坏运输带。•装机功率和破碎能力多样化，能够满足不同煤矿的生产需求。•结构简单、配合容易，并且破碎能力强，对煤流运行阻力小。第2章采煤机及其智能化技术1.1.3工作面运输设备战略性新兴领域教材建设团队-重型高端装备制造7带式输送机自移机尾

•通常位于井下顺槽带式输送机的尾部，负责连接桥式转载机和带式输送机。•具备自行前移、调高、胶带调偏和张紧等功能，是确保工作面顺槽运输设备连续高效运作的重要组成部分。•采用双液压缸推进式设计第2章采煤机及其智能化技术1.1.4三机协同关系战略性新兴领域教材建设团队-重型高端装备制造8采煤机与液压支架的协同支撑与推进：液压支架预先支护采煤面，采煤机推进后，支架通过电液控制降架→移架→支护新顶板，防止冒顶。高度匹配：支架调高范围适配煤层厚度，确保采煤机切割顺畅且空间充足。采煤机与刮板输送机的协同连续运输：采煤机落煤→刮板输送机即时外运，运输能力匹配（输送机功率为采煤机1.2~1.4倍）。协同移动：刮板输送机作为采煤机轨道，两者通过连接装置同步推进。液压支架与刮板输送机的协同空间支撑：支架移架为刮板输送机腾出前移空间，维持顶板稳定。流程同步：三机（支架、采煤机、输送机）通过精准控制实现连续作业，避免停机或安全隐患。1.2综采工作面智能化系统战略性新兴领域教材建设团队-重型高端装备制造1综采工作面智能化系统主要是针对综采工作面采煤机、液压支架、刮板输送机、转载机和破碎机等设备的智能化系统，此外为了保证智能化综采工作面的正常运行，还要配置如智能化供液系统、视频监控系统、顺槽控制系统等综采工作面智能化支持系统。战略性新兴领域教材建设团队-重型高端装备制造2如左图所示为典型的综采工作面智能化系统:采煤机、液压支架、工作面运输等智能化系统，还包括智能化供液系统、视频监控系统，顺槽集中远程控制系统（上图所示）等智能化支持系统1.2综采工作面智能化系统战略性新兴领域教材建设团队-重型高端装备制造3采煤机是综采工作面的核心设备，采煤机智能化系统主要是在采煤机上配置智能化采煤机传感器，采煤机各传感器布置如图所示。1.2综采工作面智能化系统1.2.1采煤机智能化系统采煤机传感器布置图战略性新兴领域教材建设团队-重型高端装备制造4集多传感器检测等不同物理量测量和数据处理实现的采煤机状态监测、故障预警及自诊断。1.2综采工作面智能化系统1.2.1采煤机智能化系统数据监测总线状态诊断开路短路诊断故障报警战略性新兴领域教材建设团队-重型高端装备制造51.2综采工作面智能化系统1.2.1采煤机智能化系统1.2.2液压支架智能支护系统战略性新兴领域教材建设团队-重型高端装备制造61.2综采工作面智能化系统支架电液控系统工作面集控系统智能供液系统工作面数据上传及云端监控系统高端液压阀1.2.2液压支架智能支护系统战略性新兴领域教材建设团队-重型高端装备制造71.2综采工作面智能化系统液压支架智能支护系统主要是在液压支架上配置电液控制系统，这是包括液压阀的液压支架单架电液控制系统组成。1.2.2液压支架智能支护系统战略性新兴领域教材建设团队-重型高端装备制造81.2综采工作面智能化系统1.2.3综采工作面智能化运输系统战略性新兴领域教材建设团队-重型高端装备制造91.2综采工作面智能化系统1.2.3综采工作面智能化运输系统战略性新兴领域教材建设团队-重型高端装备制造101.2综采工作面智能化系统1.2.4综采工作面智能化支持系统1-智能化供电系统战略性新兴领域教材建设团队-重型高端装备制造111.2综采工作面智能化系统煤矿智能化电力检测系统结构框图，包括地面变电所和井下各用电设备。主要功能：供电设备智能监测、故障预警与处理和能源管理等。1.2.4综采工作面智能化支持系统1-智能化供电系统战略性新兴领域教材建设团队-重型高端装备制造121.2综采工作面智能化系统1.2.4综采工作面智能化支持系统2-智能化供液系统战略性新兴领域教材建设团队-重型高端装备制造131.2综采工作面智能化系统智能化集成供液系统：泵站、电磁卸载、智能控制、变频控制、乳化液自动配比、多级过滤及系统运行状态记录与上传为一体。为综采工作面提供恒压、清洁、配比稳定的高质量乳化液。1.2.4综采工作面智能化支持系统3-智能化通信系统战略性新兴领域教材建设团队-重型高端装备制造141.2综采工作面智能化系统智能化通信系统优点：就地显示、集中控制、语音对讲一体化主机、现场总线技术等。1.2.4综采工作面智能化支持系统4-智能化视频监控系统战略性新兴领域教材建设团队-重型高端装备制造151.2综采工作面智能化系统煤矿井下对视频监控有特殊要求：1、防爆、防尘、防潮、防电磁干扰、防腐蚀。2、要适应低照度环境。3、稳定可靠、故障率低、使用寿命长。视频监控技术方案1.2.4综采工作面智能化支持系统5-综采工作面地质保障系统战略性新兴领域教材建设团队-重型高端装备制造161.2综采工作面智能化系统地质保障系统关键地质信息：矿井地质勘探数据、巷道钻孔取样数据、地震波或槽波探测数据。1.2.4综采工作面智能化支持系统6-顺槽集中控制系统战略性新兴领域教材建设团队-重型高端装备制造171.2综采工作面智能化系统集中监控：在顺槽集控中心对工作面设备的集中监测、顺序启停与远程干预控制。可视化：工作面区域视频全覆盖，实现对关键设备区域的定点监测等。姿态感知：通过接近、倾角、采高、摆角等多种传感器实现对液压支架姿态、采煤机姿态、工作面起伏工况的感知与干涉预警。1.2.4综采工作面智能化支持系统7-工作面人员定位系统战略性新兴领域教材建设团队-重型高端装备制造181.2综采工作面智能化系统实现综采工作面人员的精准定位，实现生产过程的人员防碰撞等功能。1.2.4综采工作面智能化支持系统8-三维数字孪生系统战略性新兴领域教材建设团队-重型高端装备制造191.2综采工作面智能化系统展示有综采装备（液压支架、采煤机、刮板机等）和煤层的数字化模型。实时显示生产信息，设备运行信息和姿态实时显示。第1章绪论1.3综采工作面总体集成配套设计战略性新兴领域教材建设团队-重型高端装备制造30液压支架采煤机刮板输送机1.3综采工作面总体集成配套设计战略性新兴领域教材建设团队-重型高端装备制造31

1.3.1总体集成配套原则和方法第1章绪论1.3综采工作面总体集成配套设计战略性新兴领域教材建设团队-重型高端装备制造32

1.3.1总体集成配套原则和方法第1章绪论1.3综采工作面总体集成配套设计战略性新兴领域教材建设团队-重型高端装备制造331.3.2能力配套关系需要确保采煤机的生产能力满足工作面生产能力和生产任务需求；工作面生产系统应保证将采煤机截割下的煤或放出的顶煤及时运出，不出现“卡脖子”环节。工作面设备生产能力应形成由里向外的“喇叭口”状，设备生产能力应由里向外逐级以1.1-1.2倍数逐渐增大；破碎机的破碎能力需要确保出现的大岩石、大块煤，可以被工作面和转载机适应，目前破碎机已经和转载机设为一体。第1章绪论1.3综采工作面总体集成配套设计战略性新兴领域教材建设团队-重型高端装备制造34

工作面参数的确定（1）产量和效率最高

工作面工效：b1——与工作面长度有关的工人数，工/m;b2——与工作面长度无关的工人数。工/m日产量：第1章绪论1.3综采工作面总体集成配套设计战略性新兴领域教材建设团队-重型高端装备制造35

（2）工作面成本最低（3）高可靠性（4）合理的工作面推进长度（5）合理的工作面采高第1章绪论1.3综采工作面总体集成配套设计战略性新兴领域教材建设团队-重型高端装备制造36

工作面生产能力相关参数的确定1.循环和正规循环作业工作面内全部工序至少完成一次周而复始采煤过程即循环，综采工作面以移架循环为标志，规定时间内按既定工艺完成的一个循环称为正规循环，实现正规循环作业能保证工作面高产、稳产和高效。2.循环方式的确定2.循环方式的确定循环方式分单循环和多循环，确定时要综合考虑矿井生产能力、工作面生产能力、矿井工作制度及人员配备、管理水平等因素，确定步骤包括按地质和生产技术条件确定工序安排形式、按工序安排和劳动定额确定作业形式和人员配备、绘出正规循环图并计算产量、按计划产量调整循环方式等。3.作业方式采煤工作面作业方式指一昼夜内采煤班与准备班在时间上的配合方式，综采工作面有四种作业方式，采煤工作面工序安排有顺序作业、平行作业及两者结合的形式，安排时要分清主次工序，保证主要工序顺利进行并增加出煤时间，辅助工序尽量与采煤平行。劳动组织与作业形式、工序安排密切相关，长壁工作面有分段作业、追机作业、分段接力追机作业3种作业方式，合理的劳动组织有利于完成正规循环、提高质量和效率。4.劳动组织第1章绪论1.3综采工作面总体集成配套设计战略性新兴领域教材建设团队-重型高端装备制造37综采工作面设备配套尺寸关系三机配套选型参数计算第1章绪论1.3综采工作面总体集成配套设计战略性新兴领域教材建设团队-重型高端装备制造38

三机配套选型参数计算

（一）采煤机选型参数计算采煤机的最大截割高度应大于煤层最大厚度，机身高度应小于煤层最小厚度。采煤机最大采高计算公式如下:第1章绪论1.3综采工作面总体集成配套设计战略性新兴领域教材建设团队-重型高端装备制造39

（二）液压支架选型参数计算

支架的最小支护高度计算公