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铁煤集团小青煤矿薄煤层自动化开采设备的实践与应用

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成果主要完成人

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项目概况

小青矿“引进德国薄煤层自动化开采的核心技术装备与国产液压支架等设备相配套”的“嫁接、集成”的土洋结合式薄煤层安全高效开采技术装备方案,即可实现薄煤层自动化开采,又能节省资金。能国产化的设备坚决国产化,刨煤机、刨头运行轨道、支架PMC-R电液控制系统和PROMOS控制系统自德国进口,液压支架、刨头运行轨道双速电机、皮带运输机、转载机、破碎机、乳化液泵站、移动变电站、馈电开关等设备选用国产化设备,每套设备节省了资金8000万元,整合后的系统技术性能完全达到工作面内无人操作的国际先进水平。 联合开展了技术洽谈和设备配套研究设计工作,成功研制出两国设备之间动力传动、信号采集、传输和利用等技术结合界面及新型薄煤层液压支架等技术装备,首创了用一个PM4控制器控制三架支架的控制模式,使德国“一控一”水平提升至“一控三”,从而减少了PM4控制器引进量,节省了大量引进资金投入。 刨煤机全自动化开采技术主要包括电气自动化控制技术、刨煤机自动定位与自动导航技术、刨煤机自动调斜技术、液压支架电液控制技术、刨头运行轨道自动推移技术、三机工况检测和故障诊断技术、工作面灾害预测预报技术等。 建立刨煤机全自动化无人工作面技术体系,包括电气自动化控制技术、刨煤机自动定位与自动导航技术、刨煤机自动调斜技术、液压支架电液控制技术、刨头运行轨道自动推移技术、三机工况检测和故障诊断技术、工作面灾害预测预报技术等。 创建刨煤机工作面自动化控制技术。一是PROMOS监控系统,主要是对破碎机、转载机、输送机、刨煤机工作面通讯、喷雾、冷却进行控制和监测;二是PMC-R电液控制系统,主要是对液压支架各种动作进行自动控制。 首创“单向双切”全自动化刨煤机回采工艺,大大缩短了作业循环时间,简化了控制过程,提高了工作效率。 刨煤机改进与优化,支架电液控制系统升级换代、增强支架对顶板变化的适应能力、增强液压支架的调斜能力、改进支架底座前脚,将直角改变成倒角,完善过载保护装置,提高生产能力、增设运输机电流监测装置、研发机尾自动清煤装置。 研发成功1.0m以下薄煤层自动化开采技术。创新应用落煤设备选用GH9-38Ve/5.7滑行刨煤机,支护设备采用ZY4800/06/16.5型支架,可伸缩式布置控制阀组,支架采用PMC-R电液控制系统,其控制阀组布置在支架顶梁下方,支架推移框架设计为档位可调节式,阀锁外露式布置,多通式液压管路集中布置。运输设备附属设备设施特殊设计,压缩式电缆槽设计,附属设备内含式布置,瘦身式端头支架设计,定位轴可旋转联接设计;供电方式两端供电技术,工作面刨煤机运输机机头机尾电机同步控制技术,工作面集中控制等技术,实现了1.0m以下薄煤层自动化开采,填补了国内1.0m以下薄煤层安全高、效开采技术的空白,是薄煤层开采技术的又一次突破。使小青矿1.0m以下的2257.1万t薄煤层(上煤组7层385.5,下煤组1871.6)储量得到有效开采,延长了矿井的服务年限。 成功装备了我国第一个刨煤机全自动化回采工作面,开创了我国薄煤层及极薄煤层高产高效开采技术先河。技术获得中国煤炭工业科学技术一等奖,这一模式在山西、山东、沈阳等地煤矿得到推广,并且俄罗斯、墨西哥等国煤矿也照此运作,使薄煤层刨煤机自动化开采技术得到进一步实践应用和广泛推广。 实现了矿井薄、厚煤层资源合理配采,延长矿井服务年限20年以上,确保了企业可持续发展。使原不可采煤层成为主采煤层,大幅度提高了煤炭资源回收率,使占矿井总储量73.75%的薄煤层资源5545.26万吨得以回收,矿井服务年限延长20年以上。使铁法矿区被传统技术设备限制下,放弃未采的占总储量高达27%以上、厚度为1.5m以下的6.2 亿 t 薄煤层煤炭资源得以回收,矿区服务年限可延长31 年。 实现了采煤工作面全自动化开采,大幅度提高了井下安全生产水平。工作面设备使用远程操纵,没有作业人员,减轻了工人劳动强度,风流中煤尘浓度降到10 mg/m3以下,符合工业卫生标准,并能杜绝发生煤尘爆炸事故,大幅度提高了安全生产水平。 节省了大量投资。引进德国薄煤层自动化开采的与国产液压支架等设备相配套技术装备方案,刨煤机、刨头运行轨道、支架PMC-R电液控制系统和PROMOS控制系统等核心技术装备自德国进口,液压支架、刨头运行轨道双速电机、皮带运输机、转载机、破碎机、乳化液泵站、移动变电站等选用国产化设备,每套装备节省投资8000余万元。 拓宽了煤炭开采技术国际先进视野,培养造就了大批优秀技术人才,取得了一批知识产权与技术创新成果。成功研制出部分配件替代进口;创造出“单向双切”进刀方式和工作面高效自动化生产模式。实施“单向双切”进刀方式,每一个刨煤循环,电动机转向切换次数比照搬德国的“双向双切”减少4次,即提高工效,又延长刨煤机电动机的使用寿命。 实现了高产高效生产,取得了巨大的经济效益和社会效益,极大的拓展了企业发展的空间和潜力。全自动化刨煤机回采薄煤层工作最高月产16.56万吨,日产9188吨,达到了年产120~150万吨水平,效率达到137t/工,生产能力是传统开采方法的15倍以上,实现了薄煤层高产高效全自动化开采。 小青矿薄煤层自动化设备开采成果自2010年到2018年共实施9年,累计产量314.82万吨,累计煤炭销售收入95207.85万元,累计成本21310.05万元,累计材料费2544.22万元;累计设备租赁费10959万元,共实现利润60394.58万元。效益计算:总产值:95207.85万元;全部成本:34813.27万元;实现利润:95207.85—34813.27=60394.58万元。