薄煤層開采技術(shù)與裝備研究

1、No Image No Image 薄煤層開采技術(shù)與裝備研究薄煤層開采技術(shù)與裝備研究 第一部分第一部分 薄煤層開采特點薄煤層開采特點 第二部分第二部分 薄煤層采煤機薄煤層采煤機 第三部分第三部分 薄煤層刨煤機薄煤層刨煤機 No Image 薄煤層開采技術(shù)與裝備研究薄煤層開采技術(shù)與裝備研究 第一部分第一部分 薄煤層開采特點薄煤層開采特點 No Image 薄煤層開采技術(shù)與裝備研究薄煤層開采技術(shù)與裝備研究 第一部分第一部分 背景背景 根據(jù)我國煤層厚度劃分，小于1.3m屬于薄煤層，小于 0.8m屬于極薄煤層。目前薄煤層（1.2米以下）可采儲量 約為60多億噸，占總可采儲量的19。 我國0.7-1.3

2、m的緩傾斜薄煤層占75以上。薄煤層采煤 機械化程度比中厚煤層采煤機械化程度低得多。 No Image 薄煤層開采技術(shù)與裝備研究薄煤層開采技術(shù)與裝備研究 薄煤層開采特點薄煤層開采特點 與中厚相比，薄煤層機械化長壁工作面開采主要存在 以下問題： 煤層薄、采高低。 煤質(zhì)硬度大，夾矸，斷層等地質(zhì)構(gòu)造普遍。 煤層厚度變化大，底板起伏變化大。 工人勞動強度大，操作困難。 裝煤效果不好。 No Image 薄煤層開采技術(shù)與裝備研究薄煤層開采技術(shù)與裝備研究 目前，薄煤層機械化開采有滾筒采煤機、刨煤機、螺旋鉆采 機。其中，滾筒采煤機、刨煤機采用長壁綜采工藝，工作面 配套設(shè)備還有液壓支架和刮板輸送機； 滾筒采煤機

3、采用銑削破煤方法，牽引速度可調(diào)，較易適應(yīng) 有夾矸、起伏等地質(zhì)條件復(fù)雜的煤層。 刨煤機采用刨削破煤方法，截深淺、刨速快，能充分利用 礦壓破煤。 鉆采機可以開采0.6-0.8米一下的煤層（采煤機與刨煤機 一般不能滿足），是極薄煤層開采方式。 No Image 薄煤層開采技術(shù)與裝備研究薄煤層開采技術(shù)與裝備研究 滿足0.9米以上煤層的綜采工藝需求。 適應(yīng)煤層起伏變化的要求。 適應(yīng)過斷層、矸石的煤層需求。 牽引力高，適應(yīng)大運行阻力，大傾角煤層。 適應(yīng)采煤機俯仰調(diào)節(jié)要求。 適應(yīng)自動化開采工藝要求，減輕工人勞動強度、降低工 作面人數(shù)。 薄煤層開采的產(chǎn)品定位薄煤層開采的產(chǎn)品定位 No Image 薄煤層開采技

4、術(shù)與裝備研究薄煤層開采技術(shù)與裝備研究 第二部分第二部分 薄煤層采煤機薄煤層采煤機 No Image 薄煤層開采技術(shù)與裝備研究薄煤層開采技術(shù)與裝備研究 采煤機采煤機 液壓支架液壓支架 刮板輸送機刮板輸送機 No Image 薄煤層開采技術(shù)與裝備研究薄煤層開采技術(shù)與裝備研究 薄煤層綜采成套設(shè)備適應(yīng)范圍：薄煤層綜采成套設(shè)備適應(yīng)范圍： 煤層厚度：煤層厚度：0.90.9米至米至2.52.5米米 工作面長度：最長可至工作面長度：最長可至250250米米. . 工作面傾角：工作面傾角：4545 No Image 薄煤層開采技術(shù)與裝備研究薄煤層開采技術(shù)與裝備研究 國內(nèi)始于60年代，研制了的高可靠性和使用性的薄

5、煤層滾筒采煤機。 從總體布局上來看，主要分為騎槽與,爬底板兩種方式。 進入90年代以來, 為了滿足厚薄煤層并存、薄煤層作為解放層開采礦井的需要, 研制了適用 于中薄煤層的等型薄煤層采煤機。 國外起步早，發(fā)展 較快，技術(shù)也較先進。其中 主要包括德國Eickhoff公司 的EDW系列，烏克蘭UUM 系列、日本三井三池 采煤機等。特別是EDW- 300LN、300電牽引采 煤機組在國外使用效果較好 應(yīng)用范圍十分廣泛。 No Image 薄煤層開采技術(shù)與裝備研究薄煤層開采技術(shù)與裝備研究 薄煤層采煤機的總體設(shè)計上主要分為兩種形式。一種是傳統(tǒng)的騎輸送機 的方式。該方式最低采高不可能太低（基本大于1米），同

6、時由于考慮機身 厚度等原因，牽引電機的功率不可能太大。采高主要適用于1米到2米的煤層 為主。采高1米左右的薄煤層采煤機主要有MG100/245-BW型采煤機。機面最 低高度為700左右，最小采高為0.85米。整個機身為一體化設(shè)計，配套630刮 板。 No Image 薄煤層開采技術(shù)與裝備研究薄煤層開采技術(shù)與裝備研究 MG280/391-WD、MG2160/730-WD型采煤機的裝機功率明顯增大。牽引 方式為電牽引方式。采高范圍是：1.1-2.5m。單個截割電機為雙電機結(jié)構(gòu)。 采用行星機構(gòu)前置的形式，電機從煤壁側(cè)裝入，并加護蓋防護輸出軸為一根 長軸，輸出直徑減小，葉片寬度增大，這就在較大程度上提

7、高了裝煤效率。 No Image 薄煤層開采技術(shù)與裝備研究薄煤層開采技術(shù)與裝備研究 爬底板為了降低機面高度，機身在煤壁側(cè)布置。在降低機面高度的同時， 可以采用大功率電機，提高整機的性能。在整機的設(shè)計上應(yīng)盡量縮短機身長 度，從而對煤層起伏具有更大的適應(yīng)性。當然，薄煤層采煤機的技術(shù)關(guān)鍵是 矮機身與大功率之間的矛盾, 如何解決這一矛盾, 是設(shè)計的難點和重點?？?之，在薄煤層采煤機的整體布局上要實現(xiàn)：“大功率、短機身、低機面”的 綜合性能目標。 No Image 薄煤層開采技術(shù)與裝備研究薄煤層開采技術(shù)與裝備研究 No Image 薄煤層開采技術(shù)與裝備研究薄煤層開采技術(shù)與裝備研究 15 160kW160

8、kW，650650滾筒的截割特性曲線。滾筒的截割特性曲線。 No Image 薄煤層開采技術(shù)與裝備研究薄煤層開采技術(shù)與裝備研究 400B產(chǎn)品關(guān)鍵性能對比。 序 號 關(guān)鍵性能指標備注 1 最低采高最低采高:0.7m(配配0.65m滾筒滾筒) 適應(yīng)傾角適應(yīng)傾角20/45。 比同類機型最小截割高度低約比同類機型最小截割高度低約 25%。 2總裝機功率：大約總裝機功率：大約385kW高于同類機型約高于同類機型約10%。 3機面高度機面高度: 575/550 mm機面高度低機面高度低 4過煤高度：大約過煤高度：大約320mm同類機型中最大。同類機型中最大。 5搖臂回轉(zhuǎn)中心距：大約搖臂回轉(zhuǎn)中心距：大約28

9、30mm 比同類機型短約比同類機型短約30-40%，更適，更適 應(yīng)薄煤層開采。應(yīng)薄煤層開采。 No Image 薄煤層開采技術(shù)與裝備研究薄煤層開采技術(shù)與裝備研究 17 雙列行星雙列行星 輪輪 扭矩軸扭矩軸 搖臂主要特點 uC型搖臂結(jié)構(gòu)。 u扭矩軸從老塘側(cè)安裝； u搖臂長度短，適應(yīng)于薄煤層； u搖臂行星頭直徑小，有利于裝 煤； u采用雙列行星輪機構(gòu)，可靠性 高。 No Image 薄煤層開采技術(shù)與裝備研究薄煤層開采技術(shù)與裝備研究 18 搖臂搖臂與鏟煤板配合可以有效清掃底板的浮煤，提高裝煤效果。 垂直方向鏟煤板垂直方向鏟煤板 水平方向鏟煤板水平方向鏟煤板 外噴霧噴嘴外噴霧噴嘴 No Image 薄

10、煤層開采技術(shù)與裝備研究薄煤層開采技術(shù)與裝備研究 19 牽引部特點：牽引部特點： u三個行星減速布局方三個行星減速布局方 式，體積小。傳動比大。式，體積小。傳動比大。 u牽引電機體積小，整牽引電機體積小，整 機面高度低。機面高度低。 u牽引部電機與行星部牽引部電機與行星部 分均由老塘側(cè)安裝。分均由老塘側(cè)安裝。 u行走輪具有過載保護行走輪具有過載保護 裝置與行星架連接。裝置與行星架連接。 過載保護裝置過載保護裝置 No Image 薄煤層開采技術(shù)與裝備研究薄煤層開采技術(shù)與裝備研究 20 俯仰油俯仰油 缸缸 過橋：過橋： u過橋處增加俯仰調(diào)整油缸，及時調(diào)整整過橋處增加俯仰調(diào)整油缸，及時調(diào)整整 機俯仰

11、角度（機俯仰角度（+2.2 +2.2 /-2.8 /-2.8）。）。 u機身底部設(shè)有支撐滑靴；機身底部設(shè)有支撐滑靴； 支撐滑支撐滑 靴靴 俯仰油俯仰油 缸缸 No Image 薄煤層開采技術(shù)與裝備研究薄煤層開采技術(shù)與裝備研究 21 自動化系統(tǒng)：自動化系統(tǒng)： u過橋上的攝像頭和照明燈觀察截割滾筒、過橋上的攝像頭和照明燈觀察截割滾筒、 搖臂、支架頂梁等情況。攝像頭具有防塵防搖臂、支架頂梁等情況。攝像頭具有防塵防 抖功能，提高視頻監(jiān)視的質(zhì)量。抖功能，提高視頻監(jiān)視的質(zhì)量。 u采煤機多傳感器融合技術(shù)?？赏瑫r完成對采煤機多傳感器融合技術(shù)?？赏瑫r完成對 包括采煤機自身及周圍環(huán)境包括采煤機自身及周圍環(huán)境606

12、0多點檢測。多點檢測。 u煤礦專用變頻器，可實現(xiàn)一拖一控制、負煤礦專用變頻器，可實現(xiàn)一拖一控制、負 載均衡。載均衡。 u數(shù)據(jù)傳輸模塊可完成與順槽終端傳輸功能。數(shù)據(jù)傳輸模塊可完成與順槽終端傳輸功能。 光纖傳輸速度光纖傳輸速度100M100M。以太網(wǎng)拓展傳輸最高。以太網(wǎng)拓展傳輸最高 傳輸速率達到傳輸速率達到30M30M。 u具有采煤機自定位功能，可配合三機實現(xiàn)具有采煤機自定位功能，可配合三機實現(xiàn) 推拉移架。推拉移架。 攝像頭攝像頭 視頻終端視頻終端 No Image 薄煤層開采技術(shù)與裝備研究薄煤層開采技術(shù)與裝備研究 “三機”的狀態(tài)集中監(jiān)控和協(xié)調(diào)運行 No Image 薄煤層開采技術(shù)與裝備研究薄煤層

13、開采技術(shù)與裝備研究 第三部分第三部分 薄煤層刨煤機薄煤層刨煤機 No Image 薄煤層開采技術(shù)與裝備研究薄煤層開采技術(shù)與裝備研究 國內(nèi)我國在刨煤機產(chǎn)品開發(fā)和制造方面進展緩慢。國內(nèi)相關(guān)企業(yè) 與研究機構(gòu)試圖進行研發(fā)，但由于其可靠性與自動化水平太差，效率低 故障率高，并未得到成功應(yīng)用。目前該項技術(shù)被德國DBT公司獨家壟斷， 價格極其昂貴，全套設(shè)備的價格在人民幣2億元左右，我國共進口了9套 刨煤機成套開采設(shè)備，其中鐵法煤業(yè)擁有4套，是應(yīng)用刨煤機成套開采 技術(shù)最成熟的企業(yè)。 國外自20世紀40年代刨煤機在德國問世以來，很快就得到推廣和 發(fā)展，成為薄煤層采煤機械化的強大支柱。 No Image 薄煤層開

14、采技術(shù)與裝備研究薄煤層開采技術(shù)與裝備研究 刨煤機是一種應(yīng)用在薄煤層的淺截深式采煤機械，由刨頭和回采工作 面兩端的驅(qū)動裝置及無極牽引鏈組成。刨頭通過無極牽引鏈的牽引，沿滑行 軌道往復(fù)運動刨削煤壁，刨落下的煤通過輸送機、轉(zhuǎn)載機、自移裝置、皮帶 機運輸出工作面。 適用條件 適應(yīng)煤層厚度0.82.0m， 煤質(zhì)截割阻抗A350N/mm（f4），煤層傾角25， 裝備年產(chǎn)量1.52.0Mt的礦井。 目前世界刨煤機刨煤機的裝機功率越來越大，以德國為代表，80年代 中期最大功率也只有500kW，目前已達到8001600kW，其體積向著緊湊型 方向發(fā)展，可靠性更高，自動化控制程度更高。 No Image 薄煤層開

15、采技術(shù)與裝備研究薄煤層開采技術(shù)與裝備研究 No Image 薄煤層開采技術(shù)與裝備研究薄煤層開采技術(shù)與裝備研究 高效 刨頭以最大刨深高速運行，在僅1.3米厚的煤層中，可實現(xiàn)百萬噸以 上的年產(chǎn)量和300米超長工作面布置；依靠刨刀對煤壁形成的靜壓力將煤 刨落，塊煤率是普通薄煤層綜采設(shè)備的1.5倍。 No Image 薄煤層開采技術(shù)與裝備研究薄煤層開采技術(shù)與裝備研究 安全 由于刨頭截深淺、速度快，瓦斯釋放量小且釋放均勻，跟進噴霧實 現(xiàn)降塵，頂板管理可靠，空頂距小，改善了工作面的工作條件。 No Image 薄煤層開采技術(shù)與裝備研究薄煤層開采技術(shù)與裝備研究 不需要操作人員跟機行走，可實現(xiàn)全自動化和遠程控

16、制，條件允 許的前提下，可實現(xiàn)無人工作面。 智能 No Image 薄煤層開采技術(shù)與裝備研究薄煤層開采技術(shù)與裝備研究 自動化控制系統(tǒng)配置 刨煤機組自動化控制系統(tǒng)主要由中央控制系統(tǒng)、 支架電液控制系統(tǒng)、 主控制器、組合開關(guān)箱、擴音電話系統(tǒng)等組成。通過主控制器和中央控制室 內(nèi)上位機監(jiān)控軟件，可以實現(xiàn)對工作面設(shè)備的手動啟停操作、自動刨煤控制 以及對工作面所有設(shè)備狀態(tài)信息的監(jiān)視。主要分為四個部分： （1）支架行程及刨頭位置：用圖形實時地顯示各支架的推移行程及刨頭 的位置和運行方向； （2）支架壓力：用圖形實時地顯示各個液壓支架立柱壓力大小； （3）設(shè)備啟停狀態(tài)：用文字和圖形動畫實時顯示各設(shè)備的啟停狀態(tài)

17、，當 設(shè)備處于運行狀態(tài)時相應(yīng)圖形會閃爍； （4）設(shè)備控制：功能與主控制器相同，包括手自動切換、急停、對刮板 機、刨頭、轉(zhuǎn)載破碎、乳化泵、清水泵的啟停操作。 No Image 薄煤層開采技術(shù)與裝備研究薄煤層開采技術(shù)與裝備研究 No Image 薄煤層開采技術(shù)與裝備研究薄煤層開采技術(shù)與裝備研究 VSDVSD具備的特點具備的特點 1.1.構(gòu)造緊密構(gòu)造緊密 2.2.轉(zhuǎn)數(shù)調(diào)整范圍大轉(zhuǎn)數(shù)調(diào)整范圍大 3.3.功率因數(shù)出色功率因數(shù)出色(1)(1) 4.4.轉(zhuǎn)數(shù)小扭矩高轉(zhuǎn)數(shù)小扭矩高 5.5.耐高溫耐高溫 6.6.可頻繁起動可頻繁起動 7.7.損耗小損耗小 8.8.對電網(wǎng)的反作用小對電網(wǎng)的反作用小 No Image 薄煤層