煤炭生產和采掘設備發(fā)展新技術2課件

煤炭生產和采掘設備發(fā)展新技術（二）

黑龍江科技學院機械工程學院

劉春生2008.4.171煤炭生產和采掘設備發(fā)展新技術1采掘機械機電控制技術煤炭發(fā)展重點熱點采掘機械的發(fā)展歷程、趨勢安全高效綜采設備及控制技術綜掘設備及控制技術2采掘機械機電控制技術煤炭發(fā)展重點熱點2采煤機械發(fā)展機械化采煤開始于20世紀40年代，英國和原蘇聯(lián)相繼研制出了鏈式采煤機。德國則同時研制出了刨煤機。20世紀50年代初期，英國和德國相繼研制出了滾筒采煤機，但不能調高。——第一代滾筒式采煤機。生產出采煤機與可彎曲刮板輸送機配套單體液壓支柱，奠定了煤炭開采機械化的基礎。另外，1954年英國研制成功了液壓自移支架，從此采煤機械得以全面發(fā)展。二、采掘機械的發(fā)展歷程、趨勢3采煤機械發(fā)展機械化采煤開始于20世紀40年代，英國和原采煤機械發(fā)展

20世紀60年代，英國、德國、法國和原蘇聯(lián)先后對采煤機截割滾筒的兩項革命性改進：一是在工作中實現(xiàn)截煤滾筒調高；二是截煤滾筒改進成螺旋滾筒。這兩項改進是滾筒式采煤機成為現(xiàn)代化采煤機械的基礎。這種單搖臂滾筒可調高采煤機，擴大了采煤機的適用范圍?！诙擅簷C。1964出現(xiàn)雙滾筒采煤機，解決了工作面自開缺口問題。——第三代采煤機

4采煤機械發(fā)展20世紀60年代，英國、德國、法國和原蘇采煤機械發(fā)展

20世紀70年代以來，綜合機械化得到進一步發(fā)展和提高，朝著大功率、遙控方向發(fā)展，其性能愈益完善。工況自動監(jiān)測、故障診斷以及計算機數(shù)據(jù)處理和數(shù)顯等先進的監(jiān)控技術已經(jīng)在采煤機上得到應用。1970年研制成功無鏈牽引采煤機和1976年出現(xiàn)電牽引采煤機——第四代采煤機。

5采煤機械發(fā)展20世紀70年代以來，綜合機械化得到進20世紀70年代是我國綜合機械化采煤起步階段

20世紀70年代初期，煤炭科學研究院上海分院研制成為綜采面配套的MD-150型雙滾筒采煤機（上海冶礦廠制造），另一方面改進為普采配套的DY100、DY150型單滾筒采煤機（無錫采和遼源煤機廠共同制造），20世紀70年代中后期，雞西煤礦機械廠制造出MLS3—170型雙滾筒采煤機。620世紀70年代是我國綜合機械化采煤起步階段20世紀80年代是我國采煤機發(fā)展的興旺時期

20世紀70年代后期，在我國總共引進143套綜采成套設備中，世界主要采煤機生產國如英國，德國，法國，波蘭，日本等等綜采設備都進入了中國市場。以西安煤機廠為主仿制的EDW300—L（仿制型號MXA300）型采煤機。被列為國家“六五”科技攻關項目的MG300-W型采煤機（當時型號為ZGC300），由上海分院負責設計、試驗，雞西煤礦機械廠負責制造。同時，山西省與英國安德森公司達成引進AM500型采煤機生產圖紙的協(xié)議，由太原礦山機器廠生產。自此，我國形成了大功率采煤機三足鼎立的局面。720世紀80年代是我國采煤機發(fā)展的興旺時期20世紀720世紀90年代是電牽引發(fā)展的時代

進入20世紀90年代后，隨著煤炭生產向集約化方向發(fā)展，電牽引采煤機的研制從20世紀80年代開始起步，20世紀90年代全面發(fā)展。電牽引的發(fā)展存在直流和交流兩種技術途徑，變頻調速箱可以是機載或是非機載。進入20世紀90代后，交流變頻調速技術在中厚煤層采煤機中推廣使用，上海分院先后開發(fā)成功了MG200/500-WD，MG200/450-BWD，MG250/600-WD、MG400/920-WD和MG、450/1020-WD等采煤機。太原礦山機械廠在引進英國Electra1000直流電牽引全套技術的基礎上，又開發(fā)出來了MG400/900-WD和MG250/600-WD型兩種交流電牽引采煤機。820世紀90年代是電牽引發(fā)展的時代進入20世紀90年代電牽引采煤機主導發(fā)展

70年代中期，德國Eickhoff和美國JOY公司相繼研制出最早的直流電牽引采煤機。80年代后期涌現(xiàn)了大量電牽引采煤機型，并出現(xiàn)了交流電牽引采煤機。90年代，隨著現(xiàn)代科學技術的飛速發(fā)展，開發(fā)出集電子電力、微電子、信息管理以及計算機智能技術于一體的大功率電牽引采煤機。如美國的JOY公司的LS系列，英國的AndersonElectra系列，德國Eickhoff公司的EDW系列、SL系列。9電牽引采煤機主導發(fā)展70年代中期，德國Eickhoff和支護設備發(fā)展

20世紀50年代出現(xiàn)了單體液壓支柱，1954年研制成功自移式支架；20世紀60年代液壓支架不斷完善；20世紀80年代強力液壓支架出現(xiàn)，工作阻力達到15000kN；現(xiàn)在，適應多種地質條件的支架和特種支架已生產，液壓支架電液控制和智能化。10支護設備發(fā)展20世紀50年代出現(xiàn)了單體液壓支柱，1954掘進機械的發(fā)展

1949年第一臺懸臂式掘進機在匈牙利問世，經(jīng)過50多年不斷改進、發(fā)展的歷程?，F(xiàn)在世界上的掘進機使用已超過5000臺?，F(xiàn)有10多個國家、20多家公司和廠商從事懸臂式掘進機設計研究和制造。主要的國家是：奧地利、英國、德國、日本、蘇聯(lián)等。1.國外：歐洲國家普遍采用的懸臂式掘進機，是應廣泛，但不能掘進支護平行作業(yè)；以美國和澳大利亞的連續(xù)采煤機和錨掘機組，可實現(xiàn)煤巷的連續(xù)掘進，掘進效率高。

2.我國：主要以懸臂式掘進機為主，經(jīng)歷兩個階段：20世紀70年代引進消化和使用、研制；現(xiàn)在，自立開創(chuàng)和系列設計。11掘進機械的發(fā)展1949年第一臺懸臂式掘進機在匈牙

2006年9月24日

據(jù)統(tǒng)計，每年中國煤炭機械市場有700億元份額，其中采掘機械占20％。然而，過去我國大型煤礦采掘設備一直依賴進口。近幾年我國煤礦機電設備處于高速發(fā)展。如：三一重型裝備有限公司不到三年時間，就推出掘鉆一體機、全自動掘進機、連采機、傻瓜型掘進機及掘錨一體機等七種產品，均屬國內首創(chuàng)。其中，全自動掘進機采用導航、數(shù)控和機器人技術，是世界第一臺基于航天技術、能夠自主定位的全自動掘進機，可實現(xiàn)無人駕駛、自動開采，達到國際一流水平。122006年9月24日

據(jù)統(tǒng)計，每年中國煤炭機械市場有采煤工作面尺寸不斷加大:美國96年平均2575＊251m：澳大利亞1874＊192m：德國平均工作面長277m；美國的最長盤區(qū)5635m；德國的最長工作面354m；生產系統(tǒng)不斷簡化；出現(xiàn)了“一礦一面、一個采區(qū)、一條生產線”的高效集約化生產模式

我國采煤機械設備總的發(fā)展目標

1、礦井生產高度集中和大型化13采煤工作面尺寸不斷加大:生產系統(tǒng)不斷簡化；出現(xiàn)了“一礦一面、2、高技術的發(fā)展、應用采煤機：交流電牽引，2000kW以上；液壓支架：電液控制和隨動技術，6s/架；計算機和傳感器：工況監(jiān)測、故障診斷；光學遠程傳感器，雷達成象系統(tǒng)，激光光纖系統(tǒng)，自動導航系統(tǒng)，智能機器人；煤礦成為高度機械化、綜合自動化的高技術專業(yè)崗位，安全條件顯著改善。142、高技術的發(fā)展、應用采煤機：交流電牽引，2000kW以上3、煤炭將轉變?yōu)闈崈?、高效的能源先進的燃煤發(fā)電技術和先進的替代燃料系統(tǒng)：效率由33％提高到60％；成本降低10－20％；SO2、Nox和TSP排放量降低90％，CO2排放量降低45％；預測50年后終端幾乎不用固體燃料，煤炭主要用來發(fā)電、合成液體和氣體燃料153、煤炭將轉變?yōu)闈崈簟⒏咝У哪茉聪冗M的燃煤發(fā)電技術和先進的替4、露天開采技術將進一步發(fā)展采用大型設備：吊斗鏟的最大斗容超過200m3,單斗鏟、前裝機、鏟運機最大斗容超過50－80m3，自卸汽車最大載重量將達到300t以上；廣泛采用機電一體化設備，自動控制技術和衛(wèi)星定位系統(tǒng)及遙感系統(tǒng)等。164、露天開采技術將進一步發(fā)展采用大型設備：吊斗鏟的最大斗容5、煤礦總的發(fā)展趨勢

①優(yōu)化合理的礦井總體設計②先進可靠的配套裝備（設備重型化、自動化、智能化）③科學統(tǒng)籌的管理方法三者有機相結合，是大型集約化礦井的選擇175、煤礦總的發(fā)展趨勢①優(yōu)化合理的礦井總體設計6、重點研究的六領域（十一五）(1)煤炭資源精細勘查與高效開采地質保障；(2)東部深厚沖積層下建井綜合技術與裝備；(3)高效集約化開采技術與機電一體化裝備；(4)以礦井瓦斯災害綜合防治技術為重點的煤礦安全新技術與裝備；(5)以“煤基液體燃料”和煤化工多聯(lián)產為目標的新型煤轉化技術；(6)煤炭高效分選潔凈利用與礦區(qū)生態(tài)環(huán)境綜合整治和廢棄物處理利用技術；

186、重點研究的六領域（十一五）(1)煤炭資源精細勘查與高效(3)、高效集約化開采技術

與機電一體化裝備應用機電一體化、自動化和計算機智能化控制等高新技術，生產能力達到日產萬t以上。主要設備包括：(量上已達到)新型電牽引多電機驅動采煤機，總功率1500～2000kW以上，裝備了以微型電子計算機為核心的電控系統(tǒng)，采用先進的信息處理技術和傳感技術，實現(xiàn)了機電一體化；液壓支架普遍采用了微機電液智能化控制技術，工作阻力達8000～10000kN，移架速度達6～8s/架以上；

19(3)、高效集約化開采技術

與機電一體化裝備刮板輸送機普遍采用可控起動和工況監(jiān)測技術，采用交叉?zhèn)刃妒綑C頭、鑄焊接整體溜槽，配備750kW以上大功率電動機，輸送能力一般為2000～3000t/h，轉載機裝機功率最大已達到525kW，具備自移功能；膠帶輸送機普遍采用液粘差速或變頻調速及多電機功率均衡驅動技術，輸送能力達到2000～3500t/h，輸送距離達到2000～4000m，膠帶運行速度不斷提高，驅動功率超過2000kW。為適應安全高效高強度開采，采煤工藝和生產系統(tǒng)不斷改進和完善，工作面長度達到350m以上、走向長度達到4000m，煤層最大開采高度達到5.5m，最低開采高度僅0.6m,實現(xiàn)了一礦一面（或兩面）的集中化生產模式(3)、高效集約化開采技術

與機電一體化裝備20刮板輸送機普遍采用可控起動和工況監(jiān)測技術，采用交叉?zhèn)刃妒綑C頭重點研究開發(fā)年產800～1000萬t厚煤層高效綜采成套技術裝備、年產能力100～200萬t薄煤層高效綜采技術裝備。新型裝備采用大功率傳動技術、機電一體化技術及一系列先進結構，單機設備實現(xiàn)工況監(jiān)測、故障在線診斷與預報、自動運行、信息儲存和對外信息傳輸?shù)裙δ?；完成綜采工作面自動化生產控制技術、網(wǎng)絡化監(jiān)測監(jiān)控技術研究開發(fā)，總體達到國際九十年代末期同類產品先進技術水平。目標：(3)、高效集約化開采技術

與機電一體化裝備21重點研究開發(fā)年產800～1000萬t厚煤層高效綜采成套技術裝

生產能力達3000～4000t/h，能自動控制的綜合機械化長壁開采技術與成套裝備生產能力達1500～2500t/h，能自動控制的綜合機械化短壁開采技術與成套裝備煤巷掘進與錨桿支護一體化快速掘進技術與成套裝備適應小塊段、傾斜、急傾斜煤層機電一體化機械化開采的技術與裝備用先進適用技術改造提升地方煤礦關鍵技術與裝備。主要研究內容和關鍵技術：高強度、高效率機電一體化、自動化開采技術(3)、高效集約化開采技術

與機電一體化裝備22 生產能力達3000～4000t/h，能自動控制的綜合歡迎提出寶貴意見謝謝大家!23歡迎提出寶貴意見23煤炭生產和采掘設備發(fā)展新技術（二）

黑龍江科技學院機械工程學院

劉春生2008.4.1724煤炭生產和采掘設備發(fā)展新技術1采掘機械機電控制技術煤炭發(fā)展重點熱點采掘機械的發(fā)展歷程、趨勢安全高效綜采設備及控制技術綜掘設備及控制技術25采掘機械機電控制技術煤炭發(fā)展重點熱點2采煤機械發(fā)展機械化采煤開始于20世紀40年代，英國和原蘇聯(lián)相繼研制出了鏈式采煤機。德國則同時研制出了刨煤機。20世紀50年代初期，英國和德國相繼研制出了滾筒采煤機，但不能調高?！谝淮鷿L筒式采煤機。生產出采煤機與可彎曲刮板輸送機配套單體液壓支柱，奠定了煤炭開采機械化的基礎。另外，1954年英國研制成功了液壓自移支架，從此采煤機械得以全面發(fā)展。二、采掘機械的發(fā)展歷程、趨勢26采煤機械發(fā)展機械化采煤開始于20世紀40年代，英國和原采煤機械發(fā)展

20世紀60年代，英國、德國、法國和原蘇聯(lián)先后對采煤機截割滾筒的兩項革命性改進：一是在工作中實現(xiàn)截煤滾筒調高；二是截煤滾筒改進成螺旋滾筒。這兩項改進是滾筒式采煤機成為現(xiàn)代化采煤機械的基礎。這種單搖臂滾筒可調高采煤機，擴大了采煤機的適用范圍?！诙擅簷C。1964出現(xiàn)雙滾筒采煤機，解決了工作面自開缺口問題?！谌擅簷C

27采煤機械發(fā)展20世紀60年代，英國、德國、法國和原蘇采煤機械發(fā)展

20世紀70年代以來，綜合機械化得到進一步發(fā)展和提高，朝著大功率、遙控方向發(fā)展，其性能愈益完善。工況自動監(jiān)測、故障診斷以及計算機數(shù)據(jù)處理和數(shù)顯等先進的監(jiān)控技術已經(jīng)在采煤機上得到應用。1970年研制成功無鏈牽引采煤機和1976年出現(xiàn)電牽引采煤機——第四代采煤機。

28采煤機械發(fā)展20世紀70年代以來，綜合機械化得到進20世紀70年代是我國綜合機械化采煤起步階段

20世紀70年代初期，煤炭科學研究院上海分院研制成為綜采面配套的MD-150型雙滾筒采煤機（上海冶礦廠制造），另一方面改進為普采配套的DY100、DY150型單滾筒采煤機（無錫采和遼源煤機廠共同制造），20世紀70年代中后期，雞西煤礦機械廠制造出MLS3—170型雙滾筒采煤機。2920世紀70年代是我國綜合機械化采煤起步階段20世紀80年代是我國采煤機發(fā)展的興旺時期

20世紀70年代后期，在我國總共引進143套綜采成套設備中，世界主要采煤機生產國如英國，德國，法國，波蘭，日本等等綜采設備都進入了中國市場。以西安煤機廠為主仿制的EDW300—L（仿制型號MXA300）型采煤機。被列為國家“六五”科技攻關項目的MG300-W型采煤機（當時型號為ZGC300），由上海分院負責設計、試驗，雞西煤礦機械廠負責制造。同時，山西省與英國安德森公司達成引進AM500型采煤機生產圖紙的協(xié)議，由太原礦山機器廠生產。自此，我國形成了大功率采煤機三足鼎立的局面。3020世紀80年代是我國采煤機發(fā)展的興旺時期20世紀720世紀90年代是電牽引發(fā)展的時代

進入20世紀90年代后，隨著煤炭生產向集約化方向發(fā)展，電牽引采煤機的研制從20世紀80年代開始起步，20世紀90年代全面發(fā)展。電牽引的發(fā)展存在直流和交流兩種技術途徑，變頻調速箱可以是機載或是非機載。進入20世紀90代后，交流變頻調速技術在中厚煤層采煤機中推廣使用，上海分院先后開發(fā)成功了MG200/500-WD，MG200/450-BWD，MG250/600-WD、MG400/920-WD和MG、450/1020-WD等采煤機。太原礦山機械廠在引進英國Electra1000直流電牽引全套技術的基礎上，又開發(fā)出來了MG400/900-WD和MG250/600-WD型兩種交流電牽引采煤機。3120世紀90年代是電牽引發(fā)展的時代進入20世紀90年代電牽引采煤機主導發(fā)展

70年代中期，德國Eickhoff和美國JOY公司相繼研制出最早的直流電牽引采煤機。80年代后期涌現(xiàn)了大量電牽引采煤機型，并出現(xiàn)了交流電牽引采煤機。90年代，隨著現(xiàn)代科學技術的飛速發(fā)展，開發(fā)出集電子電力、微電子、信息管理以及計算機智能技術于一體的大功率電牽引采煤機。如美國的JOY公司的LS系列，英國的AndersonElectra系列，德國Eickhoff公司的EDW系列、SL系列。32電牽引采煤機主導發(fā)展70年代中期，德國Eickhoff和支護設備發(fā)展

20世紀50年代出現(xiàn)了單體液壓支柱，1954年研制成功自移式支架；20世紀60年代液壓支架不斷完善；20世紀80年代強力液壓支架出現(xiàn)，工作阻力達到15000kN；現(xiàn)在，適應多種地質條件的支架和特種支架已生產，液壓支架電液控制和智能化。33支護設備發(fā)展20世紀50年代出現(xiàn)了單體液壓支柱，1954掘進機械的發(fā)展

1949年第一臺懸臂式掘進機在匈牙利問世，經(jīng)過50多年不斷改進、發(fā)展的歷程。現(xiàn)在世界上的掘進機使用已超過5000臺?，F(xiàn)有10多個國家、20多家公司和廠商從事懸臂式掘進機設計研究和制造。主要的國家是：奧地利、英國、德國、日本、蘇聯(lián)等。1.國外：歐洲國家普遍采用的懸臂式掘進機，是應廣泛，但不能掘進支護平行作業(yè)；以美國和澳大利亞的連續(xù)采煤機和錨掘機組，可實現(xiàn)煤巷的連續(xù)掘進，掘進效率高。

2.我國：主要以懸臂式掘進機為主，經(jīng)歷兩個階段：20世紀70年代引進消化和使用、研制；現(xiàn)在，自立開創(chuàng)和系列設計。34掘進機械的發(fā)展1949年第一臺懸臂式掘進機在匈牙

2006年9月24日

據(jù)統(tǒng)計，每年中國煤炭機械市場有700億元份額，其中采掘機械占20％。然而，過去我國大型煤礦采掘設備一直依賴進口。近幾年我國煤礦機電設備處于高速發(fā)展。如：三一重型裝備有限公司不到三年時間，就推出掘鉆一體機、全自動掘進機、連采機、傻瓜型掘進機及掘錨一體機等七種產品，均屬國內首創(chuàng)。其中，全自動掘進機采用導航、數(shù)控和機器人技術，是世界第一臺基于航天技術、能夠自主定位的全自動掘進機，可實現(xiàn)無人駕駛、自動開采，達到國際一流水平。352006年9月24日

據(jù)統(tǒng)計，每年中國煤炭機械市場有采煤工作面尺寸不斷加大:美國96年平均2575＊251m：澳大利亞1874＊192m：德國平均工作面長277m；美國的最長盤區(qū)5635m；德國的最長工作面354m；生產系統(tǒng)不斷簡化；出現(xiàn)了“一礦一面、一個采區(qū)、一條生產線”的高效集約化生產模式

我國采煤機械設備總的發(fā)展目標

1、礦井生產高度集中和大型化36采煤工作面尺寸不斷加大:生產系統(tǒng)不斷簡化；出現(xiàn)了“一礦一面、2、高技術的發(fā)展、應用采煤機：交流電牽引，2000kW以上；液壓支架：電液控制和隨動技術，6s/架；計算機和傳感器：工況監(jiān)測、故障診斷；光學遠程傳感器，雷達成象系統(tǒng)，激光光纖系統(tǒng)，自動導航系統(tǒng)，智能機器人；煤礦成為高度機械化、綜合自動化的高技術專業(yè)崗位，安全條件顯著改善。372、高技術的發(fā)展、應用采煤機：交流電牽引，2000kW以上3、煤炭將轉變?yōu)闈崈?、高效的能源先進的燃煤發(fā)電技術和先進的替代燃料系統(tǒng)：效率由33％提高到60％；成本降低10－20％；SO2、Nox和TSP排放量降低90％，CO2排放量降低45％；預測50年后終端幾乎不用固體燃料，煤炭主要用來發(fā)電、合成液體和氣體燃料383、煤炭將轉變?yōu)闈崈?、高效的能源先進的燃煤發(fā)電技術和先進的替4、露天開采技術將進一步發(fā)展采用大型設備：吊斗鏟的最大斗容超過200m3,單斗鏟、前裝機、鏟運機最大斗容超過50－80m3，自卸汽車最大載重量將達到300t以上；廣泛采用機電一體化設備，自動控制技術和衛(wèi)星定位系統(tǒng)及遙感系統(tǒng)等。394、露天開采技術將進一步發(fā)展采用大型設備：吊斗鏟的最大斗容5、煤礦總的發(fā)展趨勢

①優(yōu)化合理的礦井總體設計②先進可靠的配套裝備（設備重型化、自動化、智能化）③科學統(tǒng)籌的管理方法三者有機相結合，是大型集約化礦井的選擇405、煤礦總的發(fā)展趨勢①優(yōu)化合理的礦井總體設計6、重點研究的六領域（十一五）(1)煤炭資源精細勘查與高效開采地質保障；(2)東部深厚沖積層下建井綜合技術與裝備；(3)高效集約化開采技術與機電一體化裝備；(4)以礦井瓦斯災害綜合防治技術為重點的煤礦安全新技術與裝備；(5)以“煤基液體燃料”和煤化工多聯(lián)產為目標的新型煤轉化技術；(6)煤炭高效分選潔凈利用與礦區(qū)生態(tài)環(huán)境綜合整治和廢棄物處理利用技術；

416、重點研究的六領域（十一五）(1)煤炭資源精細勘查與高效(3)、高效集約化開采技術

與機電一體化裝備應用機電一體化、自動化和計算機智能化控制等高新技術，生產能力達到日產萬t以上。主要設備包括：(量上已達到)新型電牽引多電機驅動采煤機，總功率1500～2000kW以上，裝備了以微型電子計算機為核心的電控系統(tǒng)，采用先進的信息處理技術和傳感技術，實現(xiàn)了機電一體化；液壓支架普遍采用了