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1、1,,煤炭生產(chǎn)和采掘設(shè)備發(fā)展新技術(shù) （二） 黑龍江科技學(xué)院機(jī)械工程學(xué)院 劉春生 2008.4.17,2,采掘機(jī)械機(jī)電控制技術(shù),煤炭發(fā)展重點(diǎn)熱點(diǎn) 采掘機(jī)械的發(fā)展歷程、趨勢 安全高效綜采設(shè)備及控制技術(shù) 綜掘設(shè)備及控制技術(shù),3,采煤機(jī)械發(fā)展,機(jī)械化采煤開始于20世紀(jì)40年代，英國和原蘇聯(lián)相繼研制出了鏈?zhǔn)讲擅簷C(jī)。德國則同時(shí)研制出了刨煤機(jī)。 20世紀(jì)50年代初期，英國和德國相繼研制出了滾筒采煤機(jī)，但不能調(diào)高。第一代滾筒式采煤機(jī)。生產(chǎn)出采煤機(jī)與可彎曲刮板輸送機(jī)配套單體液壓支柱，奠定了煤炭開采機(jī)械化的基礎(chǔ)。 另外，1954年英國研制成功了液壓自移支架，從此采煤機(jī)械得以全面發(fā)展。,二、采掘機(jī)械的發(fā)展歷程、趨

2、勢,4,采煤機(jī)械發(fā)展,20世紀(jì)60年代，英國、德國、法國和原蘇聯(lián)先后對采煤機(jī)截割滾筒的兩項(xiàng)革命性改進(jìn)：一是在工作中實(shí)現(xiàn)截煤滾筒調(diào)高；二是截煤滾筒改進(jìn)成螺旋滾筒。這兩項(xiàng)改進(jìn)是滾筒式采煤機(jī)成為現(xiàn)代化采煤機(jī)械的基礎(chǔ)。這種單搖臂滾筒可調(diào)高采煤機(jī)，擴(kuò)大了采煤機(jī)的適用范圍。第二代采煤機(jī)。 1964出現(xiàn)雙滾筒采煤機(jī)，解決了工作面自開缺口問題。第三代采煤機(jī),5,采煤機(jī)械發(fā)展,20世紀(jì)70年代以來，綜合機(jī)械化得到進(jìn)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(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)處理和數(shù)顯等先進(jìn)的監(jiān)控技術(shù)已經(jīng)在采煤機(jī)上得到應(yīng)用。 1970年研制成功無鏈牽引采煤機(jī)和1976年出現(xiàn)電牽引

3、采煤機(jī)第四代采煤機(jī)。,6,20世紀(jì)70年代是我國綜合機(jī)械化采煤起步階段,20世紀(jì)70年代初期，煤炭科學(xué)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(jī)（上海冶礦廠制造），另一方面改進(jìn)為普采配套的DY100、DY150型單滾筒采煤機(jī)（無錫采和遼源煤機(jī)廠共同制造），20世紀(jì)70年代中后期，雞西煤礦機(jī)械廠制造出MLS3170型雙滾筒采煤機(jī)。,7,20世紀(jì)80年代是我國采煤機(jī)發(fā)展的興旺時(shí)期,20世紀(jì)70年代后期，在我國總共引進(jìn)143套綜采成套設(shè)備中，世界主要采煤機(jī)生產(chǎn)國如英國，德國，法國，波蘭，日本等等綜采設(shè)備都進(jìn)入了中國市場。 以西安煤機(jī)廠為主仿制的EDW300L（仿制型號MXA300

4、）型采煤機(jī)。 被列為國家“六五”科技攻關(guān)項(xiàng)目的MG300-W型采煤機(jī)（當(dāng)時(shí)型號為ZGC300），由上海分院負(fù)責(zé)設(shè)計(jì)、試驗(yàn)，雞西煤礦機(jī)械廠負(fù)責(zé)制造。 同時(shí)，山西省與英國安德森公司達(dá)成引進(jìn)AM500 型采煤機(jī)生產(chǎn)圖紙的協(xié)議，由太原礦山機(jī)器廠生產(chǎn)。自此，我國形成了大功率采煤機(jī)三足鼎立的局面。,8,20世紀(jì)90年代是電牽引發(fā)展的時(shí)代,進(jìn)入20世紀(jì)90年代后，隨著煤炭生產(chǎn)向集約化方向發(fā)展，電牽引采煤機(jī)的研制從20世紀(jì)80年代開始起步，20世紀(jì)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(shù)途徑，變頻調(diào)速箱可以是機(jī)載或是非機(jī)載。進(jìn)入20世紀(jì)90代后，交流變頻調(diào)速技術(shù)在中厚煤層采煤機(jī)中推廣使用，

5、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(jī)。太原礦山機(jī)械廠在引進(jìn)英國 Electra1000直流電牽引全套技術(shù)的基礎(chǔ)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(jī)。,9,電牽引采煤機(jī)主導(dǎo)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(jī)。80年代后期涌現(xiàn)了大量電牽引采煤機(jī)型，并出現(xiàn)了交流電牽引采煤機(jī)。90年代，隨著現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)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(jì)算機(jī)智能技術(shù)于一

6、體的大功率電牽引采煤機(jī)。如美國的JOY公司的LS系列，英國的Anderson Electra系列，德國Eickhoff 公司的EDW 系列、SL系列。,10,支護(hù)設(shè)備發(fā)展,20世紀(jì)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(jì)60年代液壓支架不斷完善； 20世紀(jì)80年代強(qiáng)力液壓支架出現(xiàn)，工作阻力達(dá) 到15000kN； 現(xiàn)在，適應(yīng)多種地質(zhì)條件的支架和特種支架已 生產(chǎn)，液壓支架電液控制和智能化。,11,掘進(jìn)機(jī)械的發(fā)展,1949年第一臺懸臂式掘進(jìn)機(jī)在匈牙利問世，經(jīng)過50多年不斷改進(jìn)、發(fā)展的歷程?，F(xiàn)在世界上的掘進(jìn)機(jī)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

7、臂式掘進(jìn)機(jī)設(shè)計(jì)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(jìn)機(jī)，是應(yīng)廣泛，但不能掘進(jìn)支護(hù)平行作業(yè)； 以美國和澳大利亞的連續(xù)采煤機(jī)和錨掘機(jī)組，可實(shí)現(xiàn)煤巷的連續(xù)掘進(jìn)，掘進(jìn)效率高。 2.我國： 主要以懸臂式掘進(jìn)機(jī)為主，經(jīng)歷兩個階段：20世紀(jì)70年代引進(jìn)消化和使用、研制；現(xiàn)在，自立開創(chuàng)和系列設(shè)計(jì)。,12,,2006年9月24日據(jù)統(tǒng)計(jì)，每年中國煤炭機(jī)械市場有700億元份額，其中采掘機(jī)械占20。然而，過去我國大型煤礦采掘設(shè)備一直依賴進(jìn)口。近幾年我國煤礦機(jī)電設(shè)備處于高速發(fā)展。 如：三一重型裝備有限公司不到三年時(shí)間，就推出掘鉆一體機(jī)、全自動掘進(jìn)機(jī)、連采機(jī)

8、、傻瓜型掘進(jìn)機(jī)及掘錨一體機(jī)等七種產(chǎn)品，均屬國內(nèi)首創(chuàng)。其中，全自動掘進(jìn)機(jī)采用導(dǎo)航、數(shù)控和機(jī)器人技術(shù)，是世界第一臺基于航天技術(shù)、能夠自主定位的全自動掘進(jìn)機(jī)，可實(shí)現(xiàn)無人駕駛、自動開采，達(dá)到國際一流水平。,13,采煤工作面尺寸不斷加大: 美國96年平均2575251m： 澳大利亞1874192m： 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(chǎn)系統(tǒng)不斷簡化；出現(xiàn)了“一礦一面、一個采區(qū)、一條生產(chǎn)線”的高效集約化生產(chǎn)模式,我國采煤機(jī)械設(shè)備總的發(fā)展目標(biāo) 1、礦井生產(chǎn)高度集中和大型化,14,2、高技術(shù)的發(fā)展、應(yīng)用,采煤機(jī)：交流電牽引，2000kW以上； 液壓支架：電液

9、控制和隨動技術(shù)，6s/架； 計(jì)算機(jī)和傳感器：工況監(jiān)測、故障診斷； 光學(xué)遠(yuǎn)程傳感器，雷達(dá)成象系統(tǒng)，激光光纖系統(tǒng)，自動導(dǎo)航系統(tǒng)，智能機(jī)器人； 煤礦成為高度機(jī)械化、綜合自動化的高技術(shù)專業(yè)崗位，安全條件顯著改善。,,15,3、煤炭將轉(zhuǎn)變?yōu)闈崈?、高效的能?先進(jìn)的燃煤發(fā)電技術(shù)和先進(jìn)的替代燃料系統(tǒng)：效率由33提高到60；成本降低1020；SO2、Nox和TSP排放量降低90，CO2排放量降低45； 預(yù)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,,16,4、露天開采技術(shù)將進(jìn)一步發(fā)展,采用大型設(shè)備：吊斗鏟的最大斗容超過200m3,單斗鏟、前裝機(jī)、鏟運(yùn)機(jī)最大斗容超過5080m3，自卸汽

10、車最大載重量將達(dá)到300t以上； 廣泛采用機(jī)電一體化設(shè)備，自動控制技術(shù)和衛(wèi)星定位系統(tǒng)及遙感系統(tǒng)等。,,17,5、煤礦總的發(fā)展趨勢,優(yōu)化合理的礦井總體設(shè)計(jì) 先進(jìn)可靠的配套裝備（設(shè)備重型化、自動化、智能化） 科學(xué)統(tǒng)籌的管理方法 三者有機(jī)相結(jié)合，是大型集約化礦井的選擇,,18,6、重點(diǎn)研究的六領(lǐng)域（十一五）,(1)煤炭資源精細(xì)勘查與高效開采地質(zhì)保障； (2)東部深厚沖積層下建井綜合技術(shù)與裝備； (3)高效集約化開采技術(shù)與機(jī)電一體化裝備； (4)以礦井瓦斯災(zāi)害綜合防治技術(shù)為重點(diǎn)的煤礦安全新技術(shù)與裝備； (5)以“煤基液體燃料”和煤化工多聯(lián)產(chǎn)為目標(biāo)的新型煤轉(zhuǎn)化技術(shù)； (6)煤炭高效分選潔凈利用與礦

11、區(qū)生態(tài)環(huán)境綜合整治和廢棄物處理利用技術(shù)；,,19,(3)、高效集約化開采技術(shù)與機(jī)電一體化裝備,應(yīng)用機(jī)電一體化、自動化和計(jì)算機(jī)智能化控制等高新技術(shù)，生產(chǎn)能力達(dá)到日產(chǎn)萬t以上。 主要設(shè)備包括：(量上已達(dá)到) 新型電牽引多電機(jī)驅(qū)動采煤機(jī)，總功率15002000kW以上，裝備了以微型電子計(jì)算機(jī)為核心的電控系統(tǒng)，采用先進(jìn)的信息處理技術(shù)和傳感技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了機(jī)電一體化； 液壓支架普遍采用了微機(jī)電液智能化控制技術(shù)，工作阻力達(dá)800010000kN，移架速度達(dá)68s/架以上；,,20,刮板輸送機(jī)普遍采用可控起動和工況監(jiān)測技術(shù)，采用交叉?zhèn)刃妒綑C(jī)頭、鑄焊接整體溜槽，配備750kW以上大功率電動機(jī)，輸送能力一般為200

12、03000t/h，轉(zhuǎn)載機(jī)裝機(jī)功率最大已達(dá)到525kW，具備自移功能；膠帶輸送機(jī)普遍采用液粘差速或變頻調(diào)速及多電機(jī)功率均衡驅(qū)動技術(shù)，輸送能力達(dá)到20003500t/h，輸送距離達(dá)到20004000m，膠帶運(yùn)行速度不斷提高，驅(qū)動功率超過2000kW。 為適應(yīng)安全高效高強(qiáng)度開采，采煤工藝和生產(chǎn)系統(tǒng)不斷改進(jìn)和完善，工作面長度達(dá)到350m以上、走向長度達(dá)到4000m，煤層最大開采高度達(dá)到5.5m，最低開采高度僅0.6m,實(shí)現(xiàn)了一礦一面（或兩面）的集中化生產(chǎn)模式,,(3)、高效集約化開采技術(shù)與機(jī)電一體化裝備,21,重點(diǎn)研究開發(fā)年產(chǎn)8001000萬t厚煤層高效綜采成套技術(shù)裝備、年產(chǎn)能力100200萬t薄煤層

13、高效綜采技術(shù)裝備。 新型裝備采用大功率傳動技術(shù)、機(jī)電一體化技術(shù)及一系列先進(jìn)結(jié)構(gòu)，單機(jī)設(shè)備實(shí)現(xiàn)工況監(jiān)測、故障在線診斷與預(yù)報(bào)、自動運(yùn)行、信息儲存和對外信息傳輸?shù)裙δ埽?完成綜采工作面自動化生產(chǎn)控制技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)化監(jiān)測監(jiān)控技術(shù)研究開發(fā)，總體達(dá)到國際九十年代末期同類產(chǎn)品先進(jìn)技術(shù)水平。,,目標(biāo)：,(3)、高效集約化開采技術(shù)與機(jī)電一體化裝備,22,生產(chǎn)能力達(dá)30004000t/h，能自動控制的綜合機(jī)械化長壁開采技術(shù)與成套裝備 生產(chǎn)能力達(dá)15002500t/h，能自動控制的綜合機(jī)械化短壁開采技術(shù)與成套裝備 煤巷掘進(jìn)與錨桿支護(hù)一體化快速掘進(jìn)技術(shù)與成套裝備適應(yīng)小塊段、傾斜、急傾斜煤層機(jī)電一體化機(jī)械化開采的技術(shù)與裝備 用先進(jìn)適用技術(shù)改造提升地方煤礦關(guān)鍵技術(shù)與裝備。,,主要研究內(nèi)容和關(guān)鍵技術(shù)：高強(qiáng)度、高效率機(jī)電一體化、自動化開采技術(shù),(3)、高效集約化開采技術(shù)與機(jī)電一體化裝備,23,歡迎提出寶貴意見 謝謝大家!,