薄煤層自動化開采介紹ppt課件

1、自動化開采薄煤層概述 一、薄煤層概述 二、薄煤層開采面臨困難及現(xiàn)狀 三、薄煤層割煤歷史 四、薄煤層開采特點 五、自動化技術(shù)組成 六、自動化存在問題 七、自動化未來開展前景.一、薄煤層概述根據(jù)我國煤層厚度劃分, 厚度0.181.13 m屬于薄煤層, 小于0.18 m屬于極薄煤層。我國煤炭儲量大且賦存多樣化, 僅國有煤礦薄煤層儲量比重就占20左右，地方煤礦薄煤層儲量比重更大，且分布廣泛，部分集中。如：薄煤層儲量山東省占41，四川省占54.8，貴州省占46，陽泉、平頂山、徐州、開灤、鐵法、七臺河等大礦務(wù)局都占有較大的比例。根據(jù)整合前神東礦區(qū)煤炭資源統(tǒng)計，煤層厚度在1.362.50m煤層保有資源儲量達(dá)

2、99955萬噸，占總資源量10.76%,神東各礦都有該厚度煤層。 因此薄煤層自動化開采有以下幾點艱苦意義：有利于提高資源回收率，延伸礦井效力年限提高工人平安系數(shù)有利于降低工人勞動強(qiáng)度 .二、薄煤層開采困難及現(xiàn)狀由于煤層薄開采作業(yè)空間小，任務(wù)條件惡劣，掘進(jìn)率高，回采效率低，經(jīng)濟(jì)效益差，除特殊短缺煤種外，大部分薄煤層被暫時放棄，薄煤層開采不斷成為困擾我國煤炭行業(yè)的難題。由于薄煤層開采存在著政策、技術(shù)、配備等諸多問題，多年來在各煤礦未得到應(yīng)有的注重，特別是進(jìn)入市場經(jīng)濟(jì)后，煤炭企業(yè)往往為了追求好的經(jīng)濟(jì)效益，使得很多礦區(qū)薄煤層開采處于停滯甚至倒退情況。薄煤層開采的產(chǎn)量比重在20世紀(jì)70年代以前，堅持在1

3、6%17之間，與薄煤層儲量比例相近。80年代以來，中厚煤層機(jī)械化采煤技術(shù)快速開展，但薄煤層開采技術(shù)開展緩慢，薄煤層產(chǎn)量比重逐漸下降，到1988年已降至10.93，到1996年只占7.32。隨著各大煤礦中厚煤層的不斷開采，薄煤層將逐漸增多，瓦斯突出問題越來越嚴(yán)重，有些礦曾經(jīng)到了不開解放層已無主采煤層可采的情況，如：兗礦集團(tuán)目前薄煤層儲量已占40以上。我國薄與極薄煤層的可采儲量約為60多億t, 約占全國煤炭總儲量的19% , 而產(chǎn)量只占總產(chǎn)量的10.14% , 遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于儲量所占的比例, 并且產(chǎn)量的比重還有進(jìn)一步下降的趨勢。薄煤層的開采問題越來越突出, 已是無法逃避的現(xiàn)實問題。.二、薄煤層開采困難及

4、現(xiàn)狀英國和美國主要采用滾筒采煤機(jī)長壁式開采和延續(xù)采煤機(jī)房柱式工藝開采薄(0.81.3m)和中厚偏薄煤層(1.31.8m)。德國、法國、俄羅斯和比利時等國廣泛采用刨煤機(jī)自動化割煤，尤其是德國研制和運用刨煤機(jī)的時間最長，技術(shù)程度最高。美國Joy、德國DBT和EKF公司都開發(fā)了具有自動化功能的滾筒采煤機(jī)，20世紀(jì)90年代開場，德國DBT公司開場研制電液控制系統(tǒng)。目前，該公司開發(fā)的全自動化綜采任務(wù)面成套設(shè)備已在神東榆家梁煤礦勝利投入運用。我礦是在榆家梁煤礦的前提下利用除煤機(jī)采用JOY消費的7LS1A型，其他設(shè)備均用國產(chǎn)化設(shè)備的又一個自動化綜采任務(wù)面。.三、薄煤層開采歷史我國薄煤層的開采閱歷了幾個開展階

5、段。20世紀(jì)50年代薄煤層開采主要運用炮采工藝; 60年代開場運用深截煤機(jī)掏槽, 爆破落煤; 70 年代薄煤層機(jī)組得到較大開展, 分別研制出不同類型的刨煤機(jī), 包括鋼絲繩牽引刨煤機(jī)、全液壓驅(qū)動刨煤機(jī)和刮斗刨煤機(jī)等。1974年研制勝利BM - 100型薄煤層滾筒采煤機(jī)。90年代, 天府礦務(wù)局和徐州礦務(wù)局, 分別從俄羅斯和烏克蘭引進(jìn)了螺旋鉆采煤機(jī), 2003 年新汶礦業(yè)集團(tuán)也引進(jìn)了2臺三鉆頭的螺旋鉆采煤機(jī),用于薄與極薄煤層的開采, 使一些用傳統(tǒng)采煤工藝不能開采的薄煤層、極薄煤層得到有效開采利用。.四、薄煤層開采特點一、薄煤層采煤工藝特點薄煤層任務(wù)面采高低, 要求采煤機(jī)機(jī)身矮, 且要有足夠的功率,

6、通常功率不應(yīng)低于100 200kW; 機(jī)身盡能夠短, 以順應(yīng)煤層的起伏變化; 要有足夠的過煤和過機(jī)空間高度; 盡能夠?qū)崿F(xiàn)任務(wù)面不用人工開切口進(jìn)刀; 有較強(qiáng)破巖過地質(zhì)構(gòu)造才干; 構(gòu)造簡單、可靠, 便于維護(hù)和安裝。根據(jù)這些要求, 薄煤層采煤機(jī)分為騎保送機(jī)式和爬底板式兩類。騎保送機(jī)式采煤機(jī)由保送機(jī)機(jī)槽支承和導(dǎo)向,只能用于開采厚度大于0.180.19 m煤層。爬底板式采煤機(jī)機(jī)身位于滾筒開出的機(jī)道內(nèi), 機(jī)面高度低, 當(dāng)采高一樣時, 與騎保送機(jī)式相比, 過煤空間高, 電機(jī)功率可以增大, 具有較大消費才干, 并且任務(wù)面過風(fēng)斷面大、任務(wù)平安, 可用于開采0.160.18 m的煤層 。二、薄煤層開采存在的主要問

7、題和開展趨勢(1) 采用大功率電動機(jī)或多電動機(jī)以增大總裝機(jī)容量。實際闡明, 采煤機(jī)的單機(jī)效能, 在很大程度上取決于電動機(jī)功率的大小, 只需大功率, 才有高效能。薄煤層采煤機(jī)的技術(shù)關(guān)鍵是矮機(jī)身與大功率之間的矛盾, 如何處理這一矛盾, 是設(shè)計的難點和重點。由于薄煤層賦存條件變化較大(斷層、夾矸、變薄帶較多) , 薄煤層采煤機(jī)截割鞏固矸石的概率比中厚煤層要多, 帶來的振動、沖擊也要比中厚煤層頻繁和猛烈, 因此, 整機(jī)構(gòu)造的動態(tài)優(yōu)化設(shè)計是今后應(yīng)重點研討的問題。(2) 改良螺旋滾筒的構(gòu)造、完善液壓系統(tǒng)以及提高電動機(jī)的性能; 提高加工制造工藝和裝配工藝的技術(shù)程度; 更好地處理采煤機(jī)自動化及遙控的問題。(3

8、) 從有鏈牽引向無鏈牽引及電牽引方向開展 。.薄煤層自動化開采主要有兩種技術(shù)途徑： a. 刨煤機(jī)綜采機(jī)組 b.滾筒采煤機(jī)機(jī)組a、刨煤機(jī): 刨煤機(jī)作為一種“淺截深、多循環(huán)的采煤設(shè)備，對薄煤層、瓦斯大的礦井具有特有的優(yōu)勢，而自動化任務(wù)面刨煤機(jī)不僅能到達(dá)高產(chǎn)，而且也能最大限制地保證人身平安。因此刨煤機(jī)將是實現(xiàn)薄煤層高產(chǎn)高效的有效途徑。.國外刨煤機(jī)的開展情況 刨煤機(jī)采煤自20世紀(jì)40年代在德國問世以來，很快就得到推行和開展，成為薄煤層采煤機(jī)械化的強(qiáng)大支柱。原歐洲的主要產(chǎn)煤國德國、波蘭、俄羅斯、法國、西班牙等，運用刨煤機(jī)開采的煤炭產(chǎn)量占總產(chǎn)量的50以上。在德國，1.6m以下的薄煤層中，幾乎全部采用刨煤機(jī)

9、采煤，在1.6 2.2 m中厚煤層中也大部分用刨煤機(jī)采煤，當(dāng)煤層厚度超越2.5m時，滾筒采煤機(jī)才占主要位置。據(jù)引見，德國薄煤層1.8m以下的30多個高產(chǎn)任務(wù)面中，只需1個滾筒采煤機(jī)任務(wù)面，其他全是刨煤機(jī)任務(wù)面，刨煤機(jī)的日產(chǎn)量可達(dá)5000 t以上，年產(chǎn)量達(dá)200萬t以上。在波蘭，每年運用刨煤機(jī)的任務(wù)面平均65個。在俄羅斯，每年運用刨煤機(jī)的任務(wù)面到達(dá)150多個。澳大利亞、南非等主要產(chǎn)煤國薄煤層任務(wù)面也都運用了全自動化刨煤機(jī)。運用刨煤機(jī)效率最高的是美國，它的薄煤層刨煤機(jī)任務(wù)面年產(chǎn)量可達(dá)300萬t以上。 德國DBT公司是世界上研制刨煤機(jī)最早、產(chǎn)量最大、技術(shù)程度最高的一家公司，曾研制勝利多種拖鉤刨、滑行

10、拖鉤刨、滑行刨等機(jī)型。目前刨煤機(jī)的技術(shù)程度已開展到了采高0.63m，截深最大可達(dá)300 mm，可刨煤硬度f=4，刨速最高可達(dá)3 m/min，刨鏈達(dá)42 mm，裝機(jī)功率最大可達(dá) 2800kW，鋪設(shè)長度達(dá)300 m。.我國刨煤機(jī)開展現(xiàn)狀與德國DBT公司相比，國產(chǎn)刨煤機(jī)從價錢和效力上有其固有的優(yōu)勢。如引進(jìn)的刨煤機(jī)系統(tǒng)包括刨煤機(jī)、刮板保送機(jī)及自動控制系統(tǒng)高達(dá)600800萬歐元，備件及維修費用更高，而且不能得到及時供應(yīng)。而國內(nèi)同類設(shè)備價錢只相當(dāng)于其價錢的1/31/2，技術(shù)效力和備件供應(yīng)也快捷得多，假設(shè)國產(chǎn)刨煤機(jī)性能及可靠性能到達(dá)或接近引進(jìn)刨煤機(jī)的程度，用戶自然會優(yōu)先選用國產(chǎn)刨煤機(jī)。中煤張家口煤礦機(jī)械有限

11、責(zé)任公司從20世紀(jì)50年代末開場研制刨煤機(jī)，是我國最早的刨煤機(jī)消費廠，經(jīng)過和科研院所的協(xié)作，在早期產(chǎn)品實驗的根底上，經(jīng)過多次改良，逐漸得到開展。如：20世紀(jì)70年代初推出的MBJ2A拖鉤刨，八十年代初研制的H26滑行刨，分別在徐州、韓城、陽泉、平頂山等礦運用，對當(dāng)時的薄煤層開采起到了一定的推進(jìn)作用。但由于其消費才干低，可靠性差，只相當(dāng)于國外六、七十年代的程度，已不能滿足煤炭開采高產(chǎn)高效開展的需求?！鞍宋迤陂g，張家口煤礦機(jī)械廠承當(dāng)了國家重點企業(yè)技術(shù)開發(fā)工程薄煤層采煤設(shè)備強(qiáng)力刨煤機(jī)及配套設(shè)備的研制任務(wù)。.刨煤機(jī)采煤特點及開展趨勢刨煤機(jī)采煤工藝特點刨煤機(jī)采煤是利用帶刨刀的煤刨沿任務(wù)面往復(fù)落煤和裝煤,

12、 煤刨靠任務(wù)面保送機(jī)導(dǎo)向。刨煤機(jī)構(gòu)造簡單、任務(wù)可靠, 便于維修; 截深小, 僅刨落煤壁壓酥區(qū)表層, 故刨落單位煤量能耗少; 刨落煤的塊度大, 煤粉及煤塵量少。刨煤機(jī)采煤存在的主要問題和開展趨勢(1) 提高刨煤機(jī)刨硬煤的才干。要從根本上提高刨煤機(jī)刨硬煤的才干, 重要的一點就是要添加刨煤機(jī)的裝機(jī)功率, 以提高刨頭的破煤才干; 另外還要進(jìn)一步提高部分元部件的可靠性, 例如提高圓環(huán)鏈和接鏈環(huán)的強(qiáng)度和運用壽命, 添加刨刀的耐磨性以及刀體與硬質(zhì)合金的結(jié)合強(qiáng)度等。(2) 提高刨頭調(diào)向安裝的靈敏度。刨煤機(jī)在推進(jìn)過程中會出現(xiàn)“飄刀或“啃底景象, 這就需求經(jīng)過支配機(jī)構(gòu)來控制刨頭的前進(jìn)方向, 目前, 國產(chǎn)拖鉤刨煤機(jī)

13、是經(jīng)過改動推進(jìn)缸作用力點的位置來實現(xiàn)刨頭的調(diào)向, 這種機(jī)構(gòu)的刨頭調(diào)向效果較差 ; 而滑行刨煤機(jī)那么通常設(shè)置調(diào)向油缸, 但當(dāng)任務(wù)面采用普采或高檔普采的任務(wù)方式時, 這種刨頭調(diào)向安裝的靈敏度不高, 效果不明顯, 因此呵斥刨頭推進(jìn)過程中控制困難。.我國刨煤機(jī)運用案例2000年9月，德國DBT公司與國內(nèi)科研單位及煤機(jī)廠家協(xié)作,中國第一套綜合自動化薄煤層無人任務(wù)面在鐵法小青煤礦誕生。 2003年8 月，山西焦煤集團(tuán)馬蘭礦也投產(chǎn)了一套全自動刨煤機(jī)系統(tǒng)，實現(xiàn)薄煤層無人任務(wù)面開采，煤層厚度為0.81.4m，任務(wù)面長度200m，截止2003年10月8 日!累計消費原煤66817t，最高日產(chǎn)為6280t。 .b、

14、滾筒采煤機(jī)滾筒式采煤機(jī)綜采特點以MGTY400/900-3.3D型電牽引采煤機(jī)為例 (1)采煤機(jī)總體采用了多電機(jī)橫向布置，截割電機(jī)橫向布置在搖臂上，搖臂和機(jī)身之間沒有動力傳送，取消了傘齒輪和構(gòu)造煩雜的通軸、過輪，用構(gòu)造簡單的銷軸與主機(jī)架鉸接在一同。(2)機(jī)載式交流變頻調(diào)速，超級鏈軌無鏈牽引系統(tǒng)。低頻起動特性好、牽引力大，能實現(xiàn)恒功率無級調(diào)速。(3)主機(jī)架采用了整體構(gòu)造(也可分段組合)。滾筒的切割反力、調(diào)高油缸的支承力，牽引驅(qū)動的反作用力及任務(wù)面保送機(jī)的支承、限位、導(dǎo)向的作用力均由構(gòu)造簡單，鞏固的主機(jī)架所接受，各部件均可方便地從主機(jī)架采空側(cè)單獨裝拆，運用可靠，維修方便。(4)關(guān)鍵的元、器件選用了

15、國外進(jìn)口件，如軸承、密封、泵、變頻器等。傳動部件進(jìn)展了加載實驗，整機(jī)的可靠性高。.b、滾筒采煤機(jī)(5)該機(jī)采用了系列設(shè)計、順應(yīng)性強(qiáng)、通用性好。搖臂、牽引傳動箱、外牽引均可左右互換，僅改動外牽引的惰輪，搖臂的擺角，滾筒直徑，就能適用采高1.6m-4.5m的要求。搖臂電機(jī)和牽引電機(jī)各有三種不同功率規(guī)格供用戶選擇，并可左右互換。(6)采用鎬型截齒的強(qiáng)力滾筒，能在硬煤層和有夾矸及地質(zhì)有構(gòu)造的地段運用。(7)水路系統(tǒng)和液壓系統(tǒng)的主要元件設(shè)置在多通塊上，減少了管路聯(lián)接和維修任務(wù)量。(8)控制系統(tǒng)采用了計算機(jī)集中控制，具有先導(dǎo)監(jiān)控、操作維護(hù)、連行和缺點顯示、數(shù)據(jù)儲存，以及缺點自動診斷記憶、功率自動平衡等功能

16、。顯示實現(xiàn)了漢字化，控制智能化。水冷式電機(jī)設(shè)有溫度維護(hù)，牽引系統(tǒng)可設(shè)制限速維護(hù)，并設(shè)有零速自動制動安裝。.世界上滾筒采煤機(jī)自動化割煤工藝主要有以下兩種： 采煤機(jī)尾滾筒隨動割煤： 采煤機(jī)記憶割煤等高定差值=要求采高-滾筒直徑.五、自動化技術(shù)組成 采煤機(jī)程序控制自動割煤技術(shù) 支架與采煤機(jī)聯(lián)動技術(shù) 自動化信息通訊技術(shù) 設(shè)備形狀監(jiān)測技術(shù)采煤機(jī)割煤的遠(yuǎn)程干涉.采煤機(jī)程序控制自動割煤技術(shù)處理途徑采煤機(jī)采用記憶割煤技術(shù)：采煤機(jī)經(jīng)過示范刀學(xué)習(xí)，煤機(jī)自動記錄任務(wù)面內(nèi)任一位置滾筒高度參數(shù)。 經(jīng)過搖臂角度傳感器來計算滾筒高度。 根據(jù)左右牽引部D齒輪上的速度傳感器自動計算煤機(jī)的位置和方向。 記憶割煤時，煤機(jī)根據(jù)記錄的

17、滾筒軌跡自動調(diào)整滾筒高度實現(xiàn)自動割煤。 記憶割煤時，煤時機(jī)在程序預(yù)設(shè)位置自動停機(jī)并調(diào)整滾筒高度，需求人工發(fā)出換向指令及給定牽引速度。經(jīng)過參數(shù)設(shè)置可以對任務(wù)面規(guī)律性的變化進(jìn)展補(bǔ)償。.自動化任務(wù)面關(guān)鍵技術(shù)處理途徑 煤時機(jī)自動記錄煤機(jī)在不同位置煤層的傾角、起伏變化 .支架與采煤機(jī)聯(lián)動技術(shù)處理途徑支架經(jīng)過紅外線接納器接納煤機(jī)上紅外線發(fā)射器發(fā)射的信號確定煤機(jī)位置。采煤機(jī)經(jīng)過后，支架滯后一定間隔按照設(shè)定的程序完成自動移架和自動推溜。在任務(wù)面兩端頭, 可以由程序控制自動完成三角區(qū)內(nèi)支架的動作。支架由瑪珂公司PM32電液控制系統(tǒng)控制，每臺支架都有一個獨立控制器，控制器之間可以相互通訊。支架主控計算機(jī)，可以監(jiān)視

18、任務(wù)面內(nèi)每臺支架的傳感器形狀及設(shè)置支架參數(shù),并可以進(jìn)展遠(yuǎn)程遙控。.支架跟機(jī)自動化實現(xiàn)根本條件實現(xiàn)跟機(jī)自動化，需求有3個根本條件跟機(jī)自動化必需需求有準(zhǔn)確的采煤機(jī)位置信號。而由天瑪公司提供的采煤機(jī)位置信號共有兩種，一是紅外線采煤機(jī)位置檢測系統(tǒng)，另一種是無線采煤機(jī)位置檢測系統(tǒng)。實現(xiàn)跟機(jī)自動化必需保證任務(wù)面的整體任務(wù)形狀正常。其中包括電液控制系統(tǒng)銜接完好，從任務(wù)面到主控計算機(jī)的通訊正常，一切參與跟機(jī)自動化的支架液壓系統(tǒng)任務(wù)正常。電液控制系統(tǒng)參數(shù)配置正確。即任務(wù)面支架成組拉架、成組推溜、成組護(hù)幫板等動作都可以正常進(jìn)展。.1開場跟機(jī)自動化2ASQ報警3測試蜂鳴器能否任務(wù)正常4檢查鄰架能否到達(dá)合格支撐形狀5

19、進(jìn)展推溜間隙測試并計算推溜間隙大小6降柱直到立柱壓力降低到設(shè)定移架壓力，同時抬底千斤頂動作7拉架，直到拉架至參數(shù)設(shè)定的行程值8假設(shè)在規(guī)定時間內(nèi)未完成拉架，那么進(jìn)展再降柱過程，直到拉架至最終行程9升柱直到立柱壓力到達(dá)設(shè)定的過渡壓力以及初撐壓力10推溜以消除推溜間隙11終了自動拉架，同時計算支架位置。自動移架(ASQ)簡單流程.支架煤機(jī)聯(lián)動表示圖.支架控制系統(tǒng)表示圖.自動化信息通訊技術(shù)處理途徑 煤機(jī)與JOS、監(jiān)視器之間的通訊，經(jīng)過隨機(jī)電纜及光纜通訊。 支架主控計算機(jī)與支架之間、相鄰兩架之間經(jīng)過通訊電纜傳輸信號。 一切信號經(jīng)過數(shù)據(jù)上傳系統(tǒng)傳輸至地面調(diào)度室。.自動化信息通訊表示圖.自動化任務(wù)面常見問題處理途徑任務(wù)面常見的問題，主要經(jīng)過設(shè)備傳感器及隨機(jī)視頻攝像系統(tǒng)監(jiān)視設(shè)備形狀，并及時調(diào)整設(shè)備形狀加以處理。 防止支架未接頂：立柱壓力傳感器、自動補(bǔ)壓系統(tǒng)。 防止拉架或推溜不到位：支架行程傳感器。 防止支架傾斜：支架傾角傳感器。 防止煤機(jī)與支架干涉：隨機(jī)成像系統(tǒng)。 煤機(jī)、三機(jī)、支架缺點診斷：JOS、支架主控計算機(jī)。.支架各傳感器形狀監(jiān)測畫面行程傳感器立柱壓力傳感器任務(wù)面推進(jìn)位置支架動作形狀信