煤炭科技發(fā)展新方向

煤炭科技新進展2009年9月25日祝賀河南理工大學(xué)建校100周年煤炭科技新進展一、煤炭科技發(fā)展方向二、煤炭科技新成果三、煤炭科技研發(fā)建議祝賀河南理工大學(xué)建校100周年煤炭科技新進展一、煤炭科技發(fā)展方向提高礦井機械化、自動化和信息化水平提高安全辨識和預(yù)測預(yù)報水平完備煤礦生產(chǎn)條件和勞動環(huán)境保護礦區(qū)生態(tài)環(huán)境

煤炭科技新進展煤炭科技發(fā)展方向?qū)崿F(xiàn)科學(xué)發(fā)展、和諧發(fā)展

——高產(chǎn)高效、減人提效——節(jié)能減排、保護環(huán)境——安全生產(chǎn)、清潔生產(chǎn)煤炭科技新進展煤炭科技發(fā)展方向1.大傾角6.2m大采高開采集成技術(shù)2.建筑物下綜合機械化充填采煤技術(shù)3.薄煤層綜采自動化技術(shù)4.煤巷掘錨一體化自動化快速掘進關(guān)鍵技術(shù)5.煤礦安全生產(chǎn)快速反應(yīng)聯(lián)動監(jiān)控及重大災(zāi)害預(yù)警技術(shù)二、煤礦科技新成果煤炭科技新進展煤礦科技新成果煤炭科技新進展1.大傾角6.2m大采高開采集成技術(shù)煤礦科技新成果難點

煤層傾角15~20°、走向起伏8~12°、煤厚6.3m一次采全高設(shè)備的穩(wěn)定性和頂板、煤壁穩(wěn)定性問題。

6.2m大采高回采工藝技術(shù)及裝備的穩(wěn)定性與可靠性控制

國內(nèi)尚無復(fù)雜開采條件下6.2m大采高成套回采裝備成套國產(chǎn)化大采高裝備的配套研發(fā)技術(shù)易自燃煤層大采高工作面的防滅火技術(shù)

氣動復(fù)合膠體防滅火技術(shù)

影響大采高開采的其它保障技術(shù)巷道控制與快速掘進及保障技術(shù)攻關(guān)目標要主技術(shù)內(nèi)容大傾角6.2m大采高開采集成技術(shù)研究煤礦科技新成果裝備穩(wěn)定性控制創(chuàng)新

率先采用了支架防倒自動控制裝置，在支架掩護梁、頂梁安裝角度傳感器，底座安裝位移傳感器，實時監(jiān)測支架工作參數(shù)，及時反饋給電液控制系統(tǒng)，對支架液壓系統(tǒng)自動進行微調(diào)，從而實現(xiàn)支架防倒自動控制。大傾角6.2m大采高開采集成技術(shù)研究煤礦科技新成果成套裝備的國產(chǎn)化創(chuàng)新

經(jīng)過反復(fù)論證和研究，認為國內(nèi)煤機制造企業(yè)有能力制造大功率裝備，所以，聯(lián)合國內(nèi)相關(guān)煤機制造企業(yè)，對支架及主機設(shè)計制造和配套進行攻關(guān)、協(xié)同制造，成功研發(fā)制造了我國首套大采高裝備。大傾角6.2m大采高開采集成技術(shù)研究煤礦科技新成果成套裝備主要性能參數(shù)

（1）國產(chǎn)支架(ZY10000-28/62;42.5噸/架)結(jié)構(gòu)件強度滿足10800kN工作阻力；（2）國產(chǎn)采煤機裝機功率2300kW，生產(chǎn)能力4500噸/小時；（3）國產(chǎn)刮板運輸機運輸能力4000噸/小時、轉(zhuǎn)載機運輸能力5000噸/小時、破碎機和轉(zhuǎn)載機寬度1350mm。大傾角6.2m大采高開采集成技術(shù)研究煤礦科技新成果

本項目在羊場灣煤礦成功實施后，每年創(chuàng)總產(chǎn)值18.8億元，創(chuàng)造利潤5.38億元，凈增利潤1.18億元。

經(jīng)濟效益

社會效益提高了資源回收率與效率，為建成“億噸寧東”奠定了堅實基礎(chǔ)；提高了本行業(yè)開采技術(shù)水平；極大地提高了我國煤機制造業(yè)成套裝備的整體研發(fā)、設(shè)計和制造水平，提高了民族產(chǎn)業(yè)的國際競爭力。大傾角6.2m大采高開采集成技術(shù)研究煤礦科技新成果2.建筑物下綜合機械化充填采煤技術(shù)煤炭科技新進展煤礦科技新成果煤矸石與粉煤灰問題

我國現(xiàn)有矸石山1600余座，堆積量超過45億t，占地超過15000ha2。目前每年產(chǎn)矸量超過2.5億t,煤礦區(qū)自備電廠歷年排粉煤灰放達到5億t以上，且每年新增5千萬t。

矸石山和粉煤灰除了占用大量的土地資源外，還會嚴重污染空氣和地下水。建筑物下綜合機械化充填采煤技術(shù)煤礦科技新成果

解決相關(guān)問題的思路解決問題的總體思路技術(shù)措施矸石直接充填置換“三下”壓煤循環(huán)利用礦區(qū)廢棄物保護礦區(qū)土地與環(huán)境回收“三下”壓煤資源實施目標存在問題傳統(tǒng)辦法實際效果煤矸石與粉煤灰露天排放占用土地、污染環(huán)境、爆炸制磚等用量少、規(guī)模小“三下”壓煤遷村開采噸煤增加成本50元左右，歷史與文化問題條帶開采采出率50%傳統(tǒng)充填開采沒有實現(xiàn)規(guī)?；茝V應(yīng)用建筑物下綜合機械化充填采煤技術(shù)煤礦科技新成果（1）矸石與粉煤灰充填開采方案研究（2）矸石與粉煤灰充填輸送系統(tǒng)研究（3）矸石與粉煤灰充填開采裝備研究（4）矸石與粉煤灰充填開采工藝研究（5）采空區(qū)充填率以及地表沉陷控制項目的關(guān)鍵技術(shù)建筑物下綜合機械化充填采煤技術(shù)煤礦科技新成果固體直接密實充填方式

在地面將矸石與粉煤灰混合后通過投料鉆孔投放到井下，采用膠帶輸送機將其運送到充填開采工作面的采空區(qū)，運用研制的自夯式充填開采液壓支架、輸送機等配套設(shè)備進行矸石與粉煤灰的采空區(qū)充填,并進行夯實。建筑物下綜合機械化充填采煤技術(shù)煤礦科技新成果割煤和充填的同步進行，當(dāng)矸石堆積到一定量后，用夯實裝置把充填料推到支架后上部，使其接頂并進行夯實,這是這項技術(shù)的關(guān)鍵點。建筑物下綜合機械化充填采煤技術(shù)煤礦科技新成果高濃度膏體充填方式

把矸石破碎,加以新型膏體膠結(jié)料作固化劑,采用泵壓管道輸送,專用充填液壓支架隔離,對厚煤層工作面矸石膏體充填。建筑物下綜合機械化充填采煤技術(shù)煤礦科技新成果

為膏體充填研制了專門的全封閉充填支架，工作面采煤區(qū)、充填區(qū)的支護、充填料漿的隔離都由充填支架實現(xiàn)。建筑物下綜合機械化充填采煤技術(shù)煤礦科技新成果3.薄煤層綜采自動化技術(shù)煤炭科技新進展煤礦科技新成果項目研究的關(guān)鍵技術(shù)

采用支架高強整體薄頂梁電液控制、采煤機整體薄短機身保證下限過機高度、刮板輸送機高強度低槽幫等設(shè)備配套矮化改造技術(shù)。在截深0.6～0.8m時可實現(xiàn)300～400t/h以上的高生產(chǎn)能力，而采高低到0.9m時仍具有良好工作狀態(tài)的極致三機配套。ZY3300／07／13型兩柱掩護式液壓支架SGZ630／220改進型鑄焊結(jié)構(gòu)刮板輸送機MG160／360-WD型交流變頻電牽引采煤機薄煤層綜采自動化技術(shù)煤礦科技新成果

應(yīng)用大功率、高強度機械傳動系統(tǒng)和切割機構(gòu)，提高破巖能力和生產(chǎn)能力。在煤厚0.9米以下時能夠切割硬度系數(shù)為f5的頂?shù)装鍘r石。薄煤層綜采自動化技術(shù)煤礦科技新成果

應(yīng)用電液控制技術(shù)和采煤機遠程遙控技術(shù)，實現(xiàn)主要工序自動化控制，實現(xiàn)快速跟機。

綜采支架電液控制系統(tǒng)薄煤層綜采自動化技術(shù)煤礦科技新成果項目的創(chuàng)新點

該成果確定了0.9米左右較極薄煤層綜采開采的總體技術(shù)方案，設(shè)計研制出了適合較極薄煤層開采的綜采三機配套設(shè)備。在較極薄煤層首次采用大功率薄短機身滾筒式電牽引采煤機有效提高了截割功率和割煤能力，實現(xiàn)下限過機高度；液壓支架采用高強薄頂梁、電液控制系統(tǒng)，實現(xiàn)了快速跟機作業(yè)和支護、推移自動化；加之高強低槽幫大運量刮板輸送機等組合設(shè)備配套高能力矮化技術(shù)，實現(xiàn)了在采高0.9米、截深0.6～0.8米條件下，小時生產(chǎn)能力300～400噸以上的極致配套，且工作狀態(tài)良好。在煤厚0.6～0.8米時煤層可割巖開采。薄煤層綜采自動化技術(shù)煤礦科技新成果該項目技術(shù)特點：

⑴設(shè)備整體配套合理、性能先進、技術(shù)含量高，利用自動化技術(shù)成功解決了較極薄煤層綜采問題，在技術(shù)與裝備上有重大突破；⑵自動化程度高，實現(xiàn)了移架、移輸送機等主要工序自動化操作；⑶實現(xiàn)人機分離，工作面內(nèi)無人，只有倆個工人在上下端頭進行操作，降低了作業(yè)風(fēng)險；煤礦科技新成果薄煤層綜采自動化技術(shù)4.煤巷掘錨一體化自動化

快速掘進關(guān)鍵技術(shù)煤炭科技新進展煤礦科技新成果本課題開展煤巷掘錨一體化自動化快速掘進關(guān)鍵技術(shù)研究與實踐一體自動化快速掘進關(guān)鍵技術(shù)研究，將煤巷掘進由機械化向自動化方向推進，提高掘進速度、減少掘進工作面用人，改善作業(yè)環(huán)境，提高大斷面巷道維護效果，實現(xiàn)掘進本質(zhì)安全。煤巷掘錨一體化自動化快速掘進關(guān)鍵技術(shù)煤礦科技新成果.自動截割導(dǎo)航由機載控制器與計算機聯(lián)合運算處理，進行截割頭運動軌跡的離散化，構(gòu)建給定截割軌跡，為掘進機機載控制器自動截割提供導(dǎo)航。.截割軌跡實時調(diào)整實際檢測得到的截割頭位置，與期望的截割軌跡比較，通過電液比例控制技術(shù)調(diào)節(jié)運行軌跡，實現(xiàn)巷道斷面成形自動控制，同時上位機顯示運行軌跡。煤礦科技新成果煤巷掘錨一體化自動化快速掘進關(guān)鍵技術(shù)通信控制技術(shù)——遙控實時性和高可靠性保障機載控制器與遠程控制計算機采用可靠性高和實時性強的CAN通信網(wǎng)絡(luò)，在控制室內(nèi)操作遙控器，實現(xiàn)掘進機的遠程遙控。掘錨機可視化遙控與遠程監(jiān)控技術(shù)煤礦科技新成果煤巷掘錨一體化自動化快速掘進關(guān)鍵技術(shù)

掘進機遠程監(jiān)測和故障診斷技術(shù)—工作狀態(tài)監(jiān)視煤礦科技新成果煤巷掘錨一體化自動化快速掘進關(guān)鍵技術(shù)

采用二級液壓伸縮機構(gòu)，實現(xiàn)前配套錨桿鉆臂的展開和收回，減小了整機尺寸和重量；采用多自由度立體模式，配置兩個扭矩300N·m錨桿鉆機，實現(xiàn)頂板、兩幫錨桿、錨索支護；關(guān)鍵技術(shù)之二：機載錨桿鉆機與臨時支護裝置煤礦科技新成果煤巷掘錨一體化自動化快速掘進關(guān)鍵技術(shù)關(guān)鍵技術(shù)之三：掘進自動化保障技術(shù)

濕式除塵技術(shù)——遙控可視化保障自主開發(fā)了離心濕式風(fēng)幕除塵系統(tǒng)，除塵效率達95%以上，為可視化遠程操作提供了保障，創(chuàng)造了良好的作業(yè)環(huán)境。煤礦科技新成果煤巷掘錨一體化自動化快速掘進關(guān)鍵技術(shù)主要技術(shù)經(jīng)濟指標及與國內(nèi)外同類先進項目對比技術(shù)成果及指標與國內(nèi)外比較掘錨護一體化縱軸式掘進機國內(nèi)外首次研發(fā)并應(yīng)用掘進機自動截割技術(shù)國內(nèi)外首次實現(xiàn)掘錨機可視化遙控及遠程監(jiān)控技術(shù)國內(nèi)外首次實現(xiàn)對比項目自動化掘進普通綜掘百分率掘進工效m/工1.20.4提高200%掘進面需要的人員/個/班610降低40%技術(shù)成果比較應(yīng)用效果比較煤礦科技新成果煤巷掘錨一體化自動化快速掘進關(guān)鍵技術(shù)5.煤礦安全生產(chǎn)快速反應(yīng)聯(lián)動

監(jiān)控及重大災(zāi)害預(yù)警技術(shù)煤炭科技新進展煤礦科技新成果立項背景和目的監(jiān)控分站應(yīng)答呼叫1#2#3#4#64#主機依次巡檢、周期約30s

近十年來，隨著國家對煤礦安全生產(chǎn)的高度重視,各種煤礦監(jiān)控系統(tǒng)得到了大量推廣應(yīng)用，但其技術(shù)瓶頸也日益顯現(xiàn),主要表現(xiàn)在如下方面：系統(tǒng)實時性差、擴容困難；監(jiān)控主機煤礦科技新成果煤礦安全生產(chǎn)快速反應(yīng)聯(lián)動監(jiān)控及重大災(zāi)害預(yù)警技術(shù)總線短路、斷線等故障數(shù)據(jù)丟失要求不大于5分鐘地面監(jiān)控中心總線短路、斷線等故障系統(tǒng)的可靠性及穩(wěn)定性有待提高；立項背景和目的煤礦科技新成果煤礦安全生產(chǎn)快速反應(yīng)聯(lián)動監(jiān)控及重大災(zāi)害預(yù)警技術(shù)各自孤立，需要一體化立項背景和目的安全監(jiān)控信息系統(tǒng)皮帶、水泵等自動化系統(tǒng)其它子系統(tǒng)調(diào)度系統(tǒng)各種監(jiān)控系統(tǒng)分屬不同部門，信息孤島現(xiàn)象嚴重，不能有效綜合利用，難以實現(xiàn)綜合監(jiān)控、災(zāi)害預(yù)警及聯(lián)動控制;傳感器穩(wěn)定性和使用壽命存在不足；煤礦科技新成果煤礦安全生產(chǎn)快速反應(yīng)聯(lián)動監(jiān)控及重大災(zāi)害預(yù)警技術(shù)系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)項目研究的關(guān)鍵技術(shù)

項目采用工業(yè)以太環(huán)網(wǎng)+現(xiàn)場總線技術(shù)構(gòu)建煤礦井下信息傳輸平臺。

傳統(tǒng)系統(tǒng)新型系統(tǒng)容量：小于64大于255速率：2400K最大100/1000M時間：30s小于10S恢復(fù)：持續(xù)中斷小于0.03S煤礦科技新成果煤礦安全生產(chǎn)快速反應(yīng)聯(lián)動監(jiān)控及重大災(zāi)害預(yù)警技術(shù)項目研究的關(guān)鍵技術(shù)系統(tǒng)自診斷技術(shù)自診斷傳輸平臺：端口故障、短路、斷線、通訊狀況：超時、中斷、誤碼、設(shè)備電源：AC/DC、電池電量、軟件運行狀況：線程紊亂、存儲超界、煤礦科技新成果煤礦安全生產(chǎn)快速反應(yīng)聯(lián)動監(jiān)控及重大災(zāi)害預(yù)警技術(shù)項目研究的關(guān)鍵技術(shù)重大災(zāi)害預(yù)警系統(tǒng)—流程煤礦科技新成果煤礦安全生產(chǎn)快速反應(yīng)聯(lián)動監(jiān)控及重大災(zāi)害預(yù)警技術(shù)項目研究的關(guān)鍵技術(shù)聯(lián)動控制技術(shù)——觸發(fā)邏輯

主要由瓦斯災(zāi)害預(yù)警系統(tǒng)觸發(fā)聯(lián)動事件，當(dāng)預(yù)測到有危險時，將通過異常聯(lián)動功能實現(xiàn)各系統(tǒng)間的聯(lián)動控制。煤礦科技新成果煤礦安全生產(chǎn)快速反應(yīng)聯(lián)動監(jiān)控及重大災(zāi)害預(yù)警技術(shù)報警停車停車分閘項目研究的關(guān)鍵技術(shù)綜合監(jiān)控及災(zāi)害預(yù)警平臺電網(wǎng)監(jiān)控皮帶監(jiān)控視頻監(jiān)控電力分站PLC控制箱嵌入式視頻服務(wù)器工業(yè)以太環(huán)網(wǎng)虛線為聯(lián)動觸發(fā)路徑：聯(lián)動控制技術(shù)—聯(lián)動的執(zhí)行過程皮帶機異常發(fā)生電力開關(guān)視頻…….等等…….等等煤礦科技新成果煤礦安全生產(chǎn)快速反應(yīng)聯(lián)動監(jiān)控及重大災(zāi)害預(yù)警技術(shù)項目創(chuàng)新點1.開發(fā)了礦用本安環(huán)網(wǎng)交換機及大容量本安防爆電源；

2.構(gòu)建了煤礦安全生產(chǎn)綜合監(jiān)控系統(tǒng)，并實現(xiàn)了異常聯(lián)動控制；

3.開發(fā)了重大災(zāi)害預(yù)警系統(tǒng)，實現(xiàn)了瓦斯、突出等重大災(zāi)害預(yù)警。

煤礦科技新成果煤礦安全生產(chǎn)快速反應(yīng)聯(lián)動監(jiān)控