煤矿综采工作面总体配套最新技术.pdf

综采工作面总体配套技术 刘俊峰 研究员 开采装备研究所 2019年09月 2 二二、、典型总体配套介绍典型总体配套介绍 三、成果及展望三、成果及展望 一一、、综采设备总体配套技术综采设备总体配套技术 3 二二、、典型总体配套介绍典型总体配套介绍 三、成果及展望三、成果及展望 一一、、综采设备总体配套技术综采设备总体配套技术 综合机械化开采是煤炭行业的最重要成果，将采煤工作面主要生产环节 采、支、运、供电、检测、通信等有机结合、协同配置。 总体配套根据煤层赋存条件与矿井设计要求，进行工作面综采设备、供液 系统、自动化控制系统、降尘系统、供电系统等配套关系的协调设计。 总体配套的特点 采煤机 液压支架 刮板输送机 转载机、破碎机、自移机尾 皮带输送机 乳化液泵站 喷雾泵站 乳化液箱 高压过滤站 供电设备等 综采工作面设备众多，厂家各异 总体配套的特点 全 煤层地质条件分析 工作面设计 矿压分析 主运辅运校核 供电供液 智能化设计 招标技术规格书 三机配套 样机检验 制造监理 后期设备改造升级 细 不同厂家设备尺寸不同 不同配套的端面距 不同厂家的联结方式 矿区水质 联结电缆的供应 机电设备安装 新 永磁电机 集成供液 远距离供电 远距离供液 智能化程度 沿空留巷 110、N00 充填开采 超长工作面 总体配套的特点 不同厂家之间 的协调 配套尺寸的协 调 供电、供液、 协调 数据接口的统 一 生产能力的协 调 地质条件的适 应性 矿井主辅运系 统的适应性 备品备件的适 应性 矿井投资概算 的适应性 新旧设备的适 应性 协调性 适应性 支架围岩关系 提出超液压支架与围岩的“三耦合”作用原理，揭示出液压支架与围岩作用的本质是多场有效耦合  总体配套的核心是液压支架，液压支架研究的前提是支架围岩关系。 9 液压支架设计 进行液压支架结构件强度计算和材质选取。 液压支架材质16Mn Q460 Q550 Q690 Q890 抗冲击立柱 360mm、380mm、400mm、420mm、440mm、500mm、530mm、600mm 大流量安全阀1000L/min。 70-80年代中期引进国外液压支架及成套装备 80年代中期开始试制国产综采装备，承担了自“七 五”以来本领域80以上国家攻关项目和新型液压支架设计 21世纪初期提出围岩耦合控制原理和方法，创建了我 国综采支护技术理论和标准体系。 我国煤炭资源赋存条件复杂、开采难度大，装备所团队30多年致力于相关技术的研究，走出 了一条由引进、消化吸收、国产化到走出去的创新之路。 液压支架设计 11 二二、、典型总体配套介绍典型总体配套介绍 三、成果及展望三、成果及展望 一一、、综采设备总体配套技术综采设备总体配套技术 12 1 大采高 开采装备 总体配套 2 薄煤层 智能装备 总体配套 3 大倾角 煤层 总体配套 4 智能化 工作面 总体配套 实现了由工作面机采高度至巷道支护高度的一次性过 渡,单一工作面可多回收煤炭资源近 40 万 t。 三角煤损失 14 金鸡滩108工作面煤层厚度5.5～8.4m，工作面长度300m，推进长度 5538m，工作面日产5.7万吨，月产150万吨以上水平。 108工作面开切眼 8.2m超大采高工作面 最小采高达到0.6m。 适应1.21.5m煤层的大功率综采自动化装备，年产量达到60～80万吨。 2、薄煤层智能装备总体配套 我国复杂难采煤层分布广，35以上大倾角煤层综采存在较大困难 3、大倾角煤层开采技术 自撑 邻拉 底推 顶挤 创新防倒滑技术 3、大倾角煤层开采技术  在福城煤矿55大倾角煤层5m大采高条件下，月产达30万吨；  在松藻逢春煤矿开采煤层倾角达到65以上，创造了大倾角综采的世界纪录。 4、智能化工作面配套技术  视觉、听觉等，借助一 定的传感器和监测监控 仪器，获取信息较感性 ，单项信息的精确度不 够，获取量有限  大量压力传感器、距离 传感器等，信息获取精 度高，可全天候实时获 取没有时间场合的限制 。  对信息的判断、决 策依靠个人经验， 个体差异较大  依靠程序决策，可 复制、可重复性强 ；通过自学习，可 实现自我提高。  对信息的判断、决 策依靠个人经验， 个体差异较大  执行精准，坚决， 快速。 综合机械化人工 操作智能化开采 信息获取 决策 执行 4、智能化工作面配套技术 形成了护帮板精准控制技术  通过液压支架行程传感器和压力传感器的方式完成对工作面煤壁片帮 条件下的智能化精准姿态控制。 支架支架支架 煤壁 护帮板护帮板 护帮完全收回护帮收回3/4护帮收回1/2 护帮收回1/4 采煤机 支架 护帮板 护帮板 行程传感器使护帮板伸出姿态达到多级精确控制 压力传感器使护帮板对煤壁支撑力达到预设值 4、智能化工作面配套技术 片帮控制前 片帮控制后  煤壁片帮控制效果。 4、智能化工作面配套技术 该系统与采煤机关联提供一种智能化综采工作面的采煤机多级控制方法，建立瓦斯浓度与采煤机牵引速度之 间的耦合关系，当瓦斯浓度波动异常时可提前对未来危险进行预测，使报警时间前置，并通过危险的等级， 适当调整采煤机牵引速度，确保工作面能够安全高效生产。 项目 普通综采工作面 智能化工作面 对比效果 经济效益（万元） 产量（万吨） 450 600 增产150万吨 75000 生产班工作面人 数（个） 20 9 减少11人 700 研究了工作面顺槽超前支护系统，采用视屏监控及远程控制技术，实现了超前支架的远程安全控制。 22 二二、、典型总体配套介绍典型总体配套介绍 三、成果及展望三、成果及展望 一一、、综采设备总体配套技术综采设备总体配套技术  黄陵国产智能化工作面实现无人操作、有人巡视。  大同塔山煤矿等特厚煤层智能化放顶煤工作面年 生产能力达到1500万吨；  陕煤集团陕北矿业、榆北煤业、山东兖矿金鸡滩 煤矿等78.2m超大采高智能化工作面年生产能 力达到1500万吨；  每年承担综采工作面设备总体配套液压支架设计 等项目100多项。共计完成综采工作面总体配套 超过2000项。 综采工作面总体配套设计 三、成果及展望 国家标准制定  开采装备所负责起草了GB25974.2010液压支架通用技术条件、大采高液压 支架技术条件、放顶煤液压支架技术条件液压支架安全性要求等国家标 准和行业标准，主持建立了我国液压支架标准体系。 序号 标准编号 标准名称 1 GB/T16414-2008 煤矿科技术语 岩石力学 2 GB/T15663.3-2008 煤矿科技术语 第3部分地下开采 3 GB/T23561.1-2009 煤和岩石物理力学性质测定方法 第1部分采样一般规定 4 GB/T23561.2-2009 第2部分煤和岩石真密度测定方法 5 GB/T23561.3-2009 第3部分煤和岩石体密度测定方法 6 GB/T23561.4-2009 第4部分煤和岩石孔隙率测定方法 7 GB/T23561.5-2009 第5部分煤和岩石吸水性测定方法 8 GB/T23561.6-2009 第6部分煤和岩石含水率测定方法 9 GB/T23561.7-2009 第7部分单轴抗压强度测定及软化系数计算方法 10 GB/T23561.8-2009 第8部分煤和岩石变形参数测定方法 11 GB/T23561.9-2009 第9部分煤和岩石三轴强度及变形参数测定方法 12 GB/T23561.10-2010 第10部分煤和岩石抗拉强度测定方法 13 GB/T23561.11-2010 第11部分煤和岩石抗剪强度测定方法 14 GB/T23561.12-2010 第12部分煤的坚固系数测定方法 15 GB/T23561.13-2010 第13部分煤和岩石点载荷强度指数测定方法 16 GB/T23561.14-2010 第14部分岩石膨胀率测定方法 17 GB/T23561.15-2010 第15部分岩石膨胀应力测定测定方法 三、成果及展望 煤矿综采工作面总体配套导则 薄煤层综采工作面总体配套技术条件 中厚煤层综采工作面总体配套技术条件 大采高综采工作面总体配套技术条件 常规 综采放顶煤工作面总体配套技术条件 大倾角综采工作面总体配套技术条件 大倾角综放工作面总体配套技术条件 综采综放工作面超前支护系统技术条件 特殊条件 综采工作面支护质量检测与控制技术条件 综采综放工作面常规供电系统设计规范 综采综放工作面远距离供电系统技术规范 综采综放工作面智能降尘系统技术条件 辅助技术 国家标准制定 三、成果及展望 技术要求 一般要求 适用条件 单机要求 中部配套要求 机头机尾配套要求 端头配套要求 平面布置图要求 系统要求 自动化控制要求 运输系统要求 供液系统要求 防灭火系统要求 降温系统要求 降尘系统要求 配套的验证 国家标准制定 三、成果及展望 1、综采设备及配套辅助设备的尺寸、功能、能力、寿命应能够相互协调匹配。 2、综采设备应具有较高的可靠性、通用性与技术前瞻性，设备的生产能力应略大于工作面生产 能力，并考虑综采设备全生命服务周期对设备产能的要求，避免设备的生产能力富裕系数过大或过 小。综采工作面设备应该能够满足左、右工作面互换的需要，并分别进行左、右工作面系统集成配 套设计。 3、综采工作面应选择技术成熟、性能可靠的综采设备，在满足生产能力要求的前提下，设备的 尺寸应尽量减小，在条件允许的情况下，应优先选择自动化、智能化程度较高的综采设备。 4、优先选择通信接口、协议等开放的设备，保证设备能够实现通信与控制。 5、工作面系统集成配套设计需要由专业机构进行专项设计。 总体配套原则 三、成果及展望 展望 三、成果及展望 支架围岩关系 从平面到立体 从二维到三维 从现场到理论 从力学问题到数学问题 建立统一的支架围岩关 系数学模型 智能化工作面配套 信息融合 系统兼容 可靠性提高 工作面设计一张图 标准制定 工作面配套三维化 信息化接口 数据模式 平台标准 智能化工作面标准 刘俊峰13661192619