薄煤层机械化开采设备在国内的发展简况.pdf

江西能源2 0 0 8 2 1引 言 中国的煤炭资源比较丰富,但是薄煤层资源却 居多,特别是淮北矿区很多都是1 . 3 m以下煤层。在 全国薄煤层可采储量约占整个可采储量的2 0 以上 , 总储量达到6 0亿t,该类资源分布较广,有些地区 的煤质也比较好。多年来开采,不少矿井中的厚煤层 已近枯竭,薄煤层的开采正规模化的进行,而且也得 到了人们的充分重视。就当前的资源情况开,发展薄 煤层机械化开采对于开发利用煤炭资源,延长矿井开 采年限和实现高效开采都具有十分重要的意义。 2薄煤层开采机械 普通薄煤层开采设备在中国的应用主要有三种 类型,即可刨煤机、螺旋钻机和滚筒采煤机。 2 . 1刨煤机。早期的1 9 7 6年,国内首先研制了 M B J . 1型刨煤机,它分成拖钩式和滑行式两种类型。 滑行式刨煤机比较适用于较硬的煤层开采,且结构 简单,也便于维护,与液压支架电液控制定量推移 系统相配合方便,可实现采煤工作面的连续化、自 动化作业。 刨煤机的主要特点为①能实现极薄煤层的综 合机械化开采,便于实现开采过程中的自动化;② 采煤过程连续进行,工作时间利用率高;③采出的 块煤率高,工作面煤尘量少;④结构简单,维护方 便。如些的优点,使我国刨煤机成为滚筒式采煤机 的强有力竞争对手。中煤北京煤机公司与德国D B T 公司等联合研制成功的0 . 6 m极薄煤层电液控制全自 动化液压支架、刨煤机和输送机工作面成套设备, 对于开采极薄煤层起到了较好的作用,也标志着的 自动化开采技术向前迈进了一大步。 刨煤机的使用效果受煤层赋存条件的影响也比 薄煤层机械化开采设备在国内的发展简况 吕玉龙 淮北矿业集团公司许瞳煤矿,安徽许疃2 3 3 5 0 0 摘要文章简要介绍中国薄煤层煤炭资源的储存情况、薄煤层开采机械的几种类型。重点谈了滚筒式薄煤层采煤 的性能与特点,以及不同生产厂家设备的主要技术参数和应用情况。 关键词薄煤层;开采机械;发展状况 中图分类号T D 8 2 3 . 2 5 1文献标识码B文章编号1 0 0 5 - 7 6 7 62 0 0 80 2 - 0 0 0 7 - 0 2 D e v e l o p me n t s o fMe c h a n i z e d Mi n i n g E q u i p me n t f o r T h i n C o a l S e a m I n D o me s t i c l VY u - l o n g X u t o n g M i n e F a c t o r y o f H u a i b e i M i n i n g I n d u s t r y C o m p a n y,X u T o n g A n H u i 2 3 3 5 0 0 A b s t r a c t T h e p a p e r b r i e f l y i n t r o d u c e d s t o r a g e o f t h i ns e a mc o a l r e s o u r c e s i n c h i n a a s w e l l a s s e v e r a l t y p e o f m i n i n g e q u i p m e n t . I t m a i n l y d i s c u s s e d t h e p e r f o r m a n c e a n d c h a r a c t e r i s t i c s o f d r u mt y p e m i n i n g e q u i p m e n t o n t h e b a s e o f m a i n t e c h n o l o g y p a r a m e t e r a n d a p p l i c a t i o n o f d i f f e r e n t e q u i p m e n t . K e y w o r d s t h i n c o a l s e a m , m i n i n g e q u i p m e n t , d e v e l o p m e n t s 投稿时间2 0 0 8 - 0 4 - 1 8 作者简介吕玉龙 1 9 6 5 男,1 9 9 5年毕业于合肥工业大学机电工程专业,工程师。 综合论述 7 江西能源2 0 0 8 2 较大,适应条件为①煤层厚度要稳定;②煤层倾 角要稳定,也不能太大;③煤层顶板和底板都不能 波折不平,不能有断层和陷落柱等地质构造。刨煤 机的价格也比较高,一台进口刨煤机需2 0 0 0万元, 一套刨煤自动化生产系统需要投资4 0 0 0万元,显然 设备投资是巨大的。 2 . 2螺旋钻机。螺旋钻机适宜开采条件为适应 厚度0 . 4 ～0 . 8 m的煤层厚度,具有“三无、五少、 二高“的工艺技术特点。即工作面无人、无固定设 备、无支护材料;系统环节少、用人少、掘进巷道 少、设备配置少、材料消耗少;安全系数高、经济 效益较高。螺旋钻机可广泛应用于开采围岩较稳定 的薄煤层和极薄煤层,也可以用来开采边角煤、建 筑物下采煤、回收煤柱、开采释放层和高瓦斯矿井, 从根本上改善极薄煤层开采作业的环境,并提高了 安全性能。 国内某单位从乌克兰引进的螺旋钻机,进行了 前进式和后退式采煤工艺试验,单面单台钻机月产 达到5 8 0 0 t,平均工效达到1 2 t /工。人员和机组设 备都在宽敞的巷道内摆放。螺旋钻的工作性能也比 较好,但机设备投资比较大。一台进口螺旋钻机的 价格在5 0 0万元左右,开采时与相邻钻孔之间还要 留煤柱,造成了回收率比较低的缺陷。其设备投资 比刨煤机相比,花钱要少的多,投入产出比也较高。 2 . 3滚筒采煤机。现在使用的滚筒式采煤机,是 传统的采煤设备,它的应用十分广泛,发展迅速也比 较快。随着缓倾斜中厚煤层至厚煤层综合机械化成套 技术的逐渐成熟,“三软“和大倾角煤层等困难条件 下综采配套技术的也得到了应用。以电牵引、故障自 动诊断、支架电液控制等为核心的技术也应用到了滚 筒式薄煤层综合机械化设备上,这种采煤技术也正趋 于成熟阶段。薄煤层综合机械化采煤在河北个别矿经 过几年的试验,已经取得了显著的开采效果。 3薄煤层滚筒采煤机的类型与特点 作为滚筒采煤机来讲,由于适应性强,效率高, 便于实现综合机械化作业,因而发展迅速。它的整 体结构、性能参数、适应能力、可靠性等诸方面, 现在都有了较大创新和提高。薄煤层滚筒采煤机则 是在中厚煤层滚筒采煤机的基础上发展起来的,它 也具有许多优点,主要表现在以下几特点 1 积木式无底托架结构、液压螺母紧固、多台 截割电动机横向布置、抽屐式部件安装等技术的应 用,使得薄煤层滚筒采煤机结构更加简单,安装更 为轻便。 2 整体结构和传动方式的改进,也使得滚筒采 煤机的机身变的更窄、更低。 3 采煤机功率的不断加大,电气调速行走和远 程无线控制技术的应用,使得薄煤层滚筒式采煤机 更能适应较复杂的开采地质条件。 4 薄煤层采煤机比较适合小型煤矿的综合机械 化开采。年代初期,我国的薄煤层滚筒采煤机开始 研制,比较典型的研究单位有天地科技公司、煤科 总院上海分院生产的M G 2 0 0 /4 5 6一WD型薄煤层 采煤机。这种采煤机采用多电机驱动、交流变频调 速、无链牵引等技术,总装机功率可达4 5 6 k W,其 中截割功率为2 2 0 0 k w、牵引功率2 2 5 k W、牵引 力4 0 0 k N、牵引速度0 6 m /m i n,广泛适用于采高 为1 . 0 ～1 . 8 m的薄煤层综合机械化工作面。 另一种M G N 1 6 0 /3 8 6一D W型电牵引采煤机, 是河北金牛机械公司生产的采煤设备,它采用了多 电机横向布置,电磁滑差调速方式运行,又无链牵 引,总装机容量达到3 8 6 k W,而其中的截割功率就 有1 6 0 k W、 牵 引 功 率 为2 2 2 k W, 牵 引 力 为 3 5 0 k N,牵引速度为0 6 m /m i n,机面高度8 4 8 m m。 该采煤机械比较适用于采高1 . 1 2 . 3 m的薄煤层综合 表1国产几种主要薄煤层采煤机 型号牵引调速方式配套设备采高制造厂家首试时间、地点 M G 2 0 0 / 4 5 6 - D W变频调速 Z Y 2 0 0 / 0 8 / 2 2型 液压支架 1 . 1 - 1 . 8 m 天地科技公司、 上海分公司 2 0 0 3年1 0月 华蓥山广能集团 M G N 1 6 0 / 3 8 6 - D W电磁滑差电机调速 Z Y 3 2 0 0 / 1 0 / 1 9 1 . 1 - 2 . 3 m 邢台矿业 集团 公司机械厂 2 0 0 4年2月 河北金牛邢台矿 M G 1 3 2 / 3 2 0 - D W开关磁阻电机调速 S G W6 3 0 / 2 2 0系列 运输机 1 . 2 - 2 . 6 m鸡西煤机厂 2 0 0 2年2月使用 M G 1 5 0 / 3 5 5 / B WD电磁滑差电机调速 Z Y 2 8 0 0 / 1 0 / 2 3型 液压支架 1 . 2 5 - 2 . 2 m辽源煤机厂 开栾矿业集团公司 东欢陀矿 M G 2 0 0 - B W1液压牵引 Z Y 2 4 0 0 / 0 8 / 1 9型 液压支架 1 . 2 5 - 2 . 0 m辽源煤机厂 2 0 0 3年枣庄矿业集 团田陈矿 下转第1 9 页 综合论述 8 江西能源2 0 0 8 2 [ 1 ]冯泾若,杨旗平,刘建功等.我国薄煤层电牵引采煤机的技 术现状和发展趋势[ J ]煤矿机电. 2 0 0 5 1 1 1 - 1 4。 上接第8页 机械化工作面应用。 目前国内几种典型的薄煤层采煤机,主要生产 厂家与设备主要参数见表1所列。 4结语 对于中国资源量比较大的薄煤层开采来说,现 在的采煤机械和开采技术也都比较成熟了,选择应 用时应切实根据当地的煤层赋存情况,因地制宜的 选择比较适宜的采煤机械,以便充分发挥好它的巨 大投资效益和作用。 参考文献 崔淑梅,张千帆,宋立伟,等.超级电容电动车动力性能的研究 J.微电机, 2 0 0 5 , 3 8 4 3 7 - 4 0 . 叶子.电动车展大打“新能源“牌 N .中国贸易报,2 0 0 7 - 8 - 7 . 张治安,邓梅根,杨邦朝,等.双电层电容器电极材料最新研 究进展 J.电子元件与材料,2 0 0 3 , 2 2 1 1 1 - 5 . 熊奇,唐冬汉.超级电容器在混合电动车上的研究进展 J. 中山大学学报, 2 0 0 3,4 2 6 1 3 0 - 1 3 3 . A d r e wB u r k e , M a r s h a l l M i l l e r . C o m p a r i s o n so f U l t r a c a p a c i t o ra n d A d v a n c e dB a t t e r i e s f o r P u l s e P o w e r i nV e h i c l e A p p l i c a t i o n s P e r f o r - m a n c e , L i f e , a n d C o s t . B u s a n , K o r e a , 2 0 0 2 E V S - 1 9 . P C O S P r e s s R e l a e s e , M A NU l t r a c a p B u s i n S c h e d u l e d S e r v i c e , M a r c h 2 0 0 2 . 王嘉善,王海杰.超级电容器电动车- - -城市公共交通现代化新 模式 C .新世纪中国城市公共交通现代化论坛论文集, 1 3 6 - 1 3 8 . 赖坚.我国电动车使向何方.中国机电工业 J , 2 0 0 1 1 9 1 7 - 1 8 . 孟莉.替代燃料遭遇产业化难题 N .中国汽车报, 2 0 0 1 - 1 0 - 1 5 2 . 刘培香,初霞.新型电动车充电一次能跑2 5公里 N .哈尔滨日报, 2 0 0 6 - 7 - 1 1 1 . 赖坚.对我国发展电动车辆的若干思考 J .中国机电工业, 2 0 0 1 5 6 - 7 . 安定.混合动力车最适合中国国情 J .加油站, 2 0 0 5 6 , 1 0 张立伟,胡广艳,游小杰,等.混合动力电动汽车中电力电子技 术应用综述 J .电子电力,2 0 0 6 2 9 - 1 3 . 薛洪发.超大容量电容器在内燃机车起动中的应用 J .内燃机车, 2 0 0 098 - 9 . 张炳力,赵韩,张翔,等.超级电容在混合动力电动汽车中的应用 J . 试验与研究,2 0 0 354 8 - 5 0 . 凌天山.“杂交汽车”的优势. [ J ] ,知识就是力量2 0 0 2 9 , 4 9 [ 1 ] [ 2 ] [ 3 ] [ 4 ] [ 5 ] [ 6 ] [ 7 ] [ 8 ] [ 9 ] [ 1 0 ] [ 1 1 ] [ 1 2 ] [ 1 3 ] [ 1 4 ] [ 1 5 ] [ 1 6 ] 助于延长蓄电池的使用寿命。 3 .确保了起动的可靠性,特别是在低温以及蓄 电池组亏电或参数变坏时尤为明显。 4 .在现有蓄电池技术状况下,可以有效减小蓄 电池容量。 但超级电容器并不能完全取代电池,因为它的 能量密度比较低。超级电容器单体的工作电压较低, 因此要通过多个电容器单体的串联才能得到较高的 工作电压,而多个单体串联对单体的统一性要求比 较高,且串联起来后体系的容量又会成倍减少。现 在这方面的很多工艺都还在研发当中。 超级电容的特性正好满足混合动力电动汽车的 特殊要求。利用超级电容瞬时高功率特性,避免了 要求发动机频繁起动和蓄电池提供瞬间大功率的特 殊要求,同时还可以对制动能量进行回收利用,从 而可以节约能源、减少排放污染,尤其适合经常在 城市行驶的混合动力电动汽车。在回收制动能量方 面,汽车在行驶过程中至少有3 0 的能量因热量散 发和制动而消耗掉,特别是在城市行驶,经常遇到 红灯,这样不仅造成能源浪费,而且增加环境污染。 如能把制动所消耗的能量回收起来用于汽车起动、 加速,可谓一举两得。由于蓄电池充电是通过化学 反应来完成的,所需时间较长,但制动时间较短, 因而回收能量效果不佳。现正处于研究中的飞轮电 池,由于精度要求高、制作难度大,短时间还难以 进入实用阶段。超级电容独有的特性非常适合用于 制动过程中能量回收,而且成本较低,应用前景广 阔。 在为发动机冷起动时提供瞬时大功率方面,发 动机的冷起动对蓄电池提出了特殊的要求,蓄电池 必须提供瞬间大功率,发动机才可能起动。然而, 一般蓄电池不具备这种特性,除非用起动点火型电 池,但是起动点火型电池并不适合长时期小电流工 作环境,而且在低温下经常失效,因此也不适合。 研究发现,如果把超级电容和蓄电池联合用在发动 机起动系统,发挥超级电容的独有特性,构成新型 的起动系统,这个问题就可迎刃而解[ 1 5 ]。 3结语 超级电容器作为一种新型储能元件,其出现填 补了传统静电电容器和化学电源之间的空白,凭借 着低成本高性能的优势,加上对环境的无污染使得 人们对它越来越重视。随之对电动汽车研究的深入, 超级电容器在这方面应用的优势也越来越明显。超 级电容器的高性能决定了其市场前景非常广阔,而 低成本又决定了其显著的经济效益。虽然超级电容 器存在着比容量偏低的缺陷,但相信通过改进,一 定会推动汽车行业发生质的飞跃。 参考文献 研究与探讨 1 9