煤矿综采自动化成套技术与装备创新和发展.pdf

第4 1 卷第1 1 期 2 0 1 3年 1 1 月 煤 炭 科 学 技 术 Co a l S c i e n c e a n d Te c h n o l o g y V o 1 ． 4 1 NO V ． No ．1 1 2 01 3 毫 ll ㈡ l 薹一 iiiii ii iiiii ㈣ 善 爆矿 缘 舞装备自动化技 求毫题 【 编者按】 安全生产科技“ 十二五” 规划 提出开发适应我国煤矿地质和生产特点、 具有高可靠性和智能化煤 机成套装备 ， 提升装备 自动化、 信息化水平 ， 发展装备 的可视化和远程监控技术 ， 对于实现煤矿综采工作面生产 过程 自动化 ， 提高煤矿安全及高效生产具有重要意义。为了更好地推动煤矿综采装备 自动化技术发展， 促进学 术交流与技术成果转化， 本刊组织 了“ 煤矿综采装备 自动化技术” 专题 ， 从煤矿综采工作面 自动化成套技术与 装备创新和发展 、 极薄煤层综采 自动化技术、 工作面设备集 中控制技术、 滚筒采煤机智能化控制技术 等方面进 行报道， 以期为广大煤矿科技工作者提供技术参考。在此， 特别感谢王国法研究员、 李首滨研究员等专家在专 题组稿 、 撰稿方面给予的大力支持 与帮助。 煤矿 综采 自动化成套技术与装备创新 和发展 王 国 法 、 灭地科技股份有限公司 开采设计事、 部， 北京1 0 0 0 1 3 摘要 介绍“ 十一五” 期间煤矿综采工作 面成套技术与装备发展概 况， 分析我 国薄煤层 开采技术难 题， 提出有人值守、 工作面无人操作的薄煤层 自 动化开采模式， 介绍超大伸缩比薄煤层液压支架、 矮机 身大功率薄煤层滚筒式采煤机、 紧凑型薄煤层液压支架电液控制系统等关键技术， 阐述了综采工作面 智能控制系统开发研 究的最新进展 ， 提 出我国未来综采 自动化技术与装备发展思路和研究方向。 关键词 煤矿综采； 成套装备； 薄煤层； 自动化； 智能化 中图分类号 T D 6 7 文献标志码 A 文章编号 0 2 5 3 - 2 3 3 6 2 0 1 3 1 卜0 0 0 1 - 0 5 I nn o v a t i o n a nd De v e l o p me n t o n Au t o ma t i c Co mp l e t e d S e t Te c h no l o g y a nd Eq u i p m e nt o f Fu l l y _ M e c h a n i z e d Co a l M i n i n g Fa c e W ANG Gu o f a C o a l Mi n i n g a n d De s i g n i n g D e p a r t m e n t ， T i a n d i S c i e n c e a n d T e c h n o l o g y C o ． ， L td ． ， B e ij i n g 1 0 0 0 1 3 ， C h i n a Ab s t r a c t T h e p a p e r i n t r o d u c e d t h e d e v e l o p me n t s i t u a t i o n s o f t h e c o mp l e t e d s e t t e c h n o l o g y a n d e q u i p me n t f o r t h e f u l l y me c h a n i z e d c o a l mi ni n g f a c e d ur i n g t h e pe r i o d o f”Na t i o n a l 1 l t h F i v e Ye a r Pl a n ni ng ” a n d a n a l y z e d t h e t e c h ni c al d i ffi c ul t p r o bl e ms o f t he c o a l mi ni n g i n t h e t h i n s e a m i n Chi na ． An a u t o ma t i c mi n i n g mo de o f t h e un ma n ne d f ul l y me c h a ni z e d c o a l mi n i ng f a c e wi t h pe r s o n n e l o n d ut y i n t h e t hi n s e a m wa s p r o v i d e d ． T h e p a p e r i n t r o d u c e d t h e h i g h e x t e n s i o n r a t i o t h i n s e a m h y d r a u l i c s u p p o r t ， t h e l o w b o d y h i g h p o w e r t h i n s e a m d r u m s h e a r e r ， t h e c o mp a c t t y p e e l e c t r i c a n d h y d r a u l i c c o n t r o l s y s t e m o f t h e t h i n s e a m h y d r a u l i c s u p p o r t a n d o t h e r k e y t e c h n o l o g i e s ． T h e p a p e r s t a t e d t h e n e w p r o g r e s s o n t he r e s e a r c h a nd d e v e l o pme n t o f t h e i n t e l l i g e n t c o nt r o l s y s t e m a p pl i e d i n f u l l y me c ha ni z e d c oa l mi ni n g f a c e a n d p r o v i d e d t h e f u t u r e d e v e l o p me n t i d e a a n d p r o g r a m o n t h e a u t o ma t i c t e c h n o l o g y a n d e q u i p me n t o f f u l l y me c h a n i z e d c o a l mi n i n g f a c e ． Ke y wo r dsf ul l y me c ha n i z e d c o a l mi ni ng； c o mp l e t e d s e t e q u i p me nt ； t hi n s e a m； a ut o ma t i o n； i nt e l l i g e n t 0 引 言 煤矿生产 自动化是煤矿减人提效 、 安全生产 的 根本途径 ， 综采工作 面 自动化成套技术 与装备是实 现煤矿生产 自动化的核心。我国煤炭综采技术和装 备经过 4 0多年的发展 ， 已形成完备的技术体 系， 技 术创新能力显著增 强。煤矿井下 工作环境十分复 杂， 存在各种地质危害和安全技措带来的技术复杂 收稿 日期 2 0 1 3 - 0 5 - 1 2 ； 责任编辑 赵瑞 基金项 目 国家高技术研究发展计划 8 6 3计划 资助项 目 2 0 1 2 A A 0 6 A 4 0 7 作者简介 王国法 1 9 6 O 一 ， 男， 山东文登人 ， 研究员， 博士生导师 ， 现任中国煤炭科工集团首席科学家、 天地科技股份有限公司开采设计事业部开 采装备技术研究所所长。E m a i l w a n g g u o f a t d k c s j ． c o n l 引用格式 王国法． 煤矿综采 自动化成套技术与装备创新和发展[ J ] ． 煤炭科学技术 ， 2 0 1 3 ， 4 1 1 1 1 - 5 ， 9 ． 1 2 0 1 3 年第1 1 期 煤 炭 科 学 技 术 第4 1 卷 性， 煤矿综采自动化需要解决防爆和通信干扰等许 多重大技术难题 ， 因此 ， 比地面设备 自动化难度更 大 ， 需要突破许多技术瓶颈。基于此 ， 笔者介绍了我 国综采成套技术与装备发展概况， 薄煤层综采工作 面 自动化成套装备技术 ， 综采工作 面智能控制系统 开发研究 ， 展望综采 自动化技术与装备的发展方向。 1 综采成套技术与装备发展概况 “ 十一五” 期间， 中国煤机装备取得多项重大综 采技术与装备创新成果 。“ 十一五” 国家科技支 撑计划重点项 目“ 年产千万吨级矿井大采高综采成 套技术与装备” 在 山西晋兴能 源斜沟煤 矿试验成 功 ， 研制成功 Z Y 1 2 0 0 0 ／ 2 8 ／ 6 4型大采高液压支架及 电液控制 系统 ， MG 2 5 0 0 一 WD型 装 机功率 2 5 0 0 k w 大功率 电牵引采煤机和 S G Z 1 2 0 0 ／ 3 x 1 0 0 0重型 刮板输送机等成套装备 ， 实现 6 ． 4 i n大采高年产千 万吨综采成套装备全部国产化。 “ 十一五” 国家科技支撑计划重大项 目“ 特厚煤 层大采高综放成套技术与装备研发” 在大同煤矿集 团塔 山煤矿试验成功， 创新 1 5 ～ 2 0 i n特厚煤层大采 高综采放顶煤开采工艺及安全保障技术 ， 掌握 了大 采高综放工作面矿压显现规律和控制技术 ； 发明液 压支架围岩耦合三维动态优化设计方法， 研 制出世 界首套 5 ． 2 IT I 大采高放顶煤液压支架 ； 提出适用于 特厚 、 松软破碎煤层 大断面全煤 巷道锚杆与锚索支 护形式及参数 ， 开发出配套锚杆与锚索支护材料及 预应力施工设备 ； 研制出全部 国产化年产千万吨特 厚煤层大采高综放工作面成套装备 ， 提高 了成套装 备 的配套性 、 适应性及可靠性 ； 研制出带轨道式锚杆 钻臂的大断面煤巷掘进机 、 5 5 t 支架搬运车等辅助 设备以及大采高综放工作面供 电关键装备 ； 提出大 采高综放开采技术标准体系 ， 制修订了相关技术标 准与规范 ， 并确定了有关检测方法 ， 研制 了相关检测 装置 ， 并实现了工作 面年产 1 0 0 0万 t 的目标。 研制成功 7 I T I 超大采高综采成套技术与装备 ， 首次提出 7 I n以上厚煤层一次采全高综采方法和工 作面端头大梯度过渡 配套方式、 多学科协 同优化配 套技术和 7 n l 超大采高工作面 围岩控制技术及工 艺 。发明具有三级协动护帮装置的超大采高液压支 架 ， 发明了液压支架围岩耦合三维动态设计方法 ， 基 于箱型截面参数多 目标优化和等强度设计 ， 从根本 上提 高 支架 的适 应 性 、 稳定 性 和可 靠性 ， 解决 了 2 Q 8 o o级低焊接裂纹敏感性钢板及智能焊接新工艺 、 超大流量电液智能控制系统及 0 5 0 0 I F l m缸径立柱、 6 0 0 I f mi n大流量 主控 阀和液控 单 向阀等技 术难 题 ， 研制成功首套工作 阻力 1 8 8 0 0 k N的 7 ． 2 i n超 大采高液压支架 ， 通过 8 0 0 0 0次寿命试验 ， 实现液 压 支 架 技 术 的 新 突 破。研 制 首 套 超 大 运 量 S G Z 1 4 0 0 ／ 3 x 1 5 0 0中双链刮板输送机 ， 刮板链速度 1 ． 6 7 m ／ s 、 中部槽宽1 4 0 0 m m、 输送能力 4 5 0 0 t ／ h ， 装机功率 4 5 0 0 k W ， 创新双中板结构交叉侧卸式机 头架 ， 双层盒状结构 的大行程 电液控制 自动伸缩机 头等新结构 ； 创新 1 7 2 mm节距牵引系统 ， 实现与 7 IT I 大采 高 大功 率采 煤 机 的最佳 匹配。首次 研 发 5 6 ／ 1 3 1 mmX 1 8 7 iT l m规格矿用高强度 F级链条及配 套的刮板组件和链轮轴组 ； 发明大断面巷道组合导 向超前支护液压支架 ， 实现大断面巷道超前支护及 超前支护 自动化 ； 集成创新了 7 1T I 大采高工作面 自 动化智能控制系统 。完成成套装备和工艺的工业性 试验 ， 平均月产量 1 0 9 ． 9万 t ， 年产量 1 2 0 0万 t 。 突破了大倾 角和急倾斜工 作面支护系统稳定 性、 采煤机牵引系统下滑磨损和控制等技术瓶颈， 创 新了设备与围岩耦合设计核心技术 ， 攻克 了设备关 键元部件 ， 提高可靠性技术 ， 形成了一整套集工作面 成套设备三维动态设计 、 优化配套技术 和先进制造 于一体的复杂煤层综采综放工作面成套装备关键技 术。创新“自撑一 邻拉一 底推 一 顶挤”刚柔并行 的液 压支架防倒防滑装置， 研 制了适用于大倾角和急倾 斜复杂煤层 的综采综放工作面液压支架支护系统 ， 解决了复杂煤层综采综放开采支护 的关键技术 难 题 ； 攻克了延长导向滑靴寿命技术 ， 解决 了大倾角下 采煤机导 向滑靴不耐磨和断裂问题 ， 开发了大倾角 采煤机牵引制动技术 、 采煤机远程控制技术 ， 创新研 制了适用于大倾角和急倾斜复杂煤层的电牵引采煤 机 ， 解决了采煤机在大倾角工作面工作使用过程 中 出现的启动下滑和停止下滑 问题 ； 创新研制 了适用 于大倾角和急倾斜复杂煤层 的刮板输送机 ， 解决 了 复杂煤层条件下刮板输送机 圆环链损 坏率高 、 销轨 使用寿命短以及整机下滑的技术难题 。创新研制了 首套适用于大倾角复杂煤层的液压支架电液控制系 统 ， 解决 了复杂煤层液压支架移架速度慢 、 安全性差 的技术难题。针对复杂煤层综采综放开采 中单体设 备 的失稳状态， 提 出了复杂煤层高效综采综放工作 面设备配套模式 ， 将本体技术应用于专 家系统领域 王国法 煤矿综采 自动化成套技术与装备创新和发展 2 0 1 3年第 1 1 期 知识的描述 ， 建立了工作面设备选型配套优化 的方 法体系， 解决 了复杂煤层综采综放工作 面设备优化 配套问题。在山东能源新汶矿业集 团福城煤矿和华 丰煤矿 3 5 。 ～ 5 6 。 大倾角和急倾斜松软等复杂煤层条 件下实现综采综放安全高效开采。 自主研发 了适应 性好 的薄煤层滚筒采煤机全 自动化综采成套装备 ， 突破 了大功率矮机身采煤机 、 薄煤层刮板输送机和 大伸缩 比液压支架及工作面无人 自动化关键技术。 国家发改委等部委将“ 煤炭综采装备智能化系 统” 列入“ 十二五” 国家战略新兴产业智能制造 装备发展专项 ， 国家科技部也将 “ 煤矿掘采智能化 成套装备” 列入“ 十二五” 国家高技术研究计划 8 6 3 计划 重点资助项 目， 开发研制具有 自主知识产权 的煤炭综采智能化成套装备， 提高设备信息感知能 力 ， 增加智能控制功能 ， 提高 自动执行环节 的能力和 可靠性 ， 实现机械化 、 自动化和智能化生产 。这些项 目的实施 ， 必将进一步促进煤矿成套装备 自动化和 智能化技术的发展 。 0 ． 6 ～1 ． 3 m薄煤层开采 一直是世界性开采难 题 ， 薄煤层开采 空问狭小 ， 设备 能力与尺 寸矛盾突 出 ， 长期无法实现 0 ． 6 ～1 ． 3 m薄煤层高效开采 ， 国 外先进滚筒式采煤机综采装备只能适应 1 ． 5 m以上 煤层开采。薄煤层工作面工况多变 ， 工作面狭小 ， 低 照度空间的防爆和可视安全监控 ， 工作面机头 、 机尾 斜切和三角煤 自动化开采难以实现 。成套装备 小尺寸与大功率 、 大适应范 围和高可靠性要求 的矛 盾突出， 由于薄煤层厚度变化大， 常规液压支架无法 实现这种支护高度伸缩 比的要求 ； 采煤机和刮板输 送机矮机身大功率要求难以实现。由于采煤机滚筒 螺旋叶片尺寸小 ， 导致薄煤层采煤机装煤效果差 ， 工 作面靠刮板输送机常规推移铲装无法实现正常 自动 化生产。针对以上技术难题 ， 笔者将着重介绍薄煤 层综采工作面 自动化成套装备技术。 2 薄煤层综采工作面 自动化成套装备技术 2 ． 1 薄煤层 自动化开采模式 研发巷道集中控制 中心 ， 远程监控 ， 工作面内无 人操作 ， 实现全工作面液压支架跟机 自动化控制 ， 将 三角煤区域跟机过程划分成多个阶段进行控制 ， 每 个 阶段以关键点作为标识 ， 采用双向割煤工艺 ， 在端 头， 斜切进刀后返刀扫底清浮煤 ， 将三角煤区域散落 的浮煤装载到输送机上 ， 解决薄煤层装煤效果差 的 问题 ， 提高装煤效果 。工作面两端部斜切进刀分段 自动控制如 图 1 所示。 图 1 工作面两端部斜切进刀分段 自动控制 示意 研制一种低照度条件下防尘视频监测装置 ， 通 过在摄像镜头前形成 涡流负压风幕 ， 吸除镜头上尘 雾， 基于智能传感和运动视频序列的动态全景画面 拼接图像分析 ， 实现超低照度工作面高分辨率全程 视频跟踪 。研制了薄煤层采煤机 自动截割采高记忆 联想模式 自修正控制 、 通信系统安全隔离、 动态参数 补偿关键技术 ， 解决 了变频器和高压动力对总线及 通信系统 的干扰。 2 ． 2 超大伸缩比薄煤层液压支架 发明了超大伸缩比薄煤层液压支架及关键 电液 元件 ， 突破 了液压支架工作阻力决定 的最小高度极 限， 提高了液压支架的工作可靠性， 实现了液压支架 与围岩及成套装备间的协同控制。现有支架结构无 法实现 0 ． 5 m的最小高度而又能满足最大高度 1 ． 4 m的大伸缩比要求 ， 为解决此难题 ， 发 明了板式整体 顶梁 、 双连杆双平衡千斤顶叠位布置等新结构 ， 实现 了支架 0 ． 5 ～ 1 ． 4 m超大伸缩 比， 突破高强度支架结 构尺寸的最小化极限。 创新研制了单进 回液 口双伸缩立柱 ， 改变立柱 结构和进 回液原理 ， 采用大弧度 缸底和活柱无上腔 外进液口的结构形式， 增大了立柱的伸缩比， 突破液 压支架工作阻力决定 的最小高度下限。 2 ． 3 矮机身大功率薄煤层采煤机 1 开发了薄煤层 电牵引采煤机双截割 电动机 并行布置技术 ， 实现矮机身薄煤层采煤机高功率化 ， 提高采煤机对薄煤层 开采低空 间的适应 性。对 于 1 ． 0 ～1 ． 3 m煤层 ， 采用横向双截割电动机并排布置 ， 将原来每个摇臂只有 1 个截割电动机设计为 2 个截 割 电动机横 向并行布置 ， 悬挂在采空侧 。合 理设计 传动连接结构 ， 简化齿轮传动系统， 优化 主机结构 ， 截割功率提高近 2 0 0 ％。缩 短 了机身长度 ， 减小 了 机身厚度 ， 尽可能小地 占用工作面断面面积 ， 解决了 大功率与矮机身矛盾 ， 实现机身高度最小化 和薄煤 层功率最大化， 提高采煤机对各种断层、 夹矸等恶劣 3 2 0 1 3 年第l 1 期 煤 炭 科 学 技 术 第4 l 卷 地质条件适应性 卜 ] 。成 功研 制开发 了系列薄煤 层滚筒式电牵引采煤机。 对于 1 r n以下煤层 ， 单纯采用上述方法还不能 解决装机功率与过煤空间、 机面高度问题， 为此创新 采用多电动机纵横向布置。即截割部采用单个截割 电动机纵 向布置在摇臂煤壁侧 ， 牵 引部采用单个 电 动机横向布置在机身煤壁侧。充分利用刮板输送机 铲板与槽帮问空间， 既避免了截割电动机 、 牵引电动 机和传动系统对过煤空间的影响 ， 又降低了机 面高 度 ， 实现了机身长度短 ， 过煤空 间大 。机面高度仅有 5 8 0 mm， 满足薄煤层安全高效开采需要 。 2 研制变径 叶片螺旋式锥形滚筒截割装置， 首 次提出了变径叶片螺旋滚筒截割原理和截割 比能耗 与采煤机滚筒运动参数关系式 ， 证明了变径叶片螺 旋锥形滚筒能有效减小截割载荷波动、 提高块煤率。 解决了坚硬薄煤层截割 和煤岩混割难题 ， 截割块煤 率提高 7 ％ 1 3 3 。 在采煤机摇臂下侧设置带螺旋 角的犁板 ， 利用 犁板 的螺旋 升角增 加装 煤 ， 提高装 煤率 3 5 ％。同 时 ， 研制了分段多轮推移刮板输送机 自动调斜控制 装置 ， 提高 了推移刮板输送机铲装效果 ， 综合解决 了 薄煤层工作面 自动装煤难题。 2 ． 4 薄煤层工作面成套装备 自动化控制系统 1 集成研发 了紧凑型薄煤层液压支架 电液控 制系统。为解决常规电液控制系统和反冲洗过滤器 体积较大无法应用 于薄煤层支架 的问题 ， 集成研发 了整体插装式多功能电液控制 阀和插装式 自动反冲 洗过滤器， 整套装置体积小 、 结构简单可靠 、 维修方 便 ， 满足了薄煤层对空间要求较严的要求 。 2 研发 了采煤机高 时效性智能控制技术。为 解决采煤机大数据量的高速数据采集与实时控制， 采用模块化网络分布式控制结构 ， 将控制系统分为 相对独立若干模块 ， 模块之间用高可靠性 C A N B u s 现场总线相连 ， 主控模块以 D S P数字控制器和 A R M 控制器为核心 ， 实现对采煤机高时效性的智能控制 。 集成开发记忆截割、 超低 照度高分辨率全程视频跟 踪 、 C A N总线与无线传输 和精确定位技术 ， 实现工 人在集中控制中心远程控制 ， 薄煤层综采工作面 自 动化系统拓扑结构如图 2所示。 3 研发 了采煤机 自动跟机技术 。为解决采煤 机 自动跟机 问题 ， 在采煤机上安装采煤机监测发射 机 ， 通过行进齿数计数 的方法来获取采煤机运行位 4 图 2 薄煤层综采工作 面 自动化 系统拓扑结构 置和方向信息 ， 采用短距离无线通信方式将信息发 送到与支架控制器相连的采煤机位置信息接收机 ， 控制器根据接收到 的信息来控制支架 的相应动作 ， 实现跟机移架 、 推移刮板输送机。支架采煤机联动 如图 3所示。 T作I h I 液 支 架 l l l l I ．姻 J 囊 c 单 路 ， ≥ 囊 霞 劳 篓 ； 7 耗 耦 合 器 _ 薹 ／ 戈 投 川 仕 又 删 而 ； 、I 孽 盏 嚣 器 煤炭综采成套装备智能系统的总体功能是实现 煤炭综采成套设备 的 自动协调运行 ， 针对 复杂多变 的地质条件及设备工况变化 ， 自动调整 自身及设备 之问的配合运行参数 ， 实现煤 炭开采 的 自动化 和智 能化。综采成套装备智能系统框图如图 4所示 。 图4 综采成套装备智能 系统框 图 综采工作面智能控制系统包括工作面生产系统 王国法 煤矿综采自动化成套技术与装备创新和发展 2 0 1 3 年第 1 1 期 协调集中控制 ， 工作面智能导航直线度控制 ， 智能化 煤流平衡控制 ， 工作面低照度高清晰视频监控 ， 工作 面数字语音 、 视频 和数据三网合 一 ， 远程 巷道 、 地 面 工作面设 备运行控制 ， 无线 以太 网覆盖接人 功 能 ， 泵站智能变频电磁卸荷控制 ， 智能工作液清洁度 保 障， 工作面围岩参数实时监测与预报分析 ， 工作面 生产环境安全监测和控制 ， 工作面供 电越级保护。 液压支架智能耦合控制系统包括液压支架姿态 智能决策控制 、 初撑力 自动增压补偿 、 煤壁片帮智能 控制 、 支架远程序列化 自动控制 、 智 能化快速卸载 、 顶板压力超前预报 、 智能化快速推移调架 、 智能跟机 移架和智能化工作液反冲洗精细过滤等。 采煤机智能控制 系统 功能主要包括将 回采工 艺 、 工序规则 与过程记忆参数相结合的智能化快速 记忆截割 自动运行功能 ， 根据系统 中上次割煤过程 中存储的煤层赋存曲线 ， 采煤机能够 自动调节前后 滚筒 ， 实行 自动割煤操作 ； 基于围岩紧密耦合 的采煤 机运行姿态决策控制 ； 采煤机滚筒周 围环境雷达探 测控制功能 ， 根据雷达探测 的结果 ， 调节采煤机的动 作 ， 避免发生碰撞 ； 煤壁 分层探测功能 ； 主动式采煤 机与运输系统状态及运 能的 自适应配合 ， 采煤机与 液压支护 自移系统的 自适应协调控制 ； 基 于振动特 征 、 温度动态变化率的截割和牵 引关键轴承 、 齿轮在 线故障监测及预警诊 断； 基于温度监测与冷却系统 压力流量综合分析 的大功率减速部智能温升负荷保 护 ； 基于截割滚筒在线振动监测分析 的截割状况识 别功能 ； 采煤机机载多路多视角高清低延时远程视 频监视 ； 采煤机与巷道控制 中心有线无线相结合多 信道冗余 自动切换 的高可靠实时控制与监测通信。 刮板输送机智能控制系统包括单机智能调速型 液力耦合器 软启动 ， “ 三机 ” 启停 和软启 动集成 控 制 ， 链条张力监测与智能化机尾伸缩 自动控制 ， 润滑 油在线铁谱分析 ， 轴承在线振动检测功能 ， 转载机 、 破碎机 自动推移 ， 带式输送机机尾 自动伸缩。 4 综采自动化技术与装备的发展方向 1 我国煤炭资源赋存条件千差万别 ， 开采技 术 发展不平衡 ， 特别是薄煤层分 布广 ， 开采难度大 、 效 益差 ， 发展机械化 、 自动化和智能化开采 的困难大 。 必须把薄煤 层 、 中厚煤 层和厚煤 层 的协调 开采 、 安 全 、 高效 、 绿色开采和资源采出率要求作为我国煤炭 资源开发的产业政策 ， 将安全 、 高效 、 绿色开采作 为 煤炭行业可持续发展核心， 加快建立完善适应煤炭 安全 、 高效 、 绿色开采要求 的资源管理、 产能布局、 产 业规划 、 矿井设计建设、 技术装备支撑等系列产业政 策措施 ， 强制淘汰落后开采方法和落后装备 。强化 煤炭开采政策法规执行力度 ， 限定煤炭开采的资源 、 安全 、 装备 、 环境等条件 ， 对开采技术落后 、 资源浪费 严重 、 安全生产条件不达标 的煤矿坚决予 以关闭， 引 导煤矿向机械化 、 自动化和智能化开采方向发展 。 2 自动化 和智 能化 开采装备技术发展的关键 是提高设备功能可靠性 ， 加强煤炭开采技术与装备 的适应性研究 ， 针对不 同矿区特点和技术经济水平 ， 开发多档次的机械化 、 自动化和智能化开采成套装 备 ， 重点研发和完善 以工作 面无人化或少人化为 目 标的智能化综采成套装备技术 。同时， 开发简单经 济型的 自动化综采装备 ， 推动落后煤矿 的技术进步。 3 重点突破大 型现代化 矿井工作 面高效少人 化智能综采的关键技术及装备 ， 煤岩在线快速识别、 智能预警 、 远程视频跟踪等技术 ， 煤岩高效截割装置 结构创新与整机研制 ， 强力高可靠性支护系统 ， 重载 运输装备可靠性及高效传动技术和生产信息化、 动 态信息监测及决策系统等。研制具备信息感知、 智 能监测 、 远程控制和 自动执行功能的、 能够实现煤矿 无人化生产的高可靠性工作面生产系统 ， 加快煤炭 开采方式转变 ， 实现煤炭生产与经济、 社会发展的协 调统一。 4 继续完善薄煤层和复杂难采煤层综 采装备 小尺寸、 大功率 、 高可靠性和稳定性关键技术 ， 提高 薄煤层无人化综采技术及装备的可靠性和适 应性 ， 进行高可靠性高集成度紧凑结构和关键元部件创 新 ， 研究复杂地质条件下综采作业智能感知与调控 技术 ， 装备运行故障在线监测 、 诊 断与 自修复系统， 井下全天候 自动巡检机器人等 。 参考文献 [ 1 ] 国家煤矿安全 临察局 ． 2 0 1 1年全国煤矿事故 分析报告 [ R] ． 北 京 同家煤 矿安全 嘧察局 ， 2 0 1 1 ． [ 2 ] 王国法． “ 十二五” 煤矿 开采装备 技术 的发展 展望 [ J ] ． 煤 矿开 采 ， 2 0 1 1 ， 1 6 3 1 9 2 4 ． [ 3 ] 王金华． 我 国大采高综采技术 与装备的现状 及发展趋势 [ J ] ． 煤 炭科学技术 ， 2 0 0 6 ， 3 4 1 4 - 7 ． [ 4 ] 王金华 ． 我国煤矿开采机械装备及 自动化技术新进展 [ J ] ． 煤 炭 科 学技术 ， 2 0 1 3 ， 4 1 1 1 4 ． 下转第 9页 5 徐亚军等 基于滚筒采煤机薄煤层 自动化开采技术 2 0 1 3年第 1 1 期 过该风道后形 成涡流 负压风幕 ， 吸除镜头 上尘雾。 摄像镜头防尘风罩结构如图 3所示。实践证明， 该 装置是 目前使用效果最为理想的一种除尘方案。 图3 摄像镜头防尘风罩 4 技术应用情况 基于滚筒采煤机的薄煤层 自动化综采成套装备 在峰峰薛村矿 0 ． 6 ～1 ． 3 m薄煤层应用实践 ， 实现了 工作面无人化生产 ， 月产量达到 1 1 ． 8 万 t ， 年产量达 到 1 0 0万 t 。项 目主要技术参数及 国内外 同类技术 参数对 比见表 1 。 表 1 项 目主要技术参数及 国 内外同类技术参数对 比 注 R为T作 阻力与最小高度 比。 5结 语 相对于厚及中厚煤层综采设 备来说 ， 薄煤层 装 备的研制难度更大， 通过多年的不懈努力， 目 前已攻 克 了薄煤层 自动化开采难题 ， 如提高薄煤层滚筒 采 煤机装煤效果 ， 通过改变立柱结构 、 进 回液原理等系 列方案 ， 解决薄煤层设备空问尺寸布置难题 ， 以及低 照度条件下防尘视频监测装 置抗 污染等 问题 ， 实现 了薄煤层 自动化开采 。下一步的研究工作在于如何 提高成套装备的系统可靠性与运行稳定性 ， 同时进 一 步提升综采装备生产能力 ， 为实现薄煤层安全高 效开采创造条件。 参考文献 杨茂林 咆0 煤 机 自动 化开采 技术在 马兰矿 的应用 [ J ] ． 煤矿 开 采 ， 2 0 0 4 ， 9 6 3 0 3 1 ， 3 6 ． 王传新． 全 自动化刨煤 机组在 -5 兰 矿 的应 用 [ J ] ． 山西焦 煤科 技 ， 2 0 0 8 3 3 7 3 8 ， 4 2 ． 张守祥． 薄煤 层刨煤 机 T 作 面 电液控制液 压支架 的设计 研究 [ J ] ． 煤矿机 电， 2 0 0 5 1 8 1 0 ， 2 O ． 刘大 同． 坚硬煤 层截割 阻力 的测试 和可刨性 研究 [ J ] ． 煤 矿开 采 ， 2 0 0 6 ， 1 1 5 4 - 5， 2 5 ． 郭永利_ 包 0 煤机在薄煤层开采中的技术实践[ J ] ． 山西煤 炭管理 干部学院学报 ， 2 0 0 6 2 7 - 8 ． 卢国梁 ， 吴兴利 ． 大 同“ 两硬 ” 条什 下刨 煤机 系统 的应用 实践 [ J ] ． 煤矿机 电， 2 0 0 6 3 6 3 - 6 4 ． 牛海明． 全 自动化刨煤机系统在凤凰山煤 矿的应用 [ J ] ． 煤矿机 电， 2 0 0 6 5 4 1 4 6 ． 邵鹏燕 ， 赵学斌． 刨煤 机在凤 凰山矿 9 5 3 1 3工作 面的应用 [ J ] ． 煤炭技术 ， 2 0 0 8 ， 2 7 1 0 4 2 - 4 3 ． 边强． 刨煤机在J x l 凰山矿 9 2 3 0 4工作面应用分析 [ J ] ． 煤矿开 采 ， 2 0 0 6 ， 1 1 6 4 5 4 6 ． 张武 东， 冯振忠 ， 张建荣． 浅析薄煤层 采煤机 现状 及发展 方向 [ J ] ． 矿 山机械 ， 2 0 1 1 ， 3 9 2 2 3 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