刨煤機(jī)無人工作面技術(shù)

主要匯報(bào)內(nèi)容一、立項(xiàng)背景和目的二、總體思路三、關(guān)鍵技術(shù)與創(chuàng)新點(diǎn)四、主要技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)及與國(guó)內(nèi)外同類技術(shù)對(duì)比五、對(duì)行業(yè)技術(shù)進(jìn)步促進(jìn)作用六、經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益一、立項(xiàng)背景和目的（一）煤炭是我國(guó)的主體能源，安全、高效、高回收率開采是國(guó)家重要的產(chǎn)業(yè)政策，也是煤炭生產(chǎn)企業(yè)始終追求的目標(biāo)。我國(guó)薄煤層儲(chǔ)量約占20%，但薄煤層產(chǎn)量所占比例不足10%，薄煤層儲(chǔ)量與產(chǎn)量不相適應(yīng)的矛盾日益突出。薄煤層長(zhǎng)壁機(jī)械化開采發(fā)展速度相對(duì)滯后。不同厚度煤層儲(chǔ)量分布比例（二）目前我國(guó)薄煤層綜采工作面有三種配套方式

1）滾筒采煤機(jī)，2）螺旋鉆采煤機(jī)，3）刨煤機(jī)。刨煤機(jī)作為一種“矮機(jī)身、淺截深、多循環(huán)”的采煤設(shè)備，在高瓦斯、薄煤層礦井具有特有的優(yōu)勢(shì)。（三）高瓦斯薄煤層存在的問題1）薄煤層機(jī)械化開采水平低，煤層開采下限一直降不下來，工作面開機(jī)率和自動(dòng)化水平低；2）國(guó)產(chǎn)刨煤機(jī)研制水平總體進(jìn)展緩慢，整套裝備的引進(jìn)將給企業(yè)帶來巨大的經(jīng)濟(jì)壓力；3）上世紀(jì)90年代前引進(jìn)的刨煤機(jī)系統(tǒng)不配套，液壓支架為手動(dòng)控制；4）高瓦斯薄煤層工作面的高產(chǎn)一直受瓦斯涌出量增大的制約。（四）研究目的研究高瓦斯、薄煤層無人工作面安全高效開采模式，開發(fā)薄煤層開采成套技術(shù)與裝備，實(shí)現(xiàn)薄煤層安全、高產(chǎn)高效、高回收率的目標(biāo)。（五）技術(shù)難點(diǎn)1）現(xiàn)有煤層可刨性分級(jí)評(píng)價(jià)研究不足，設(shè)備選型存在較大盲目性；2）在“引核”的基礎(chǔ)上需開發(fā)成套的配套國(guó)產(chǎn)裝備；3）刨煤機(jī)無人工作面工藝方法缺乏經(jīng)驗(yàn)；4）高瓦斯薄煤層高產(chǎn)工作面存在瓦斯超限問題。目標(biāo)：在高瓦斯、煤厚0.8~2.0m的煤層條件下，形成年產(chǎn)不低于120萬t的成套技術(shù)與裝備。二、總體思路(二)自主研發(fā)了極薄煤層配刨煤機(jī)電液控制液壓支架技術(shù)途徑1000MPa高強(qiáng)度鋼材為主的“超薄頂梁”液壓支架

(二)自主研發(fā)了極薄煤層配刨煤機(jī)電液控制液壓支架創(chuàng)新點(diǎn)創(chuàng)新研制了大伸縮比內(nèi)循環(huán)立柱(專利號(hào):ZL200720169590.6)(二)自主研發(fā)了極薄煤層配刨煤機(jī)電液控制液壓支架創(chuàng)新點(diǎn)（2）研制了低采高、大伸縮比、高工作阻力、高支護(hù)強(qiáng)度、高密封性能、設(shè)置安全通道、高可靠性、全自動(dòng)化控制液壓支架(專利號(hào):ZL200720169513.0)創(chuàng)新點(diǎn)(二)自主研發(fā)了極薄煤層配刨煤機(jī)電液控制液壓支架（3）創(chuàng)新提出了“一控三”電液控制系統(tǒng)技術(shù)的配套研究并成功實(shí)施（4）自主研制出了新型專用配套端頭支架和相匹配的電液控制系統(tǒng)(二)自主研發(fā)了極薄煤層配刨煤機(jī)電液控制液壓支架創(chuàng)新點(diǎn)雙向雙切單向雙切（5）首次提出了“單向雙切”進(jìn)刀方式創(chuàng)新點(diǎn)效果整個(gè)生產(chǎn)系統(tǒng)的開機(jī)率為80%，液壓支架和電液控制系統(tǒng)的有效度達(dá)到0.96以上。地面抽采井設(shè)計(jì)

(1)創(chuàng)新開發(fā)了薄煤層地面井抽采卸壓瓦斯技術(shù)

技術(shù)途徑(三)成功開發(fā)了高瓦斯薄煤層刨煤機(jī)無人工作面配套安全保障技術(shù)技術(shù)途徑應(yīng)用CFD模擬技術(shù)優(yōu)化地面井瓦斯抽采方案試驗(yàn)工作面地面井累計(jì)抽采330天，單井日產(chǎn)量1.38萬m3，抽采濃度30～90%，平均濃度80%，累計(jì)抽出瓦斯總量455萬m3，地面井抽采量占工作面總抽采量的58.7%。因此，通過開發(fā)應(yīng)用地面井抽采解放層卸壓瓦斯技術(shù)，不僅解決了低透氣性煤層瓦斯抽采困難、高瓦斯涌出量對(duì)礦井安全生產(chǎn)造成威脅以及工作面產(chǎn)量受瓦斯限制等一系列問題，而且是低透氣性煤田進(jìn)行煤層氣資源開發(fā)有效途徑。1#地面井抽采量、抽采濃度與工作面推過距離關(guān)系效果（2）對(duì)刨煤機(jī)無人工作面防滅火技術(shù)的研究應(yīng)用CFD模擬采空區(qū)富氧區(qū)分布規(guī)律獲得采空區(qū)自燃“三帶”3維空間分布形式技術(shù)途徑應(yīng)用CFD模擬對(duì)防止采空區(qū)遺煤自燃方案進(jìn)行分析

技術(shù)途徑惰性氣體注入量分析工作面合理配風(fēng)量分析（3）對(duì)刨煤機(jī)無人工作面防塵技術(shù)的研究

應(yīng)用CFD模擬了刨煤機(jī)工作面產(chǎn)塵特點(diǎn)及粉塵分布規(guī)律

技術(shù)途徑應(yīng)用CFD模擬定向噴霧前后除塵和瓦斯?jié)舛葘?duì)比定向噴霧將塵后刨煤機(jī)工作面粉塵濃度實(shí)測(cè)記錄技術(shù)途徑效果首次在高瓦斯薄煤層成功地開發(fā)了刨煤機(jī)全自動(dòng)化無人工作面成套技術(shù)與裝備。建立了適應(yīng)鐵法礦區(qū)的煤層可刨性分級(jí)指標(biāo)體系和綜合評(píng)價(jià)模型，為刨煤機(jī)無人工作面“三機(jī)”設(shè)備選型及配套提供了理論基礎(chǔ)。

自主研發(fā)了適應(yīng)0.8～2.0m采高范圍的全自動(dòng)化薄及中厚偏薄煤層液壓支架、端頭支架，首次解決了端頭支架自動(dòng)控制問題。在高瓦斯、低透氣性、薄煤層采用地面井瓦斯抽采技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了安全高產(chǎn)高效開采及煤與瓦斯共采。（四）本項(xiàng)目創(chuàng)新點(diǎn)1234四、主要技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)及與國(guó)內(nèi)外同類技

術(shù)對(duì)比國(guó)內(nèi)外同類技術(shù)1、滾筒采煤機(jī)采高下限一般1.2m；2、國(guó)內(nèi)月單產(chǎn)水平一般3~6萬t，國(guó)外10萬t以上；3、開采成本高。本技術(shù)1、最低采高可達(dá)0.8m；2、月單產(chǎn)水平不低于11萬t，最高16.5萬t，日產(chǎn)最高9188t。3、成本低于國(guó)內(nèi)外同類條件40％以上。工作面生產(chǎn)能力和液壓支架設(shè)計(jì)水平達(dá)到國(guó)際領(lǐng)先水平。五、對(duì)行業(yè)技術(shù)進(jìn)步促進(jìn)作用本項(xiàng)目經(jīng)歷了10年的產(chǎn)、學(xué)、研緊密聯(lián)合攻關(guān)，使薄煤層刨煤機(jī)無人工作面成套開采技術(shù)與裝備經(jīng)受了考驗(yàn)，總體技術(shù)為國(guó)內(nèi)首創(chuàng)，填補(bǔ)了我國(guó)薄和極薄煤層高產(chǎn)高效支護(hù)設(shè)備的空白，推動(dòng)了我國(guó)薄煤層整體技術(shù)水平的進(jìn)步，將對(duì)我國(guó)煤炭行業(yè)薄和極薄煤層開采技術(shù)的發(fā)展起到重要的示范作用。六、經(jīng)濟(jì)效益與社會(huì)效益1、2003～2009年已在國(guó)內(nèi)六大礦區(qū)應(yīng)用2、累計(jì)新增利稅4.83億元，經(jīng)濟(jì)效益顯著3、本項(xiàng)目的研制成功，延長(zhǎng)了礦井服務(wù)年限，促進(jìn)了礦區(qū)可持續(xù)發(fā)展，有利于職工綜合素質(zhì)和企業(yè)管理水平的