[01130305]薄与极薄煤层开采装备关键技术及应用

本项目属矿山机械工程技术领域,应用于煤炭资源的开采。我国煤炭标准规定 1.3m以下煤层为薄煤层,其储量约占全国煤炭总储量的20%,85%以上矿区均拥有薄煤层。薄煤层赋存不稳定,含有断层、硬夹矸等,工作面作业空间狭小,综采设备尺寸与装机功率矛盾突出,开采困难。国内薄煤层长期采用炮采或小功率机组开采,劳动强度大、安全性差、生产效率低、经济效益差,许多矿区大量弃采薄煤层,造成资源浪费。国外先进滚筒式采煤机综采装备只能适应 1.5m以上煤层开采,无法满足 1.3m以下薄煤层开采需求。本项目通过长期技术攻关,自主研发了适应性好的薄煤层开采装备,突破了坚硬夹矸煤层无炮开采、大功率矮机身采煤机、工作面可视化关键技术,实现了薄煤层安全高效开采。主要创新成果如下： 提出薄煤层坚硬夹矸层采用单向采煤工艺,确定刀具最佳安装角度,研发了适于薄煤层坚硬夹矸层的采煤机截割机构,解决了电机尺寸制约采煤机功率、大倾角牵引力小和行走箱双级齿轮传动制约机面高度的难题,极大推动了我国薄煤层坚硬夹矸层无炮开采技术的发展,为实现煤矿机械化安全开采提供了关键技术支撑。 开发了钻式采煤工艺,研发了0.4m～0.6m薄煤层开采装备,解决0.4m～0.6m薄煤层长期采用炮采、无法实施机械化开采的难题,也为“三下”煤层、边角煤的机械化开采提供了新方法,为防止矿区塌陷、下沉灾害的发生提供了技术保障。 发明了开采装备旋转零部件的测力装置,开发了四象限无位置传感器开关磁阻电机控制装置及方法,研制了薄煤层采煤机可视化及自动调高装置,解决薄煤层采煤机截割速度与牵引速度的自匹配难题,也为薄煤层远程可视化控制提供了新方法,为提高薄煤层采煤机可靠性、人员安全性提供了技术保障。 该项目获得发明专利7项、实用新型专利9项,完成专著1部、博士论文5篇、硕士论文10篇,发表SCI检索论文3篇、EI检索论文19篇。 该项目产品已在徐州矿务集团、新汶矿业集团应用,主要开采0.4～1.3m薄煤层,工作面月产达到9.2万吨,年产达到90余万吨,新增利润和税收103亿元,创造了显著的经济和社会效益。项目成果经专家鉴定,整体达到国际先进水平,部分达到国际领先水平。