采 掘 机 械

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• 顺槽集中控制技术 采用计算机控制技术、通讯技术和抗干扰技 术，通过控制中心实现对采煤机、输送机、破碎 机的开停，采煤机沿煤层切割，液压支架的升、 降、移，以及采煤机、输送机、液压支架的闭环 控制和协调控制，达到工作面自动化生产和矿井 生产可视化管理的目标。
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煤炭机械行业高速发展期 煤炭工业“十一五”发展规划： • 2010年煤炭生产总量控制在26亿吨。其中：大型 煤矿14.5亿吨；中型煤矿4.5亿吨；小型煤矿数量 控制在一万处以内，产量控制在7亿吨。 • 为确保大型煤矿采掘机械化程度达到95%以上， 中型煤矿达到80%以上，小型煤矿机械化，半机 械化达到40%以上的目标的实现。 • 2010年，在煤炭行业需要拥有771套综采设备、 720套高档普采设备、600套普采设备在籍采煤运 行
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衡量采煤机械化水平指标： • 采煤机械化程度 =机械化采煤量 / 回采总产量 • 综合采煤机械化程度 =综合机械化采煤量 / 回采总产量 国家实施大公司-大集团战略，形成5～6个年产规模亿吨 特大型企业， 5～6个年产规模5000万吨大型企业。 2010年，国家国内重点建设的大型煤炭基地上升为14个， 即为神东、晋北、晋东、蒙东、云贵、河南、鲁西、晋中 、两淮、黄陇、冀中、宁东、陕北、新疆。
采掘机械
中国矿业大学机电学院
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煤矿六大系统： • 采煤系统，掘进系统，机电系统，运输系 统，通风系统，排水系统，简称“采掘机 运通”+排水系统。 综采工作面三机配套 • 采煤机、刮板输送机、液压支架 掘进工作面
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采煤机械的种类 • 滚筒式采煤机 • 刨煤机 • 采煤钻机 • 连续采煤机
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2015年煤炭科技发展的目标
• 科技进步成为煤炭经济增长的主导因素，大中型煤炭企业 的科技进步贡献率达到60％。 • 机电一体化技术、信息技术、新材料、新工艺等高新技术 在煤矿得到普遍应用。大型矿井实现高效、安全、集约生 产，并建成一些综采自动化工作面。安全状况实现根本好 转，大中型煤矿重大灾害事故得到控制，百万吨死亡率降 到0.5以下。大型露天煤矿的技术水平达到相同条件的国 际水平。 • 通过技术攻关、配套和技术改造，形成以煤炭生产与煤炭 综合利用、多种经营并举的区域产业布局；建成一批矿井 生产、选煤、焦化、发电、建材及矿物综合利用一条龙的 现代化大中型煤矿
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• 煤岩分界及采煤机摇臂调高技术 为保证采煤机在自动控制运行中准确区分煤岩界面，实现摇臂自 动调高, 拟采用现代信息处理技术和传感器技术，对不同煤岩介质的 电参数特征、煤岩界面电磁波传输机理、红外视频或热释电探测器等 方面进行煤岩分界测试原理的研究；同时研究摇臂角测量控制摇臂高 度技术，使采煤机滚筒自动跟踪煤层变化。 • 设备工况监测与故障诊断技术 采用计算机技术、传感器技术，对采煤机、输送机、液压支架等 工作面设备进行工况监测，以及对机械传动系统、电气控制和驱动系 统等故障进行判别和诊断，并研究多传感器融合技术、复杂故障专家 诊断系统、设备故障预报及维修管理专家系统等，实现对工作面设备 的自动监测控制和故障诊断。
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采煤机主要生产企业： • 太原矿山机器集团有限公司 • 天地科技股份有限公司 • 西安煤矿机械有限公司 • IMM国际煤机集团鸡西煤机公司 • 美国JOY公司无锡盛达机械制造有限公司 • 上海创力矿山设备有限公司 • 德国EKF艾柯夫采煤机 • 美国的比塞洛斯国际（Bucyrus International） • 久益环球（Joy Global）。
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第三阶段：七十年中—九十年代中 • 成功引进、消化吸收、发展自我、研制完善机械 化采煤成套设备。 • 功率: 采煤机：170～750kw，输送机：150～ 400kw，基本适应多种地质条件的各型液压支架 相应出现。 • 工作面产量和工效大大提高 • 国产机械化采煤成套设备逐渐发展成熟，缩短了 与世界主要采矿设备制造厂家（公司）先进水平 的差距。主导装备我国各高产、高效采煤工作面。
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可靠、经济、适用的辅助运输技术 针对辅助运输目前存在的运输环节多、设备可靠性差、效率低和 安全隐患多等问题，在调查研究现有设备的基础上，进行完善、提高 和合理的组合配套，形成可靠、经济、适用的辅助运输技术，使其成 为具有承载能力大、爬坡能力强、运行速度快、制动性能好、低污染 的辅助运输设备。 年提升700万t能力的交流提升机变频调速控制系统 针对目前交流提升机采用串联电阻进行加减速控制的工作方式和 运行中存在的问题，采用自适应控制理论，研制能实现精确的转矩控 制和快速的动态反应，达到快速平稳的起动、制动、准确停车和平滑 连续调速，以及四象限运行的变频调速控制系统。
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第二阶段：六十年中—七十年代中 • 专业煤机厂仿造生产单滚筒采煤机，采煤机 ≦80kw • 输送机：可弯曲刮板输送机 ， 输送机≦40kw • 行研制国产单滚筒采煤机、可弯曲刮板输送机 、 垛式液压支架，可伸缩皮带运输机等机械化采煤 装备。 • 国家组建、装备一批煤机厂开始生产综采装备。 • 七十年代初开始引进国外成套综采设备。 • 国外成套综采设备突显机械化采煤装备的成功经 验和发展前途。
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高效、安全的现代化矿井技术
年产600万吨综采工作面总体配套技术研究 (1)年产600万吨厚煤层综采生产系统总体优化设计 • 设备总体配套设计和单项设备总体技术参数研究 • 高产高效综采工作面地质保障技术措施 • 综采成套设备地面组装试验和井下工业性试验 • 主要技术指标： 4～6m煤层一次采全高工作面年生产能力达到600万吨以 上，工业性试验连续三个月产量不低于150万吨
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新建煤矿需求 • 根据《煤炭工业发展“十二五”规划(征求 意见稿)》，到2015年,我国将形成10个亿吨 级、10个5000万吨级特大型煤炭企业,千万 吨级煤矿达到60处,煤矿企业数量控制在 4000家以内。 设备更新
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• 据统计，2007年底全国再用综采设备达到1200多套，综 采工作面年平均产量1200多万吨。 • 2008年，我国煤机行业生产采煤机总数为661台，掘进机 总数为1343台，刮板输送机4236套，皮带输送机2291套， 液压支架46998架。 • 综采成套设备的报废更新年限，一般以使用年限确定，通 常是连续使用七年到八年。如果使用年限按七年计算，则 2009年应将2002年的326台报废；2010年应将2003年的 418台报废；2011年应将2004年的442台报废；2012年应 将2005年的493台报废，以后逐年增加。 • 如果再考虑新增综采工作面，对综采成套设备的需求量就 更大。
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液压支架的种类 • 液压支架的分类（按结构形式划分）: • 支撑式 • 掩护式 • 支撑掩护式 主要生产企业： • 郑州煤矿机械集团股份有限公司 • 北京煤矿机械有限公司
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刮板机的种类
主要生产企业： • 张家口煤矿机械有限公司 • 宁夏天地奔牛实业有限公司
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悬臂式掘进机分类： • 截割头相对悬臂的布置方式，可以分为纵 轴式和横轴式两种。 掘进机主要生产企业： • 三一重型装备有限公司 • IMM国际煤机集团佳木斯煤机公司 • 太原矿山机器集团有限公司 • 内蒙古北方重工业集团有限公司
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现阶段采煤技术： • 高产高效矿井综合配套技术：“年产600万t级高产高效工作面关键技 术与装备” 的研究取得了重大进展，包括研制开发了采用3.3kV 供电 电压和机载变频调速、功率2550kW左右的大功率电牵引采煤机和薄 煤层采煤机； • 采用整体顶梁、紧凑型四连杆的强力液压支架和新型大流量供液和快 速移架系统，移架速度有明显提高； • 同时开展了电液控制系统关键元部件攻关，初步完成了系统集成，并 进行了小批量工业试验； • 完成了750kW大功率刮板输送机行星减速箱、交叉侧卸装置攻关； • 完成了28度大倾角顺槽皮带机多点驱动等技术攻关，取得了良好的效 果； • 开展了工作面状态监测和故障诊断的研究。
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(5)大运力长距离顺槽带式输送设备研制 • 主要技术指标 带式输送机总功率：（3～5）×300～600） kW 带式输送机最大运距：6km 带式输送机运力 3000～5000t/h (6)液压支架电液控制与综采工作面自动化监控技术研究开发 • 主要技术指标 电液控制系统：具备单架自动控制，成组自动控制及跟机 自动控制功能，单架移设速度（循环时间）小于8秒 实现综采工作面顺槽计算机集中监测监控
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(2)大采高强力液压支架及电液控制技术研究开发 • 液压支架和端头支架合理参数研究 • 样机试制与试验研究 • 主要技术指标 工作阻力8000～10000KN 支架寿命按5万次循环试验加载（按新标准），大修周期 1000万吨以上
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(3)厚煤层大功率电牵引采煤机研制 • 厚煤层大功率电牵引采煤机总体结构优化设计研究 • 采煤机采高自适应控制技术 • 基于网络的采煤机工况监测和在线故障诊断技术 • 主要技术指标 采高范围2.8～6.0m，总装机功率1800～2000kW,生产能 力2000～3000t/h 大修周期不低于600万吨；开机率（无故障运行时间）达 80%
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机械化采煤发展阶段 第一阶段：五十年代 –六十年代 初 • 风镐、截煤机（实现提高爆破效果的掏槽机械 化）、采煤康拜因 （实现落煤、装煤的机械化） 工作面，不能连续生产，生产率、工效低，装机 功率小30-60KW。 • 这一阶段没有煤机制造业，以修、配为主。 • 培养矿山机械方面的专业人才，兴建矿业院、校、 组建专业研究院、所。 • 测绘、仿制矿山机械。 • 工作面的产量和工效有了显著的提高。
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自动化采煤工作面关键技术 • 液压支架电液控制技术 液压支架电液控制系统具有支架降架、移架、推溜和 升架的自动控制和程序控制等功能，并能够与采煤机、刮 板输送机等相关设备协调动作。"十五"期间应加强与国外 合作，进一步提高传感器、电液阀等关键元部件的防潮、 防锈性能及系统的工作可靠性。 • 刮板输送机直线推进技术 刮板输送机的直线推进系统能保证输送机在正常允许 的弯曲范围内推进，最终使输送机推成一条直线。它由直 线基准和可控推移二部分组成，直线基准为系统提供准确 的参照信息，使各可控千斤顶根据各自位置和计算值进行 推移。因此要进一步研究直线基准传感器和累积误差消除 等关键技术。
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年进8000～10000米煤巷快速掘进成套技术 • 完善提高现有的掘进机、锚杆机，解决掘进过程 中切割与支护的协调作业； • 改进悬臂式掘进机的截割传动和电控系统，提高 单位时间进尺； • 研制一种输出功率大、钻进速度快、稳定性好的 新型单体锚杆钻机； • 研制配合锚杆钻机使用的连续采煤机，使掘进和 支护协调作业，缩短掘、钻、支循环作业时间， 提高掘进速度。
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国内采煤机械与国外先进技术的差距
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