[00809020]急倾斜薄煤层综合机械化、自动化安全高效开采关键技术与装备

综合机械化、自动化开采是最先进的煤矿井工生产技术，世界各主要产煤国家广泛应用。但在倾角45°〜75°的急倾斜薄煤层中由于岩层跨落和设备下滑、倾倒和翻转难以控制、薄煤层工作狭小空间设备难以布置、开采中飞矸飞石威胁作业安全等问题，急倾斜薄煤层综合机械化、自动化开采此前无成功先例。 该项目针对急倾斜薄煤层传统的风镐落煤、爆破落煤、人工支护等非机械化采煤方法开采存在的劳动强度大、生产效率低、安全性差、资源采出率低等难题，开展了急倾斜薄煤层综合机械化开采涉及的岩层控制理论、回采技术、安全防控、关键设备等研究工作，形成了下列创新成果：(1)首次采用数值模拟方法分析了45°〜75°急倾斜薄煤层长壁工作面采场围岩应力-应变场特征和矿山压力显现规律，提出了俯伪斜综合机械化采煤方法和采煤机双向割煤、整体推溜及单架单向自下往上顺序移架的综合机械化回采工艺，建立了急倾斜薄煤层俯伪斜综合机械化髙产高效开采技术体系。(2)研究分析了急倾斜煤层状态下长壁工作面采煤设备、支护设备、导向运输设备的空间受力状态和岩体跨落造成的危险因素，设计开发了综采工作面设备防滑、防倒、防飞矸装置，建立了设备位态控制、人员和设备安全防护三个层次的综采工作面安全性防控体系。 (3)研制了急倾斜薄煤层综采工作面关键技术装备，包括：①急倾斜俯伪斜综采工作面特殊型掩护式液压支架，支架顶梁、底座前端与工作面推进方向采用斜交方式，适应了综采工作面急倾斜俯伪斜布置和生产工艺要求；②大功率、大牵引力、低矮型簿煤层交流变频电牵引采煤机，总功率达到468kw，牵引力达到450KN；③急倾斜俯伪斜工作面高强度、高适应性的导向连接与自溜煤运输装置，采用优质合金钢、耐磨铸钢材料和先进制造技术，工作可靠性和耐用性高；④研制了急倾斜综采工作面矿用电缆自动卷缆机、双大扭矩液压防滑制动器与安全牵引绞车，保证了采煤机供电和安全运行要求。(4)研发了急倾斜薄煤层俯伪斜综合机械化采煤工作面电液自动控制系统，将综采设备26种单独功能组备为向下割煤、机头进刀、整体推移导向连接装置和拉支架、向上割煤、机尾进刀等5个自动控制流程，采用了zigbee无线组网技术实现了液压支架的实时跟踪控制，研发了顺槽远程监控中心实现了综采工作面生产过程自动化。 项目获授权发明专利4项、实用新型专利13项，制定地方性技术标准1项。 项目2015年在重庆能源投资集团逢春煤矿首次成功应用，在煤层厚度0.8〜1.3米、倾角55°以上的开采条件下，月产量达到12190t，全员工效达到10.9t/工，单产和工效提髙3倍以上。项目成果已经在重庆、云南、四川、贵州等省区推广应用，实现了开采方式从劳动密集型向技术密集型的转变，极大改善了劳动环境，提高了劳动生产率，取得了重大的经济和社会效益。 项目实现了极难开采急倾斜薄煤层资源的安全高效开采，对节约与髙效利用资源、保障资源紧缺地区的煤炭就近供应和区域经济社会发展、推动煤炭产业技术进步发挥了重要作用。