特厚煤层大采高综放开采成套技术与装备研发.docx

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特厚煤层大采高综放开采成套技术与装备研发

“十一五”国家科技支撑计划重大项目

“特厚煤层大采高综放开采成套技术与装备研发”

课题申请指南

中国煤炭工业协会

二〇〇七年十一月

“十一五”国家科技支撑计划重大项目

“特厚煤层大采高综放开采成套技术与装备研发”

课题申请指南

依据《国家中长期科学和技术发展规划纲要（2006—2020）》“煤的清洁高效开发利用”优先主题，“十一五”国家科技支撑计划重大项目“特厚煤层大采高综放开采成套技术与装备研发”已经通过专家可行性论证，科技部决定予以启动。

项目研究适合截割高度2.8～5.5m、采放高度14～20m特厚煤层综放开采成套技术与装备；研制适合大断面煤巷的快速掘进与支护技术及装备；研制适应大采高综放工作面快速搬家倒面和工作面3.3kV供电系统设计和关键装备；研究特厚煤层综放开采工作面特殊开采条件下的安全保障技术，形成特厚煤层综放开采标准体系，将所研制的设备与技术在一个千万吨级的矿井进行工业性试验，完成技术集成与示范。

旨在提高我国特厚煤层条件下的高效、安全、高回收率开采技术与装备水平，推动煤炭工业的健康和可持续发展。

项目分解为十二个课题，各课题的研究内容和考核指标如下：

课题一、大采高综放开采工艺技术研究

1.课题研究目标

通过理论研究与现场试验，确定大采高综放开采适用煤层条件、大采高综放开采工作面设备选型与配套方法，研究大采高综放开采顶煤顶板破坏运移规律，提出岩层控制理论及措施，提高大采高综放工作面资源回收率，实现大采高综放开采的安全高效、高回收率。

2.课题主要研究内容

（1）大采高综放开采适应性评价体系研究

确定应用大采高综放开采可行性评价指标，开发大采高综放开采适应性评价体系软件。

（2）顶煤顶板运移轨迹跟踪仪研制

研制顶煤顶板运移轨迹跟踪仪，实时地对顶煤顶板水平位移与垂直位移进行跟踪，研究顶煤冒落放出规律。

（3）工作面采场覆岩破裂动态监测定位系统研究

探索覆岩破裂的内在动因和前兆规律，建立采场覆岩破裂监测、预测模型，实现采场覆岩断裂的预测预报。

（4）大采高综放开采顶煤顶板破坏特征及其运移规律研究

研究大采高综放开采顶煤顶板破坏特征及其运移规律。

（5）大采高综放工作面设备配套方法研究

以高产高效、高回收率为目标建立一套科学计算工作面生产能力和工作面设备参数确定的方法。

确定年产1000万t大采高综放工作面“三机”配套原则，以及大采高综放液压支架架型与支护强度确定方法。

（6）大采高综放工作面片帮机理及其防治

提出大采高综放工作面煤壁片帮综合防治措施。

（7）提高大采高综放开采工作面回收率技术研究

分析影响大采高综放开采工作面回收率的主要因素，提出提高工作面回收率的技术途径。

3.课题考核指标

（1）开发出大采高综放开采适应性评价体系软件；

（2）研制出顶煤顶板运移轨迹跟踪仪，可绘制出顶煤，顶板适时位移轨迹、顶煤破断线，精度在0.5m以内；

（3）研制出工作面采场覆岩破裂动态监测定位系统，能判断出顶板断裂位置，精度控制在3m以内；

（4）提出年产1000万t大采高综放工作面“三机”配套原则；

（5）提出大采高综放工作面顶板控制和煤壁片帮综合防治措施；

（6）申请专利3项。

4.经费预算

国拨经费拟安排800万元，要求申请单位提供不低于800万元的自筹资金。

5.申报要求

课题鼓励产学研联合申报。

申报单位应长期从事煤炭开采工艺技术研究，具有较高的理论、技术研究工作基础；具有大采高综放开采关键技术研究、组织实施等方面的经验和业绩，在综放开采、大采高综采及大采高综放开采适应性评价、设备选型与配套、岩层控制及顶煤顶板破坏运移等相关方面取得一定的成果。

示范工程点基本落实。

课题二、高效高可靠性电牵引采煤机研发

1.课题研究目标

对影响大采高综放工作面割煤高度及采煤效率的电牵引采煤机使用性能及运行可靠性等关键技术和元部件进行技术攻关，开发研制高效高可靠性电牵引采煤机，适应特厚煤层大采高综放工作面开采。

2.课题主要研究内容

（1）提高电牵引采煤机整机可靠性的技术研究

电牵引采煤机整机可靠性评价方法的研究；提高采煤机机械传动强度和疲劳强度的技术研究；采煤机电气控制系统结构优化和性能评价方法研究；采煤机工况检测系统研究；采煤机载荷数据库和故障数据库技术研究；工作面顺槽控制中心技术研究。

（2）采煤机关键元部件的研制

功率750kW、高可靠性截割部（摇臂）的研制；超级强力销轨式牵引系统的研制；大直径超高强度耐磨镐型截齿螺旋滚筒及元件的研制；采煤机机电一体化控制系统的研制。

3.课题考核指标

（1）研制一台电牵引采煤机，截割高度2.8～5.5m，总功率1815～2215kW，其中截割电机功率750kW，生产能力≥3000t/h；

（2）最大牵引速度20～30m/min，最大牵引力不低于2×570kN，超级销轨牵引方式；

（3）具备基于网络结构的工况监测和自动控制功能，并能实现无线离机遥控；

（4）整机大修周期不低于1000万吨，单机可利用率达到90％以上；

（5）申请专利7项。

4.经费预算

国拨经费拟安排900万元，要求申请单位提供不低于1200万元的自筹资金。

5.申报要求

课题申报单位具备长期从事电牵引采煤机专业研究的经历和能力，同时积累综放采煤工艺及高可靠性电牵引采煤机的科研基础和工作经验。

工程试验点已落实。

课题三、大采高综放液压支架研发

1.课题研究目标

研制适合大采高综放开采工作面的高可靠性成套液压支架，该套支架由大采高综放工作面液压支架、大采高综放工作面过渡液压支架、大采高综放工作面端头液压支架以及大采高综放工作面大断面巷道超前液压支架组成。

通过上述设备的研制，实现大采高综放工作面全液压支架支护，满足大采高综放年产1000万吨工作面快速推进和安全高效生产要求。

2.课题主要研究内容

⑴大采高综放工作面液压支架设计

大采高综放液压支架防片帮机构的研制；大采高综放液压支架高效放煤机构的研制；大采高综放支护系统稳定性和适应性研究；超强力大采高综放液压支架减重技术研究；大采高综放液压支架关键元部件研制。

（2）大采高综放工作面过渡和端头液压支架研制

过渡液压支架参数确定和总体优化设计；过渡液压支架与工作面输送机的相关配套研究；过渡液压支架放煤技术研究；端头放顶煤液压支架研究。

（3）大采高综放工作面大断面巷道超前支架研制

超前支架对顶板适应性研究；大采高综放工作面大断面超前支架结构优化设计；超前支架控制系统设计研究。

3.课题考核指标

⑴支架工作阻力15000kN，支护高度3.2～5.2m。

⑵支架寿命通过50000次循环加载型式试验，大修周期达到2000万吨以上。

⑶端头和超前支架能有效维护大采高综放工作面端头顶板，实现工作面快速推进。

⑷申请专利5项。

4.经费预算

国拨经费拟安排1000万元，要求申请单位提供不低于17800万元的自筹资金。

5.申报要求

课题申报单位具有长期从事煤矿开采和工作面支护装备专业研究的经历和能力，同时具有成套液压支架研制和综放工作面成套装备配套的科研基础和工作经验;具有最新设计手段与研究方法;工程试验点已落实。

课题四、大采高综放工作面后部刮板运输机研发

1.课题研究目标

对影响大采高综放工作面采煤效率的后部刮板输送机使用性能及运行可靠性等关键技术和零部件进行技术攻关，开发研制大运量、自动化、智能化、高可靠性，适应特厚煤层大采高综放工作面专用后部刮板输送机。

2.课题主要研究内容

（1）重载高强度链传动系统开发研制

链传动啮合特性及链张力适应性优化研究；矿用Ф48×152mm紧凑型高强度圆环链及其接链环的开发研制；高强度长寿命Ф48×152mm链轮组件研制。

（2）刮板输送机可控调速‘软启动’装置开发

偶合器机械动力性能设计及研究；偶合器结构尺寸优化研究；偶合器调速控制技术研究；大流量电磁先导换向阀组研制；偶合器的传感元件选型研究；程序控制器装置及程序设计。

（3）工作面输送设备传动装置综合监测传输系统开发研制

监测系统开发；综合控制技术研究；信息传输平台开发。

（4）矿用重载行星传动装置开发研制

行星减速器优化设计；高强度齿轮材料工艺研究；行星架设计及工艺研究；减速器密封技术研究；减速器润滑及冷却技术研究。

（5）高可靠性、长寿命输煤槽研制

工作面中部设备的配套性能研究；浮煤回收装置的研究；输送机弯曲段工况的研究分析；中部槽摩擦机理的研究；铸造槽帮和高强度耐磨中板材料研究；中部槽的焊接工艺研究。

（6）高可靠、紧凑型端卸机头架研制

（7）输送机电液控制自动伸缩机尾研制

3.课题考核指标

（1）装机功率2×1000kW、中部槽槽宽1.2m、输送能力3000t/h、运距250m；

（2）重载高强度链传动系统过煤量≥600万吨，可控调速软启动装置寿命过煤量≥1000万吨，重载行星减速器寿命过煤量≥1000万吨；

（3）通过自动伸缩机尾，实现链条随动控制；

（4）后部刮板输送机大修周期≥1200万吨；

（5）申请专利5项。

4.经费预算

国拨经费拟安排900万元，要求申请单位提供不低于2400万元的自筹资金。

5.申报要求

课题申报单位具备长期从事工作面刮板输送机专业研究的经历和能力，同时积累综放采煤工艺及综放开采工作面后部刮板输送机的科研基础和工作经验。

工程试验点已落实。

课题五、大运量长距离顺槽带式输送机研发

1.课题研究目标

对大采高综放工作面顺槽带式输送机性能及运行可靠性等关键技术进行技术攻关，开发研制大运量、长距离顺槽带式输送机，适应特厚煤层大采高综放开采。

2.课题主要研究内容

（1）大功率带式输送机动态分析技术研究

带式输送机动态分析试验技术研究；开发带式输送机动态分析软件。

（2）长距离输送恒张力自控张紧装置研制

自控张紧装置研制；自控张紧电气控制装置的研制；与输送机控制系统接口技术的研究。

（3）可伸缩输送机快速高效储、卷带装置研制

高强度新型储带机构的研制；液压卷带装置研制。

（4）新型高速低阻托辊研制

密封结构及材质的设计与研制；轴承结构及保持架、轴承游隙及材质设计与研制；专用润滑脂分析与试制；托辊夹具工装与制造工艺研究。

（5）长距离、可伸缩带式输送机智能控制与监测系统的研制

软启动、功率平衡控制技术研究及控制软件开发；信号采集系统和网络信息通讯系统研究；输送机远程故障诊断系统研制。

3.课题考核指标

（1）研制一台大运量长距离顺槽带式输送机。

生产能力3500t/h，带宽1600mm；带速≥4m/s，储带长度＞120m；

（2）起制动加速度0.1～0.3m/s2；多机功率平衡精度＞95%，卷带时间＜45min；

（3）托辊寿命＞40000h；

（4）输送机起制动、机尾移动时能快速反应不打滑，正常运行时张力恒定；

（5）整机大修周期（过煤量）不低于1500万吨；

（6）申请专利2项。

4.经费预算

国拨经费拟安排900万元，要求申请单位提供不低于2900万元的自筹资金。

5.申报要求

课题申报单位具备长期从事工作面顺槽带式输送机专业研究的经历和能力，同时积累综放采煤工艺及顺槽带式输送机的科研基础和工作经验。

工程试验点已落实。

课题六、大断面煤巷快速掘进技术及装备研发

1.课题研究目标

研制截割功率为300kW、可掘断面30㎡且具有机载锚杆钻机功能的重型掘进机，通过掘进及支护一体化施工，实现大断面煤巷的快速掘进，缓解高效集约化矿井采掘失调的问题。

2.课题主要研究内容

（1）大断面煤巷重型掘进机整机合理化参数确定及截割稳定性的研究

大断面煤巷重型掘进机整机结构及技术参数的确定，大断面截割工况下提高掘进机侧向、纵向截割稳定性技术的研究。

（2）提高截割效率的研究

包括煤巷掘进中截割线速度、牵引速度的最佳选择，截割头体的设计、