依托科技进步提高装备水平.docx
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依托科技进步提高装备水平
依托科技进步提高装备水平
晋城煤业集团公司袁宗本
一、前言
咱们国家自八十年代初综采上马以来，通过二十连年的历程，积累了丰硕的经验，煤矿机械化程度愈来愈高，采掘设备的装备水平虽然离世界上发达国家的水平，还有必然的差距，但也有了专门大的进步，例如，世界上目前领先的交流变频电牵引采煤机，咱们国家也能够生产。
这二十连年来，笔者一直从事
晋城煤业集团位于山西省东南部晋城市境内，是我国重要的无烟煤生产基地。
全公司现有四对生产矿井和一对基建矿井。
四对生产矿井为：
古书院矿、凤凰山矿、王台铺矿、成庄矿。
由于老区（即古书院矿、凤凰山矿、王台铺矿）3#煤储量的急剧枯竭，产量逐年递减，97年投入运行的成庄矿担负着全局的生产重任；寺河矿属于基建矿井，设计能力800万吨，为了延长老区三矿的服务年限，必需加速西区的建设进度。
正在建设中的寺河矿将于2001年部份投入生产，赵庄矿区正在踊跃筹建中。
晋城矿区东西长约70Km，南北宽约35Km。
矿区煤炭储量丰硕，共有可采煤层5层，其中二叠系的三号煤为主采层，煤层平均厚度6m，地质构造简单，煤层赋存稳固，倾角一般在3-5度，顶板多为砂质页岩，底板为砂质泥岩，煤层硬度f=。
该煤层为优质无烟煤，具有低硫、低灰、多发烧的特点，是化工生产的优质原料，有广漠的进展前景。
正是由于这些得天独厚的条件，使得采掘综合机械化水平在我局取得了快速进展，自80年第一次利用两套引进的综采设备开始，揭开了我公司综合机械化开采的新篇章。
到目前为止，全公司综合机械化程度为100%。
1985年开始出现百万吨综采队，1989年以后，每一年百万吨队组都维持在6-7个。
1992年引进国外大功率电牵引采煤机和高运量、高强度刮板运输机等主要设备后组建的高产高效综采队，93年初创了分层铺网工作面年产200万吨的纪录。
从此，在我公司开始了大功率、框架势、横向布置电牵引采煤机的普遍应用。
晋城煤业集团的进展，依托的是科技进步，通过利用先进的采煤设备，使我公司由一个名不见经传的矿区，一跃成为年产万万吨的大公司，这些成绩的取得，都离不开高靠得住性的综采设备。
此刻，就我公司综采进展的简况及设备选型方面的做法做简要论述。
一、综采进展历程：
回顾我公司二十连年来的综机进展历史，大体可分三个阶段。
第一段：
试探阶段：
1978-1991年，是我局综采从起步走向成熟的阶段，其主要表现是出现了百万吨综采队。
十年骚乱刚一结束，党中央就出资引进了100套综采设备，由于晋城矿区的资源与赋存条件优越，煤炭部决定晋城局要踊跃创造条件上综采。
1978，公司成立了综采办公室，组织全局技术骨干赴大同、开滦、阳泉、徐州四大局学习、调查，并挑选出了12名技术干部到部组织的各类综采师资培训班学习三个月，搜集、整理、编制了有关综采的各类管理制度和安全规章制度。
第一套综采设备1979年运到王矿时，通过地面配套、调试后，于年末在井下安装完毕。
80年正式投产，昔时就达到了乙级队水平。
第二套综采于80年下半年下井试生产，也顺利达到了乙级队水平。
这两套综采的顺利投产，不仅消除大家的疑虑，增强了广大职工的信心，也为全公司此后的进展壮大奠定了坚实的基础。
做为晋城煤业集团第一个投产的矿井----古书院矿，当王台铺矿、风凰山矿上综采时，正在进行第一次改扩建，能力由90万吨扩建成150万吨，84年改扩建即将结束时，公司领导高瞻远瞩，决定上综采。
该工作面85年投产，昔时就创造年产110万吨的好成绩，不仅开创了我公司百万吨队的先例，而且实现了昔时投产、昔时夺冠的目标。
此刻回顾这段时刻，虽然仅仅是综采的开始和起步，但这几年的综采进展，为晋局的腾飞打下了坚实的基础，开拓了新路。
总结这几年的主要经验，第一要有一支懂技术、善管理的干军队伍，第二是必需有一支培育有素、作风过硬、懂操作、会保护保养的技术工人队伍；第三是必需有一套适应综采管理的规章制度，并能操作实施，至今四班作业、四检制度、设备管理、配件管理、油脂管理仍在坚持执行；第四、与综采配套的各个生产环节必需与工作面生产能力相配套、相适应。
这一阶段，全局综采机械化程度由零提高到%,综采单产由开始的万吨/个.月,提高到万吨/个.月,综采工作面效率由工提高到工,全员工效由工提高到t/工。
这一阶段，主要采煤设备为：
采煤机：
AM-500与EDW-600型液压牵引采煤机
刮板运输机：
SGB-764/264
支架：
普通四柱400吨支撑掩护式支架
皮带运输机：
DSP-1063/1000型皮带运输机
以上这些设备在实际利用中，主要存在如下问题：
1、液压牵引采煤机牵引力小，当牵引速度达到3m/min左右时，泵箱就发烧严峻，机械振动大；截割部与电机之间的连接强度低，常常损坏；且泵箱结构复杂，对乳化液油的要求较高，出现故障后，判断和保护困难。
2、刮板运输机为轧制结构，铲板、低档板通过M27的螺栓与中部槽联接，安装困难，连接强度低；大链规格为Φ2286,破断力小，中板材质16Mn，厚度20mm，按照统计，中部槽、大链的过煤量只有50-70万吨；该运输机的运输长度为150米，运量只有700t/h，根本不能适应高产高效的要求。
3、液压支架工作阻力400吨，按照井下实测，完成一个降移升循环的时刻在30s左右，只能与采煤机3m/min的牵引速度相匹配，这根本不能适应高产高效的要求。
4、胶带输送机的运输能力为630吨/小时，带宽1000mm，水平铺设长度1000米（理论），在实际利用中，当皮带铺设长度超过700米时，就频繁出现断带事故；同时，胶带的连接强度较低，驱动装置的启动方式又不是软起动，如此就对皮带的冲击较大。
按如实测当拉力达到母带强度的20%左右时，就从皮带与扣的连接处拉脱。
上述设备所存在的问题，严峻制约了生产力的进展，无法实现高产高效、减人提效的目的。
第二阶段：
1991-2000年，这正是我公司全面探索成立高产高效工作面有效途径的阶段，其主要标志是：
引进国外大功率直流电牵引采煤机、大功率高强度刮板运输机，组建高产高效工作面，大力推行横向布置交流电牵引采煤机和整体铸造刮板运输机，在分层铺网和放顶煤条件下实现了日产万吨，年产量冲破200万吨。
1992年，在国家计委、能源投资公司、煤炭部及山西省的大力支持帮忙下，利用古书院矿二次改扩建的机缘，引进国外大功率综采设备进行高产高效的尝试。
以下是该工作面概况及引进设备的主要性能参数：
工作面编号：
11303上分层工作面
工作面长度：
225米
工作面走向长度：
2400米
采高：
3米
工作面最高日产：
12719吨
工作面最高月产：
216896吨
年产量：
200万吨
采煤机：
德国艾柯夫生产的EDW450/1000L型，纵向布置、直流电牵引采煤机。
装机功率：
5002+402=1080Kw；供电电压：
3300V；
牵引速度：
。
工作面运输机：
德国布朗公司生产的1000HB280整体焊接轧制槽帮刮板运输机，功率2400Kw，长度250m，单链Φ42/Φ46，槽宽1000mm，中板厚：
40mm，封底板厚30mm，运输性能力：
2000t/h。
开关，德国西门子公司生产，型号8SK9。
皮带运输机：
SSJ-1200/2200，带速s,运输量：
1600t/h。
支架：
ZZP4400-17/35型铺底网支架
11303在回采进程中，主要存在着如下问题：
1、EDW-450/1000L型采煤机采用的是直流电牵引，牵引功率240Kw，调速性能好，加速、减速平稳，但其致命的缺点是炭刷和整流子的高速磨擦，不可避免地造成炭粉、铜末的积聚和浸入绕组，当采煤机过煤量达到200万吨时，事故就几回发生，以致于非改换牵引电机不可。
2、工作面生产能力配套问题：
11303工作面顺槽铺设了3条淮南煤机厂生产的SSJ-1200/2200胶带输送机，而顺槽之外至煤仓，由于受旧巷道限制，铺设了7条DSP-1063/1000型胶带运输机，进行接力运输。
在设计时，考虑到这条胶带机的运力不足，将带速由原来的s提高到s，电机功率由原来的125KW提高到160KW，并提高了带强。
但是在工作面试采的第一个班，当采煤机牵引速度达到5m/min时，工作面出现的第一个故障就是断带。
其后，胶带机事故不断，成了制约工作面生产的主要原因。
为此，咱们在最后一部皮带机尾处进行了分流，其中一部份煤通过皮带运输机运出，另一部份煤通过刮板运输机运至煤仓后，再通过矿车运到井底煤仓，如此才勉强知足了年产200万吨的需要。
3、辅助运输问题：
井下辅助运输系统，目前多种多样，真正能知足高产高效矿井需要的尚不多见，这虽然对生产系统影响不大，但工人的劳动强度加大，事故多。
4、11303工作面的运输环节多，达10条皮带，一旦有一处皮带发生故障，将都影响工作面的生产。
EDW-450/1000L型电牵引采煤机牵引力大，调速性能好，这一点是液压牵引采煤机无法比拟的。
随后，咱们又和上海煤科院、太原矿山机械厂联合开发了MG375/830型纵向布置的非机载式交流变频电牵引采煤机，和上海分院合作开发了MG400/920-WD型非机载、MG250/600非机载和机载式、MG-450/1020机载式横向布置交流变频电牵引采煤机。
在刮板运输机方面，针对刮板运输机存在的问题，咱们与张家口煤机厂联合研制了SGB-730/320型、SGZ-764/400型整体铸造刮板运输机、SGZ-880/800型侧卸式整体铸造刮板运输机。
截止到目前为止，我公司的采煤机全数利用的是上海煤科院生产的MG系列交流电牵引采煤机，刮板运输机全数采用的是整体铸造刮板运输机。
MG系列交流变频电牵引采煤机与液压牵引采煤机相较，具有如下特点：
1、技术先进，采用了90年代世界上先进的交流变频调速技术，它由模块式大功率晶体管和微机控制技术组成，调速范围广，牵引力大，性能优良，靠得住性高。
2、采用了横向布置，结构简单，便于保护。
3、机身分三段，取消了底托架，过煤空间增大，采用了高强度液压螺栓联接，简单靠得住，拆装方便。
4、截割电机横向布置在摇臂上，摇臂和机械联接没有动力传递，取消了螺旋伞齿轮，提高了机械传动效率。
5、电控系统采用可编程控制器（PLC）控制，使控制系统简单靠得住，增加了DSP显示窗，可随时撑握牵引速度、左右牵引电机电流、左右截割电机功率和温度等，并可记忆距离5秒的停机之前5组工作参数，便于故障的分析和判断。
按如实测，MG系列采煤机与液压牵引采煤机相较，吨煤配件少消花费用元；事故率降低了35%；吨煤可减少油脂消耗元。
SGB-764/264刮板机与SGZ-764/400型刮板运输机性能比较（见下表）：
型号
功率
中部槽结构
中板厚
底板厚
链条
运输长度
槽宽
生产能力
SGB-764/264
2*132
轧制槽帮
20
22*86
150
764
700
SGB-764/400
2*200
整体铸造
40
20
26*92
200
764
800
SGB-880/800
2*400
整体铸造
40
25
34*126
250
内宽880
1500
为了进一步提高经济效益，降低本钱，推行采用新技术、新工艺，咱们将成庄矿的采煤方式肯定为放顶煤工艺，所用的设备只是支架不同，其它的设备一样，这一工艺已被成庄矿证明是可行的，2000年成庄矿综采二队，在外运车皮紧张和工作面瓦斯时常超限的情形下，年产量达到200万吨。
这段时刻所利用的设备，无论从性能、靠得住性各方面都比第一阶段有了专门大的提高，仍是经济效益和安全生产等方面都取得了专门好的成绩，这也是有目共睹的。
但仍有不仅人意的地方，如：
电牵引采煤机靠得住性、刮板运输机和皮带运输机的软起动问题等，都有待于进一步提高。
第三阶段，晋城煤业集团的明天。
随着老区三矿3#煤储量的不断枯竭，为了延长老区三矿的服务年限，西区的建设迫在眉睫。
寺河矿系中美合作项目，一期生产能力400万吨，二期将达到800万吨，该矿井生产系统简单，工作面生产出的煤，通过顺槽皮带、的东大巷胶带运输机直接运至井底煤仓，然后别离通过东、西主斜井运至地面洗煤厂。
该矿井完全具有了高产高效矿井的先决条件。
正在建设中的寺河矿井田有可采和局部可采煤层7层，3#煤层位于山西组下部，是主要的可采煤层之一，厚度米，平均米，一般夹矸0-4层，夹矸厚度不大，煤层倾角2-5度，属近水平煤层。
煤质较硬，硬度f=，按照煤科院重庆分院提供的资料，估计寺河矿井田煤层的瓦斯含量，属于高瓦斯矿井。
按照寺河矿的地质资料，咱们多次组织有关人员赴外进行实地考察，并聘请国内外有关专家到我公司进行技术咨询，以便肯定寺河矿的采煤工艺。
寺河矿属于高瓦斯矿井，利用成熟的分层开采和放顶煤工艺，由于工作面断面小，风速过小，无法将工作面瓦斯稀释；风速过大，虽然能够将瓦斯稀释，但这将造成工作面尘埃太大，无法工作；若采用大采高工艺，工作面断面大，能够通过配风来稀释工作面瓦斯，但该采煤机工艺，活着界上虽然有6m左右的大采高支架在利用，但产量也都不太理想，在国内也只有神华集团，在大采高方面取得了较好的经济效益，但采高也只有左右。
针对这一情形，咱们多次统一思想，形成共识。
在我公司瓦斯大的地质条件下，应采用大采高工艺，虽然在国内乃至世界上，没有如此采高的工作面，但咱们能够慢慢试探，一开始采用成熟的采高，当取得必然经验后，咱们再慢慢加大采高。
大采高工作面的设备配套情形如下：
支架：
厂商：
德国DBT公司支撑高度：
架型：
2柱掩护式工作阻力：
880吨
立柱直径：
345mm（采用冷拨工艺制作）
支架控制：
PM4电液控制系统
推移行程：
865mm支架中心距：
。
1、刮板运输机：
型号：
PF4/1132运量：
2500t/h
厂商：
德国DBT公司刮板链速：
s
大链规格：
2Φ42146mm溜槽长度：
1750mm
内槽宽：
988mm中板厚：
40mm
底板厚：
25mm电机功率：
700KW（）
软起动：
KP-45CST，速比39：
1
2、转载机：
型号：
PF4/1332运量：
2750t/h
厂商：
德国DBT公司刮板链速：
s
大链规格：
2Φ34126mm内槽宽：
1188mm
中板厚：
40mm底板厚：
25mm
电机功率：
315KW（）
减速器：
KP25/30，速比28：
1
3、破碎机：
型号：
WB1418通过能力：
3000t/h
厂商：
德国DBT型式：
齿滚式
出料粒度：
0-300mm。
4、采煤机：
型号：
SL500厂商：
德国艾柯夫
截割功率：
2*750KW（）牵引功率：
2*90KW
泵站功率：
35KW，采高：
2700-5200mm
卧底量：
625mm机面高度：
2200mm
可切割岩石硬度：
f小于或等于10
产量：
4000t/h
5、乳化液泵：
厂商：
德国豪森科公司
型号：
ZHP-3K200/53FL柱塞直径：
53mm
流量：
309L/min工作压力：
功率：
200KW（）
6、喷雾泵：
厂商：
德国豪森科公司
型号：
ZHP-3K125/80FL柱塞直径：
80mm
流量：
516L/min工作压力：
功率：
125KW（）
7、移变：
德国SAIT公司
该工作面的设备配套能够说是世界上一流的，代表着现今世界上的先进水平。
其结构特点如下：
液压支架：
采用先进的PM4操作系统，可与采煤机通过红外线实现自动定位、自动拉架，拉架方式是单架移动仍是成组移动，可随意选取。
采煤机的位置、支架的工作状态等参数能够传输到顺槽巷的控制装置（MCU）上。
采煤机：
除正常的监测监控外，还采用了先进的记忆截割系统，能够模拟记忆中的滚筒位置，实现顶板割平，底板不留台阶；与液压支架的PM4系统和红外线接收装置配合，实现工作面无人操作。
刮板运输机：
驱动装置采用CST系统，实现软启动，提高设备的寿命；大链的涨紧采用行程为500mm的可伸缩机尾架来实现，涨紧油缸的压力显示出链条的涨紧度，通过压力传感器和埋在油缸内的用来测量油缸行程的测控杆来自动调整机尾驱动架的位置，从而消除多余的松链并避免链条的过渡涨紧；采用GR型链轮，将链条通过链轮时由原来的一个轮齿经受载荷，变成三个轮齿经受载荷，降低了链轮和链条的磨损，提高了链轮和链条的利用寿命。
泵站：
柱塞采用镍铬高强度合金钢制造，表面采用“斯特里特”涂层，具有良好的耐磨性和高抗侵蚀性。
电气：
采用了世界上先进的零点分断技术、电动换向功能和有效的消弧结构，提高了接触器的利用寿命。
采用上述设备装备的工作面，将于2002年一季度投入利用，若是能够专门好地控制住瓦斯，将会取得专门好的经济效益。
二、综机设备的进展前景
就晋城煤业集团来讲，其三个阶段划分的主要标志是综采设备的更新换代，是主要设备技术、性能的提高，而其最终结果表现为矿井单产的提高，效率的增加，工作面的减少，即减人减面提效。
如前所述，按照我公司煤层赋存的特点，总结我公司综采设备利用管理的经验，慢慢形成“采煤机大功率、输送机高强度、胶带机大运量、支架快移升”如此一个进展和选择主要综采设备的思路。
1、采煤机：
在我公司现有的采煤机基础上，其一要进一步提高靠得住性，降低事故率，知足高产高效的生产需要；其二，进一步完善采煤机健康与否的自诊断系统，为设备的有计划检修和大修提供靠得住的依据；其三，选用适合的高产高效滚筒，以提高块率获取最佳的经济效益。
2、刮板运输机向大功率、高靠得住性的方向进展，尽快研究开发靠得住的软起动装置和大链涨紧装置，以减少大链和链轮的磨损,延长设备的利用寿命。
3、胶带运输机：
大运量、长运距的胶带输送机起动转矩大，
必需依托软起动来实现皮带机的平稳起动。
大运距的皮带运输机一方面要求皮带强度增加,另一方面要求皮带之间的接头强度也要相应的增强,研制高强度皮带扣也迫在眉睫。
4、支架：
日产万吨工作面的大功率采煤机，都加大了采煤机的切割速度和牵引速度，这就要求一方面要采用大流量快速移架系统，加速支架的移架速度；另一方面采用电液控制阀来配合采煤机的牵引速度，实现“无人”工作面。
三、对综采进展中存在问题的试探
当前，困扰高产高效综采工作面的进展，急需解决以下几个问题：
一、供电系统：
高产高效工作面要求采煤机与刮板运输机的功率加大，采煤机的切割电机功率750KW及1000KW，如仍维持1140V电压品级，带来的后果是：
电缆多，断面大，难于管理，压降大，起动电流大，波及范围广，保护工作量大。
我集团公司1998年，在完成煤炭部“八五”一条龙电牵引采煤机的工业性实验项目中，就有供电系统，在实验中存在的主要问题是移变的低压头及开关的事故较多，应针对这些问题加速改良速度，以提高供电系统的靠得住性。
2、设备的软起动问题
目前，国内在顺槽皮带机上利用的调速型液力偶合器，体积庞大，密封性能差，附属装置复杂，刮板运输机则利用的是水介质液力偶合器。
随着高产高效工作面长度及顺槽的走向长度的增加，相应的工作面刮板运输机和顺槽皮带机长度也愈来愈长，加上运量增加，而又不能无穷制地增加皮带的强度，这就要求咱们必需尽快解决软起动问题。
3、掘进速度问题
高产高效工作面，尤其是高瓦斯工作面，由于风量的要求，不能采用单进单回来组织生产，必需采用多进多回巷道来知足工作面通风的要求。
这些巷道若是仍采用现有的综掘机来掘进，肯定知足不了工作面推动速度的要求，必需采用持续采煤机来加速掘进速度，而国内尚未如此的持续采煤设备。
4、高产高效矿井与工作面的建设对各类保护监测要求愈来愈高，国内现有一些传感器靠得住性低，尤其是机载式的传感器，如瓦斯、位移、压力等传感器尚需抓紧开发。
5、高瓦斯矿井的通风、除尘、安全，仍是制约现代化矿井建设的主要因素，尚需加大尽力，下大功夫去研究、解决与实施。
以上是我公司二十连年来综采机械化从起步、推行、进展到现在已跨入新的世纪，正在迈向现今世界一流水平的综合采煤机械化，憧景明天会更美好！
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