[00717049]复杂煤层高效采掘装备关键技术及应用

该项目属矿山工程技术领域，应用于煤炭资源的开发。《国家中长期科学和技术发展规划纲要（2006－2020年）》明确提出：重点研究开发煤炭高效开采技术及配套装备。中国煤层根据厚度分为：极薄煤层(<0.8m)、薄煤层(<1.3m)、中厚煤层(1.3~3.5m)、厚煤层(3.5~5.5)、特厚煤层(>5.5m)，该项目所研究的“复杂煤层”主要是指薄与极薄煤层以及特厚煤层，此种煤层的赋存量占到中国煤炭总量的30%，但由于其煤层条件的复杂性，大多矿企对于薄与极薄煤层弃采，对特厚煤层采取放顶煤开采，导致资源回收率降低、浪费丢失严重问题。因此作为煤炭资源高效开采关键装备的采掘装备，其关键技术的研发已成为中国煤炭生产中亟需解决的难题。该项目在国家863计划、国家自然科学基金等项目的资助下，开展了“复杂煤层高效采掘装备关键技术及应用”的研究，产、学、研联合自主创新，突破了一系列技术难题。主要成果如下：1.发明了不受煤层顶底板条件影响的极薄煤层钻式采煤装备，解决了边角煤、0.6m以下煤层的机械化开采难题；研发了锥形破岩滚筒和大功率薄煤层滚筒式采煤装备，解决了坚硬夹矸、小断层无炮开采、电机尺寸制约装机功率的技术难题，实现了薄煤层的高效截割；研发了最大功率2550KW适用于7.1m煤层的大功率、大采高滚筒式采煤机，提高了特厚煤层的机械化开采和资源回收率；研发了采煤机定位、位置检测、自动调高及可视化系统，解决了复杂煤层跟机作业困难、安全性低的问题，实现了复杂煤层的智能化开采。2.发明了适于煤岩硬度变化的动力变速掘进机和大坡度掘进机(30°)，解决了硬度变化导致掘进机冲击、磨损加大以及大坡度巷道掘进、物料运输的难题，使得掘进效率提高15%、运输效率提高20%；研发了机载泡沫除尘系统掘进机，工作面粉尘量降低80%，降低了由于粉尘量大引起爆炸、尘肺病的安全和健康问题；研发了掘进装备位姿测量、激光引导、自截割成形及远程控制系统,实现了高硬度大倾角复杂煤层高效智能掘进。3.研发了复杂煤层采掘装备故障诊断、实时监测、大容量数据存储及传输装置，实现了复杂煤层实时监控采掘装备工作过程、工作状态、动态参数以及控制信息的有效及时传输，为复杂煤层高效智能化采掘提供了技术保障。该项目已授权国家发明专利27件，获计算机软件著作权1件，取得矿用产品安全标志证书5项，发表学术论文20篇。研制的复杂煤层采掘装备已在山东、山西、安徽、河南等省矿企推广应用，近三年新增利税88373万元，经济和社会效益显著。该项成果使得中国复杂煤层高效采掘装备关键技术实现了跨越式发展，整体达到国际先进水平，部分达到国际领先水平。