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百万吨薄煤层智能化无人工作面成套装备与创新技术

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完成单位:兖矿能源集团股份有限公司杨村煤矿,兖矿能源集团股份有限公司设备管理中心,云鼎科技股份有限公司,北斗天地股份有限公司,北京天玛智控科技股份有限公司

登记编号:CAPE-CXCG-2025-J-2-***

登记年份:2025

发布时间:2025-07-22

成果主要完成人

郭赵虎、王友峰、辛龙泉、李 沙、余铜柱、陈 林、庄 明、李 峰

项目概况

一、研究背景 杨村煤矿目前薄煤层主采17煤层,平均煤厚1.03米,直接顶为石灰岩,底板为铝质泥岩。因工作面特殊地质条件,开采过程中存在以下困难:煤层中含有厚度不均匀的坚硬夹矸及硫化亚铁结核体,普氏系数高达12,破碎困难,采煤机截割阻力大;煤层顶板为石灰岩,硬度大,对采煤机截齿造成严重磨损甚至损坏设备,因此对采煤机割顶控制精度要求高;煤层底板为铝质泥岩,遇水松软膨胀,支架拉移过程中,底座易拥煤;工作面高度低,过机、过煤空间小,传统设备不能满足现场生产需求;作业空间有限,人员在工作面内爬行次数多,劳动强度大;薄煤层推进速度快,皮带机尾频繁掐接用时长;传统供液方式泵站牵移频繁,效率低。 二、技术难点 薄煤层受高度限制,开采难度大,经济效益差,主要表现为:一是采煤机不论是采用记忆截割,还是采用分段截割,都需要煤机司机跟机作业,为了保证合理的作业空间,薄煤层工作面开采高度难以降到1.4m以下;二是薄煤层人员跟机作业困难,工人劳动强度大,生产效率低,难以达成高产高效的目标;三是采用现有技术,仅依靠地质模型,在探测精度、经济性等方面都无法满足薄煤层规划截割的需要。 三、成果先进性、创新性、可推广性 杨村煤矿4703工作面以合理的工程设计为支撑,以一体化、高可靠、高集成度、高富裕系数综采成套装备为基础,以自适应智能开采控制系统为核心,量身定制适合薄煤层安全高效开采的智能化控制系统配置,实现大功率矮机身高可靠性采煤机、重叠侧卸式刮板输送机和薄煤层智能化控制系统等常态化稳定运行,为安全高效开采和面内无人化作业提供基础保障,同时通过智能化创新技术的应用,实现了含坚硬夹矸薄煤层的安全高效开采,开创了“地面规划采煤、装备自动执行、面内无人作业”的智能开采新模式。 四、经济社会效益 (一)经济效益 该创新成果应用后,薄煤层工作面年度提升产出效益1407.3万元,年度节约人工费用453.6万元。 (二)社会效益 通过不断创新适应薄煤层工作面特点的智能化关键技术,不仅解决了传统的薄煤层开采劳动强度大,工作环境恶劣、安全系数低的难题,对于提高资源利用效率、促进企业稳产增效、保障煤炭供给安全、实现可持续发展具有重要的实践意义,为助力全省、全国薄煤层智能化高产高效开采探索了道路。