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1、34 国家重大技术装备30年纪念册 国家重大技术装备 大型煤炭采选成套装备 30年来，我国经过引进技术、消化吸收和自主创新， 逐步实现了煤炭高效综合开采（以下简称综采）成套装备 的国产化和产业化。特别是近10年来，我国煤炭的深入开 发推动了我国煤炭开发技术与装备的重大进步。 “七五”以来，完成研制了“厚煤层大采高综采成套装 备”、“7000t/d综采成套装备”和“500万t/年综放成套装 备”，逐步建立了自主的综采工作面成套装备技术体系； 并进一步取得了“600万t/年综采成套装备技术”、“大倾 角煤层综采综放成套装备关键技术”、“0.61.3m复杂薄 煤层自动化综采成套技术与装备”、“高端液
2、压支架及其 先进制造关键技术”、“1000万t/年大采高综采成套装备” 和“大采高综采放顶煤成套技术与装备” 等一大批重大成 果。目前，我国高端液压支架、重型运输设备等煤炭开采 装备核心技术已经居于国际先进水平，综采放顶煤开采装 备技术处于国际领先地位。高端液压支架和电液控制系统 已实现完全国产化。我国已成为世界最大的煤炭机械（以 下简称煤机）生产国。 35 国家重大技术装备30年纪念册 图1 天地科技与神华集团、郑州煤矿机械集团等企业合作 研制的ZY10000/26/55型大采高液压支架 图2 天地科技上海分公司研制的MG750/1815GWD大功 率电牵引采煤机 一、600万t/年综采成
3、套装备 从2003年起，先后由国家相关部 门组织煤炭科学研究总院（以下简称 煤科总院）、神华集团、天地科技股 份有限公司（以下简称天地科技）和 骨干煤机制造企业开展国家十项重大 装备研制之一的“600万t/年综采成套 装备研制”的攻关研究。总体目标是 攻克3.56.0m煤层一次采全高综采成 套技术与装备，实现工作面生产能力 达到600万t/年。 该项目以大采高综采岩层控制 理论为基础，遵循系统设备与单件设 备可靠性相匹配、采煤机落煤能力与 输送机能力相匹配的原则，研发高可 靠性液压支架、采煤机、刮板输送机 以及带式输送机，集成创新了由“一 个理论、四套装备”，36个关键元部 件、16项创新技术
4、所构成的具有自主 知识产权、生产能力为600万t/年的综 采成套技术与装备。 （一）ZY10000/26/55型大 采高液压支架 图1 是天地科技与神华集团、郑 州煤矿机械集团等企业合作研制的 ZY10000/26/55型大采高液压支架，其 中主要创新是研制了首套具有二级护 帮和准刚性稳定机构的大采高液压支 架，在采高达到6m时仍可有效控制煤 帮；发明了单线CAN总线构成的支架 控制器和耦合器；研制了支架电液控 制系统，实现了高负荷条件下支架的 自动移架。 （二）大功率电牵引采煤机 图2是天地科技上海分公司研制 的MG750/1815GWD大功率电牵引采煤机，其中创新研 制了：适应重载冲击、高
5、效动力传输的高强度摆动式传动 系统（摇臂）；实现摇臂热平衡的摇臂内嵌螺纹管式冷却 器和壳体外表面水套冷却等组合方式；147mm节距、承载 力达1000kN的高强度“齿销”传动系统；多DSP控制器 分布式采煤机电控系统和先导芯线载波通讯技术；大大提 高了采煤机的可控性。 36 国家重大技术装备30年纪念册 国家重大技术装备 图3 天地奔牛生产的SGZ1400型刮板输送机 图4 天地西北煤机生产的大功率、长距离、大运力胶带输送机 （三）大功率、大运量刮板 输送机 图3是宁夏天地奔牛实业集团有 限公司（以下简称天地奔牛）生产的 SGZ1400型刮板输送机。其自主研发了 整体1.75m铸焊式中部槽、1
6、71mm节距 牵引系统、56mm/131mm187mm刮 板链组件、整体模锻销轨和大卸载口交 叉侧卸机头架等关键结构和制造工艺， 整机过煤量（累计运煤量）由300万t提 高到1500万t；自主研发了适用于大功 率、宽体式锤式破碎机的大型整体式锤 体和新型的锤头固定机构，破碎能力由 2000t/h提高到4000t/h。 （四）大功率、长距离、大运力胶带输送机 图4是宁夏天地西北煤机有限公司（以下简称天地 西北煤机）生产的大功率、长距离、大运力胶带输送 机。该设备在研制过程中创新了能使胶带自动对中的新 型多层胶带缠绕方式的储带系统，解决了储带系统自动 纠偏的问题；首次采用低速大扭矩液压电机及电液比
7、例 控制阀，研制了扭矩大、卷带速度可控的高效液压卷带 装置；创新了大游隙、大直径滚珠轴承及抗氧化、抗水 性油脂，使托辊寿命提高了2.5倍。 该项目研制的成套装备在神华集团神府东胜矿区昌 汉沟煤矿进行工业性试验，2008年工作面实际产量达到 了1025万t，创国产综采装备单产新纪录。研究成果在全 国推广应用，取得了巨大的经济和社会效益。项目获得 国家科技进步二等奖。 37 国家重大技术装备30年纪念册 图5 天地科技设计、山能机械塔高公司制造的 ZQY9000/24/50型大倾角液压支架 二、大倾角煤层综采综放成 套装备 为攻克大倾角松软等复杂煤层开采这一 世界性煤炭开采重大技术难题，天地科技与
8、 山东科技大学、山东能源新汶矿业集团（以 下简称山能新矿集团）等单位合作，在国家 “十一五”科技支撑计划课题和国家863计划 课题等资助下，经过长期“产学研”联合攻 关，突破了大倾角和急倾斜工作面支护系统稳 定性、采煤机牵引系统下滑磨损和控制等技术 瓶颈，创新了设备与围岩耦合设计核心技术， 攻克了设备关键元部件提高可靠性技术，形成 了集工作面成套设备三维动态设计、优化配套 和先进制造于一体的复杂煤层综采综放工作面 成套装备关键技术。从2005年起，项目创新研 制了新型大倾角工作面液压支架及电液控制系 统、大功率大倾角电牵引采煤机成套装备，达 到国际领先水平。大倾角煤层综采综放成套装 备自200
9、8年起，在山能新矿集团福城煤矿和华 丰煤矿等22个单位推广应用，在3556大 倾角和急倾斜松软等复杂煤层条件下实现了综 采综放安全高效开采，获得国家科技进步二等 奖。 （一）大倾角液压支架 图5是天地科技设计、山东能源机械集团山 东塔高矿业机械装备制造有限公司（简称山能 机械塔高公司）制造的 ZQY9000/24/50型大倾 角液压支架，其中创新研制了“自撑邻拉 38 国家重大技术装备30年纪念册 国家重大技术装备 图6 西安煤机研制的MG500/1330WD型大倾 角采煤机 图7 天地科技与峰峰集团、中国矿业大学研 制的0.61.3m薄煤层综采自动化成套装备 底推顶挤” 刚柔并行的液压支架防
10、倒防滑装 置；发明了液压支架滑靴式抬底机构，解决了 复杂煤层由于倾角大、底板不平、经常俯仰采 煤和液压支架移架困难的问题；研制了适用于 大倾角和急倾斜复杂煤层的综采综放工作面液 压支架支护系统，解决了复杂煤层综采综放开 采支护的关键技术难题。 （二）大倾角采煤机 图6 是西安煤矿机械有限责任公司（以下 简称西安煤机）创新研制的世界首台适用于 55大倾角煤层的MG500/1330WD型大倾角 采煤机，解决了采煤机牵引、制动困难和可靠 性差的技术难题。主要研制成果有：创新机载 防爆四象限变频调速技术，研制成功了采煤机 专用水冷大功率变频调速装置；创新了大倾角 煤层采煤机牵引制动技术，开发了大倾角采
11、煤 机电气制动控制装置；研发了高性能导热板、 导热脂紧贴摇臂壳、壳体外置水道，解决了大 倾角条件下摇臂和截割部发热问题；采用现代 信息处理技术及多传感器信息融合技术，使采 煤机在自动控制运行中按照预设程序，实现摇 臂自动调高，并通过修正截割曲线，使采煤机 自动记忆和运行；发明了延长导向滑靴使用寿 命的新结构和铸渗加工工艺，使导向滑靴使用 寿命提高46% 以上；发明了现场总线隔离传输 器与插拔式可旋转电缆铠装连接器。 三、薄煤层综采自动化成套 装备 20082012年，天地科技与冀中能源峰峰 集团（以下简称峰峰集团）、中国矿业大学等 单位合作，通过长期技术攻关，自主研发了适 应性强、基于滚筒式采
12、煤机的世界首套0.6 1.3m薄煤层综采自动化成套装备（见图7）。该 成套装备突破了大功率矮机身采煤机、大运量 矮槽帮刮板输送机和大伸缩比液压支架的关键 技术，创新研制了工作面智能视频、安全预警 系统和综采工作面智能控制中心，实现了采煤 时工作面内无人，所有操作在远离工作面的控 制中心内完成，彻底摆脱传统的工人在工作面 爬行操作的落后生产方式，开创了复杂薄煤层 安全高效开采的新途径。 39 国家重大技术装备30年纪念册 图8 平阳重工研制的ZY12000/28/64型电液控制液压支架 图9 太矿研制的MG1000/2500WD电牵引采煤机 四、1000万t/年级大采高综采 成套装备 “1000
13、万t/年级矿井大采高综采成套装备研 制”被列入国家“十一五”科技支撑计划重点 项目，由太原重型机械集团煤机有限公司（以 下简称太矿）、天地科技和山西平阳重工机械 有限责任公司（以下简称平阳重工）等单位联 合研制， 20082011年，在山西晋兴能源有限 公司（简称晋兴能源公司）斜沟矿实施1000万 t/年综采示范工程。 （一）电液控制液压支架 图8是平阳重工研制的ZY12000/28/64型电 液控制液压支架，攻克了保证支架稳定性、适 应性和可靠性的核心技术，寿命达到50000次工 作循环以上，移架速度68s， 大修周期为产煤 2000万t以上。 （二）大采高电牵引采煤机 图9是太矿研制的MG
14、1000/2500WD大采 高电牵引采煤机，装机功率2500kW，最大采 高达6.3m，牵引速度达到25m/min，牵引力达 1000kN，生产能力达到3500t/h，采用了记忆截 割和变频调速。 40 国家重大技术装备30年纪念册 国家重大技术装备 图10 天地奔牛生产的SGZ1200/31000型刮板 输送机 图11 中国煤科集团、同煤集团和中煤集团等单位研制的20m 特厚煤层大采高综放成套装备 （三）刮板输送机 图10是天地奔牛生产的SGZ1200/31000 型刮板输送机，运量达到3750t/h，设计长度 300m；实现了重载软起动及多机驱动功率平 衡；破碎机破碎能力4000t/h；转
15、载机装机功率 达到525kW、生产能力4000t/h；自移机尾适合 于1.6m的带式输送机。 五、特厚煤层大采高综放成 套技术与装备 山西大同和内蒙等主要煤炭基地赋存有大 量1420m特厚煤层，为攻克用于这类煤层安全 高效开采的技术和装备难题，“十一五”国家 科技支撑计划把“特厚煤层大采高综放成套技 术与装备”列为重大项目，开展了大采高综采 放顶煤开采工艺、工作面装备、巷道支护、 辅助设备、安全保障及技术标准化等成 套技术与装备的研发。 图11是中国煤炭科工集 团有限公司（简称中国 煤科集团）、大 同煤矿集团 41 国家重大技术装备30年纪念册 图12 中国煤科集团、同煤集团和中煤集团等单位研
16、制 的ZF15000/28/55型大采高放顶煤液压支架和ZFG15000/28/50 型放顶煤过渡液压支架 图13 天玛公司自主研制的SAM型综采自动化控制系统监控中心 有限责任公司（简称同煤集团）和中国 中煤能源集团有限公司（以下简称中煤 集团）等十几个单位组成的产学研用攻 关联盟研制的20m特厚煤层大采高综放 成套装备。2011年，该成套装备在同煤 集团塔山矿8105工作面完成了工业性试 验，年产量达到1084.9万t，实现了1000 万t/年级特厚煤层大采高综放工作面成 套装备全部国产化，且提高了成套装备 的配套性、适应性及可靠性。该成套装 备在研制过程中的主要创新有： 1. 自主设计制造了世界首台套 工作阻力15000kN、最大高度5.2m 的 ZF15000/28/55型大采高放顶煤液压支 架，其中二前连杆、二后连杆稳定机 构，连杆之间设置人行通道，以及强扰 动式尾梁插板放煤机构等新架型结构 均为首创。 2. 创新研制了ZFG15000/28/50新型 大采高可放煤过渡液压支架和放顶煤端 头液压支架，实现了过渡段放煤。（见 图12）。 六、煤炭综采成套装
