PDF《2018 年度国家技术发明奖提名项目 公示材料》

2018 年度国家技术发明奖提名项目 公示材料

一、项目名称:煤矿千万吨级综采工作面高可靠性运输技术与装备

二、提名者和提名意见 提名者:王安院士、郭东明院士、刘炯天院士 提名意见:

1、王安院士意见 煤矿综采工作面运输装备技术水平是决定现代化煤矿安全高效生产能力的 重要瓶颈环节之一.

随着我国煤炭开采向着集约化、机械化和智能化发展,综采 运输能力不足的短板越来越突出, 而运输系统可靠性低则是造成这个短板的突出 难题.然而,由于煤矿井下作业环境恶劣和开采工况复杂,致使综采运输装备可 靠性的影响因素十分复杂,涉及到机械、材料、控制、维护等多个方面,导致提 高综采运输系统可靠性的难度很大, 一直是煤炭综采成套装备发展的技术难题之 一. 世界上只有我国煤矿综采工作面可达到千万吨级, 尚无可供借鉴的技术经验. 本项目系统地研究了千万吨级、 超重型综采运输装备可靠性理论和关键技术. 面向我国发展千万吨级矿井及综采运输系统的迫切需求, 针对井下特殊环境和复 杂工况,以提高综采运输系统可靠性为切入点,从基础研究出发,在综采运输装 备的耐磨材料可靠性、 承载结构可靠性、煤流输送可靠性和运行维护可靠性四个 方面均取得了重要的创新成果, 发明了保障千万吨级综采运输能力的可靠性关键 技术,并获得了

21 项发明专利,形成了独立自主的高可靠性成套综采运输装备 设计制造技术, 实现了我国综采运输装备可靠性从低到高、运输能力从小到大的 新突破,摆脱了高端综采运输装备的进口依赖.项目研究成果被用于我国

26 个 千万吨级矿井, 支撑了我国特大型现代化煤矿建设,对提升我国煤矿综采装备制 造水平和集约化、智能化采煤技术发展具有重大的意义. 推荐该项目为国家技术发明奖二等奖.

2、郭东明院士推荐意见 煤炭运输系统是煤炭地下开采不可或缺的关键环节. 对于煤矿综合机械化开 采而言,如果综采运输装备运行可靠性不高,将频繁发生停机故障,不仅严重制 约煤炭产量而且可能造成矿工伤亡事故.因此,迫切需要提高综采运输装备可靠 性,这对于煤矿安全高效生产极为重要.然而,由于煤矿井下的采掘空间狭小、 环境恶劣、运输负荷大、部件磨损严重等不利因素的影响,导致综采运输装备的 结构和材料可靠性难以保证, 煤炭开采产量难以大幅度提升,更谈不上实现煤矿 集约化、智能化. 十多年以来, 葛世荣教授带领课题组与国内煤机制造、材料研发单位开展紧 密的协同创新, 系统的研究了煤矿综采运输装备可靠性的关键理论和技术,在深 入解析煤矿井下综采运输装备失效机理的基础上, 从影响综采运输装备可靠性的 四个维度――材料可靠性、 结构可靠性、 控制可靠性、 运行可靠性进行深入研究, 并取得了重要创新, 发明了自强化耐磨材料制备及成型技术、高承载性结构优化 及制造技术、 煤流强度在线检测及智能调适技术、综采运输状态精准感知及智能 调控技术, 形成了千万吨级综采运输装备自主设计制造能力.研究成果不仅满足 了我国千万吨级煤矿建设的急需, 而且弥补了我国高端煤矿装备制造与国际先进 水平的差距,部分技术处于领先地位,产生了显著的社会和经济效益. 推荐该项目为国家技术发明奖二等奖.

3、刘炯天院士推荐意见 在我国煤炭开采向深部和千万吨级规模发展进程中, 高可靠性的综采运输装 备是重要支撑技术之一. 但在过去很长一段时间里,煤矿综采运输装备存在故障 多、运力低的技术难题,其主要原因是运行可靠性不够高.煤矿井下综采运输装 备处于恶劣作业环境中,面临着变载荷、强冲击、重度磨损的严峻挑战,由此带 来综采运输装备的材料耐磨性不强、结构承载性不高、煤流自适性不好、运行智 能性不足的系列技术难题. 本项目围绕我国特大型煤矿建设所急需的综采工作面运输装备, 研发了千万 吨级综采运输装备的耐磨材料、可靠结构、自适控制、故障监控等关键技术,解 决了煤矿综采运输系统抗磨损部件、高强度结构、煤流自适应、姿态自调控等技 术难题, 在此基础上研制成功千万吨级综采运输成套装备,取得了具有自主知识 产权的重要成果, 并在我国一批千万吨级特大型煤矿进行推广应用,取得了显著 的社会和经济效益.项目成果增强了我国超大运量、高可靠性、智能化综采运输 装备的设计制造水平与配套能力, 对推进我国安全高效智能煤矿技术发展做出了 重要贡献. 推荐该项目为国家技术发明奖二等奖.

三、项目简介 我国 90%的煤炭开采是井工采运工艺,地下煤层割采下来的煤炭依靠综采运 输系统(刮板输送机、转载机、破碎机)运出工作面,一旦综采运输系统发生故 障,整个综采工作面就会停产.本项目在国家

863 计划重点项目及国家智能制 造装备发展专项支持下, 经过十多年的不懈努力,攻克了千万吨级综采运输装备 的自强化耐磨材料及成型、高可靠性结构及制造、煤流强度预测及自适应调控、 综采运输状态智能监控等四项关键技术,主要技术发明创新点如下:

1、发现了中锰钢自硬化抗磨特殊机理,发明了耐磨中锰钢热轧生产工艺, 实现了高性能矿用耐磨钢板的自主制造;

发明了中锰耐磨钢板与输煤槽帮的高效 焊接工艺,焊缝强度>

720MPa,焊缝冲击功>

70J.自主创新材料的现场耐磨寿命 达到

1500 万吨过煤量,比国外先进钢材高出 60%,显著提高了综采运输关键部 件的耐磨可靠性.

2、 发明了牵引齿链、 输煤溜槽和转载破碎的高可靠性结构及成套制造技术, 降低了刮板输送机部件断裂、变形等渐进失效,消除了转载机堵转、过载、卡死 等多发性故障,遏制了破碎机共振引起的运输设备扭曲、脱节等破坏性事故.链 轮部件的使用寿命比国外同类产品提高 30%, 采煤机啮合传动可靠性提高 50%, 使井下块煤率提高 10%左右.

3、发明了刮板输送机和破碎机的智能控制技术,实现了刮板输送机的输煤 速度自适应分级调控和变加速度启停控制;

基于采煤机方位识别的输煤速度优化 控制使刮板机的输煤效率提高约 30%、能耗减低约 20%;

实现了破碎辊间隙自 动快速调节、破碎辊转速自适应调节,避免了运输系统发生煤岩卡堵、煤流堵塞 的故障,有效提高了综采运输变工况的煤流顺畅性.

4、发明了综采运输装备健康管理系统,实现了综采运输系统物联网监控和 故障风险预报;

发明了刮板输送机直线度监测以及推溜运动次序控制方法,实现 了刮板输送机的自动校直和纠偏,直线度控制误差........