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项目年度编号
1900100386
中图分类号
TD421.65
成果公布年份
2019
成果简介
煤炭资源开采正向大型化、集约化、高效化和智能化方向发展，中国已建立14个亿吨级煤炭基地，煤炭产量约占全国总产量的90％；已建成年产千万吨级矿井37个，在建和改扩建千万吨级矿井34个，产量约占全国总产量的30％，千万吨级矿井逐渐成为中国煤炭生产的主体。中国煤矿地质条件复杂，水、火、瓦斯、地温、地压等灾害频发，无人化开采是千万吨级矿井安全高效生产的必由之路，而智能化采煤装备是实现千万吨级矿井无人化生产的必要条件。项目立项前，国产采煤装备存在可靠性差、定位精度低、智能性弱等问题，千万吨级矿井采煤装备主要依赖进口，严重制约了中国大型现代化矿井的生产建设。为此，在国家“863”计划课题、国家自然科学基金等支持下，经过近10年产学研联合创新，重点对年产千万吨级矿井智能化采煤装备关键技术进行攻关，突破了一系列技术难题。
取得主要科技创新如下：
一、关键零部件可靠性技术。创新了摇臂新材料和高可靠性结构，攻克了大采高、长悬臂、强冲击、重载荷工况下摇臂易断裂损坏的技术难题，摇臂重量减少16.3％，承载能力提升了28.5％；发明了浮动承载行走装置，解决了装备重、负载大、行走速度高导致的传动齿轨轮断齿、变形严重的技术难题，使用寿命是国外同类产品的1.2倍；研发了大直径强力耐磨滚筒(Φ4.3m)，提高了采煤效率和耐磨性能。
二、精确定位定姿技术。研究了基于捷联惯导(SINS)与超宽带(UWB)的采煤装备组合定位技术，提出了惯性单元滤波算法和修正算法，有效抑制了惯性元件的漂移误差和累计误差，实现了采煤装备的精确定位，位置误差≤10cm，航向误差≤1°；研发了融合煤层地质信息和采煤装备的定姿系统，实现了采煤装备与煤层相对位置的三维定姿，定姿误差≤0.57cm/m。
三、智能控制技术。研究了采煤装备煤岩截割状态识别技术，实现了煤尘、潮湿、强振动环境下采煤装备工作状态的可靠监测；研发了采煤装备光纤传感无线可靠传输技术，解决了恶劣环境下传感器抗干扰能力差、传输容量低的技术难题；研究了采煤装备滚筒高度与行走速度协同控制技术，实现了采煤机自动截割过程中的智能调控和稳定运行。
基于上述研究成果，研发了国内外首台最大采高智能化采煤装备，整机功率达3030kW，采高8.8m。研究成果授权澳大利亚、俄罗斯发明专利2件，中国发明专利46件，获国际PCT专利5件，实用新型专利3件；制定国家标准3项；近两年累计销售产品4.6亿元。
近两年，项目成果在神华宁夏煤业、陕西煤业、内蒙古伊泰广联煤化等企业的千万吨级矿井推广应用17套；采煤装备智能控制系统在陕西、内蒙古、宁夏等地推广应用35套；大直径滚筒与大型采煤装备生产企业配套134套。项目成果引领了中国高端采煤装备的技术进步，在开采能力、精确定位、截割状态识别与智能控制等方面主要技术参数优于国内外同类技术。
完成人
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