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典型科技成果

近年來,天地科技實施創新驅動發展戰略,不斷加大科技投入,在煤炭開發、煤礦安全、煤炭轉化等領域取得一大批具有重大創新性的科技成果,引領了煤炭開發利用技術發展,為煤炭工業轉型升級發展提供了重要科技支撐。典型代表性成果如下:

1.礦山豎井掘進機。研制我國首臺套有導孔條件下的豎井掘進機,鉆井直徑5.8-6.4m,鉆進深度800m,最大推進力6000kN,最大扭矩1000kNm,總重量約170t。形成了機械破巖、導孔溜渣、掘進支護平行作業的豎井掘進機鑿井新工藝。開發出遠程控制和鉆進方向智能控制系統,減少井下作業量50%以上。礦山豎井掘進機的成功研發推動了豎井鑿井由爆破破巖向可控的機械破巖發展,還可廣泛應用于水電、人防、交通、軍工等地下工程領域。

2.煤巷快速掘支系統。針對安全高效礦井的采掘嚴重“失調”的問題,研發了基于掘錨聯合機組掘進的現代化大型礦井煤巷掘進、支護、轉載運輸及輔助作業的成套裝備。系統總長約190米,總重達300余噸,總裝機功率674kW,在神東礦區實現月進尺3080米,創造了世界單巷掘進月進尺新紀錄。

3.特厚煤層大采高綜放開采成套技術與裝備。針對20米特厚煤層一次采全厚開采世界性難題,提出了特厚煤層大采高綜放開采方法,自主創新開發了14~20米特厚煤層大采高綜放開采成套技術與裝備,工作面產量突破1200萬噸/年。成果已在大同、平朔、神東、新疆等13個礦區的32個煤礦得到推廣應用,可實現我國萬億噸煤炭資源量安全高效高回收率開采,該成果獲2014年國家科技進步一等獎。

4.煤礦綜采成套裝備智能系統。研究提出了綜采工作面智能化生產模式,攻克了綜采成套裝備感知、信息傳輸、動態決策、協調執行、集成供液、可靠性等關鍵技術,研制出國內首套具有自主知識產權的綜采成套裝備智能系統,創建了“有人巡視、無人操作”的遠程采煤模式,首次實現了工作面無人開采。技術成果已在陜煤集團紅柳林煤礦大采高煤層,神華寧煤、陽煤等復雜條件中厚煤層,冀中能源、同煤薄煤層,中煤平朔放頂煤等15個工作面應用,平均每班可減少操作工5-6人,生產效率提高約15%。

5.煤礦瓦斯抽采和應急救援的“三大鉆機”。研制成功國內首臺最大扭矩12000Nm大功率定向鉆機,在晉城寺河煤礦完成 1881m井下近水平長鉆孔施工,創造了煤礦井下順煤層定向鉆孔深度的世界紀錄。研制的100T車載鉆機在晉城寺河順利完成1675 m孔深鉆孔,性能指標達到國際領先。研制成功適用于f≤0.5松軟煤層的高轉速大扭矩螺旋鉆進裝備、空氣套管鉆進裝備及地面遠距離自動控制鉆進裝備,松軟煤層鉆孔深度最深達271m,鉆孔成孔率達到76.9%。

6.采動區煤層氣地面井抽采技術。形成了集采動穩定區煤層氣資源評估、采動影響區地面井位置優選、井型結構優化設計、地面井高危破壞位置安全防護、地面抽采安全控制等關鍵核心技術于一體的成套技術體系。在晉城礦區實施20口地面井,完好率95%,單井抽采量達1萬m3/d以上,抽采濃度達86%,工作面瓦斯濃度降低約30%。在寺河煤礦3313面施工了1口頂板“L”型地面井,鉆井進尺1271.67m,水平段808.58m,孔徑220mm,布置在煤層上方40-50m。抽采濃度最高達93%,平均80%;抽采純量最高達3.11萬m3/d,平均2.5萬m3/d,實現了本煤層采動影響區、采空區連續抽采。

7.超低排放煤粉工業鍋爐。針對煤粉鍋爐對煤種適應性不強、單機能力不夠的難度,開發了煤粉濃相供料、中心逆噴雙錐濃相燃燒、鍋殼式及膜式壁水管鍋爐和污染物聯合控制等關鍵技術,形成了煤粉鍋爐的大型化、模塊化、系列化。研制的100t/h超低排放煤粉工業鍋爐系統并進行了成功示范,系統熱效率超過90%,實現了與電站鍋爐相同標準的污染物超低排放。

8.溢流熔渣固定床氣化技術。建成了400kg/h溢流熔渣固定床氣化中試裝置平臺,簡稱煤科爐(MEKL),完成了千噸級溢流熔渣氣化示范工程的工藝流程設計、園區規劃、氣化爐爐體和關鍵部件的設計,為下一步的產業化奠定基礎。

9.工業化乏風蓄熱氧化裝置。研制的處理能力10萬m3/h的工業化乏風蓄熱氧化裝置已在松藻礦區成功示范,陽煤五礦6萬m3/h裝置已正式點火運行,還將在潞安、新疆焦煤等礦區推廣,產業化前景十分廣闊。

10.低濃度煤層氣濃縮利用技術。突破煤層氣除氧濃縮工藝技術裝備,目前正在山西陽泉建設原料氣日處理能力15萬m3、年產1800萬m3CNG示范裝置。開發出低濃度煤層氣深冷液化濃縮技術及裝備,在貴州盤江建成日處理原料氣10萬Nm3、年產LNG 2.5萬噸的含氧煤層氣深冷液化項目。

11.煤礦井下反射槽波超前探測技術與裝備。西安研究院研制的煤礦井下反射槽波超前探測技術與裝備達到了國際領先水平,具有廣闊推廣應用前景。

12. 智能錨桿機器人。太原研究院研制的智能錨桿機器人已經完成樣機制造,可實現煤礦錨桿作業工序全自動化、智能化,可使錨桿操作人員減少50%,平均單根錨桿支護時間4min以內,縮短了60%。

13. 世界最大采高采煤機。上海煤科研制的世界首臺8.8m采高特厚煤層MG1100/2925-WD型交流電牽引采煤機,年產煤能力超過噸,在神東上灣煤礦正式投運。

完成的“煤礦巷道抗沖擊預應力支護關鍵技術”和“煤礦井下智能化采運關鍵技術”2項科技成果榮獲國家技術發明二等獎,“深部煤礦沖擊地壓巷道防沖吸能支護關鍵技術與裝備”和“煤與油型氣共生礦區安全智能開采關鍵技術與工程示范”2項科技成果榮獲國家科技進步二等獎?!暗孛鎽本仍囕d鉆機”“煤礦井下瓦斯抽采鉆孔機器人”等 2 項重大科技成果亮相國家“十三五”科技創新成就展。