大型露天煤矿综合连续开采技术及成套装备项目申请书第一版201109(2)

2020-02-21 12:38

采、规模化经营以及有限资源的充分有效利用扫清了人为障碍。

露天采煤产业发展方兴未艾,为优化组合结构的大型露天煤矿综合连续开采技术及成套装备投入使用创造了有利条件。

2.国内外发展现状分析 2.1国内外发展现状分析

我国煤矿装备制造业生产能力已居世界之最,但整体水平却落后于世界先进水平。限于目前研究设计、加工制造和国内高强度优质材料供应等基础条件,其产品在关键零部件技术性能、产品的智能化水平、成套设备的配套性、产品性能长期稳定性、工作可靠性和使用寿命等方面仍落后于国际先进水平,其整体技术水平和性能指标大体落后世界先进水平十至十五年,集中表现在:成套产品配套能力较差,存在薄弱环节;主机用原材料、关键零部件、轴承、密封件、电器元件、液压零部件等基础件在使用寿命和可靠性上与国际先进水平相比存在较大的差距;产品的使用寿命短、可靠性差,故障率高。所以在科学发展观的指导下,引入现代科技手段,从整体上实现采煤装备设计和制造的现代化具有十分重要的意义。

国外在大型露天煤矿综合连续开采配套设备领域研究起步早、成果丰富,且有很多大型公司已经成功开发出系列产品并有效投入使用,如Wirtgen 、FAM公司、Sandvik、TAKRAF、ThyssenKrupp等。这些公司的产品涉及露天采掘机(如维特根W2200-3800SM型露天采矿机)、自移式转载机(如Sandvik PB100-2000/35+40自移式转载机)、皮带输送机系统(如ThyssenKrupp在天津投产的Long Distance Coke Conveyor)、排料机(如FAM公司ST2500.21排料机)等。而国内对大型露天煤矿综合连续开采配套设备的研究开展较晚。就露

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天采煤机而言,国内目前仅该项目的主要承担单位——河北天择重型机械有限公司完成了LMG系列露天采煤机的相关研制并投产。而露天煤矿用的自移式转载机国内并无设备投产。皮带机系统国内发展也较滞后。排料机国内虽有生产,但产能与国外相差巨大。由此可见,在大型露天煤矿综合连续开采配套设备方面,国内较国外落后很多,导致国内很多大型露天煤矿不得不花费高昂代价进口国外设备。依赖进口成套设备存在的主要问题是:价格高、供货周期长、维修困难,特别是索赔问题更难;同时采用进口设备,将导致企业生产成本增加,大批昂贵的进口设备也会给企业资金周转带来不利影响。由于国内对大型露天煤矿综合连续开采配套设备研究较少,因此国内厂家没有真正掌握该领域的核心技术,亟需大力加强对大型露天煤矿综合连续开采配套设备的研制。

图3 国外大型露天煤矿综合连续开采成套装备系列

2.2传统露采工艺的主要缺陷

剥离和采矿是露天矿在生产过程中的两项重要工作。目前露天煤矿开采工艺基本相同,一般包括矿岩的松碎、采装、运输、排废等过程。露采过程中,

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首先要进行剥离,将覆盖在有用矿石上面的一定量的非矿岩土移除,然后采出有用矿石。采矿一般通过采用爆破、截割、挖掘、运输等工艺中的一种或几种,将自然矿山中的有用矿岩采出。

目前的露天煤矿开采有以下的缺陷:

(1)煤矿开采过程为非连续化作业,综合效率低。目前露天煤矿普遍采用爆破、单斗挖掘、汽车转运、二次破碎的生产方式,生产过程属于非连续化生产,综合效率低,严重影响了露天煤矿的产能扩大。

(2)主要采用列车、卡车运输,成本高。运输成本占总开采成本的40%—60%,对露采的经济效益影响较大。使用列车运输还存在着爬坡能力小、运输路线曲率半径大的问题,导致线路工程量和基建投资都比较大、基建时间长,受矿体埋藏条件影响大,同时也受到开采深度的限制。

(3)需要对采下来的煤进行二次破碎,增加了生产成本。由于现有的露采工艺和设备的局限,造成出产的煤炭块度过大或者过碎,不能满足市场需求,需要进行二次破碎。而二次破碎必然造成部分煤炭粒度过碎,不能形成销售,造成积压。严重影响煤矿产出率,同时增加生产成本。

(4)采用穿孔爆破,安全程度低。现有的露天煤矿开采普遍采用穿孔爆破松动煤岩,大量爆炸物品的使用不利于煤矿的安全生产。同时爆炸物品的限制使用也限制了露天煤矿产能的提高。

(5)剥离表层的岩体块度较大,影响露天煤矿的复垦造田。现有的剥离技术对较硬岩体采用爆破松动、单斗挖掘的方式进行剥离。剥离的表层岩体粒度较大,严重影响露天煤矿后续的复垦造田,不符合国家环境的相关要求。为解决此类问题,露天煤矿普遍采用破碎站对较大岩体进行破碎后排放,增加了露

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天煤矿初期投资和运行成本。

随着我国经济发展对煤炭需求的增长,我国露天采煤业正在迅速发展,露天煤矿出煤量逐年增加,对大型、节能减排、综合型露天连续采煤装备进行立项并实现其国产化具有重大历史意义。

2.3露天煤矿技术发展趋势

目前世界最大的露天煤矿年产量已达五、六千万吨,位于德、美、哈萨克斯坦等国;年产量两千万吨以上的露天煤矿则遍及俄、澳、波、捷等国。由大型企业集团占有煤炭生产和销售的集中化份额,是矿业集中化开发的重要趋势。我国“十二五”规划中也明确提出要做大做强国有大煤矿,提高煤矿的产出效率。可见大型露天煤矿综合连续开采技术及成套装备有着广阔的市场空间。

露天采煤工艺的技术发展趋势是: (1)设备大型化,开采集中化。

(2)开采工艺的连续化。

(3)生产环节的合并化与开采工艺的简化。 (4)开采工艺的综合化。

(5)企业管理信息化,矿山智能化。

(6)合理、充分利用资源,保持生态环境,利于可持续发展。

本项目在研究国内、国际露采装备发展总体趋势的基础上,立足于我国能源开发的重大工程背景,针对我国国内露天开采过程中急需攻克的连续化、自动化、安全、绿色生产问题,以满足工程化、产业化技术需求为目标,依托我公司已有的可调高滚筒式露天采煤机技术,重点突破大型剥离机、转载机、移动带式输送机、漏斗式卸料车等关键技术,形成首套露天煤矿综合连续开采装

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备,集剥离、开采、收集、破碎、输送于一体,满足千万吨级以上露天煤矿对综合连续开采成套装备的需求。

通过项目实施,改变传统露天采煤爆破、破碎的生产工艺,遵循节能、环保原则,大力实施数字化自动控制与远程监控,实现露天煤矿全连续安全、绿色、智能开采。填补我国在露天煤矿领域连续开采技术空白,打破国外对我国露天连续开采装备的技术垄断。具有自主知识产权,达到国际领先水平。

图4大型露天煤矿综合连续开采工艺系统及配套设备

3.装备研制的意义

3.1该项目在国内首次实现了对煤炭露采生产中共性、关键技术的突破,对经济社会发展带动作用大、影响度高。

大型露天煤矿综合连续开采技术及成套装备采用了先进集成与制造技术,增强了目前我国露天矿开采设备的研制、配套能力,为我国露采技术和工艺的科学转型、实行高度集中化开采提供了技术支持;该项目还可以带动省、市及

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