1、实施科技兴矿战略 大力推进科技创新2011 年度科技创新成果集国投煤炭郑州能源开发有限公司2012 年 2 月前 言创新是以新思维、新发明和新描述为特征的一种概念化过程。起源于拉丁语，它原意有三层含义：第一，更新；第二，创造新的东西；第三，改变。创新的过程，既是一个思想不断解放、知识不断更新、视野不断开阔的过程，更是一个敢于大胆质疑、善于剖析自我、乐于追求进步的过程。从国家层面来看，创新是一个民族进步的灵魂，是一个国家兴旺发达的不竭动力。具体到企业而言，创新是推进科学发展的不竭动力，是提高经营管理水平的强大思想武器，是构建和谐矿区的必由之路。 2010 至 2011 年，不过两年时间，创新的氛
2、围已然形成、机制渐趋顺畅、成果日益丰富。 创新已经深深根植于公司每个员工心中。无数个创新点子、170 项创新成果、10 多名科技创新发明先进个人，充分证明了创新的强大生命力，充分证明了“激 发员工潜力” 的正确性，充分证明了领导班子卓越的经营头脑。领导的重视、干部的倡导、群众的参与，为创新开辟了绿色通道。“只要不 违背煤矿安全规程，都可以大胆地试，大胆地创，青年工程技术人员要敢于质疑！领导干部要大力支持并亲自参与进来！”“你不要想着你的想法就是唯一正确的想法！”言犹在耳，当前，我们已经尝到了管理 创新带来的实惠，看到了实实在在的成效，科技创新的各种成果正在为职工群众创造更加安全、日益和谐的生产
3、作业环境。每个人既是“ 两个创新”的参与者，更是创新成果的受益者。开展“两个创 新” 工作，项目不在于大小，关键是创新意识要强，创新思路要具体，创新效果要好。有了创新，我们想不到的事情变成了现实；有了创新，别人搞不成的事情，在我们企业就成功了。因此，唯有坚持不懈地创新，我们的企业才会发展，我们的社会才会进步，我们民族才会强盛。目 录 一、采煤工艺改革与创新二、掘进工艺改革与创新三、掘进、巷修支护改革与创新四、机电技术创新及应用五、运输系统创新应用六、通风系统新技术应用、七、监控系统改造八、生产辅助的研制应用九、标准化取得成效十、生活辅助改造及新技术引用十一、发明成果申报专利项目十二、积极推动企
4、校联姻，不断加强研发能力十三、发明专利申请明细表一、采煤工艺改革与创新1、三软煤层整体顶梁组合悬移液压支架工艺的改革（见图 1）2010 年 6 月，在 11111 采煤工作面安装整体顶梁组合悬移液压支架 140 架，替换原使用的单体液压柱和 型钢梁支护形式，从安装、调试到使用一次成功。图 1 此项工艺的革新，在公司采煤史上具有划时代的意义，是一次重大的采煤工艺变革和创新，为公司的安全生产奠定了良好的基础，为下一步全面推行悬移液压支架提供了很好的经验。2011 年 3 月，在 13031 工作面安装第二个整体顶梁组合悬移液压支架工作面，共安装 75 架。（见图 2）图 2整体顶梁组合悬移液压支
5、架与“单体柱+ 型梁 ”相比的优点：稳定性好。由于工作面支架通过托梁系统连为一个整体，使得支架稳定性明显增强，安全性极大提高；护顶面积大。标准顶梁规格为宽 0.96m、长 2.4m 的整体箱式结构，护顶面 积可达 95%以上，由于对顶板实现 了全封闭管理，所以在破碎顶板工作面不会出现漏顶现象，消除了顶板掉矸的不安全隐患，支护效果良好；所有支柱均吊在顶梁上，消除了支柱倒翻伤人的不安全隐患；工人操作舒适，视线好，有利于安全作业；移架工序简单、速度快，减轻了工人劳动强度；液压系统实现闭路循环，减少了乳化油的消耗，工人不湿衣服，作业环境得到改善；椽子、荆芭、坑木的使用量大大减少，降低吨煤成本；工作面煤
6、炭回收率提高，延长了矿井服务年限。2、“三软”煤层机采悬移液压支架的革新与研究（见图 3）2011 年 7 月 1 日，在 15031 工作面安装了 ZH2000/16/24Z 机采整体顶梁组合悬移液压支架 110 架，并安装了 MG160/375-W 型液压牵引采煤机一台；工作面煤壁侧使用 SGZ-630/180 中双链刮板输送机运煤，工作面老塘侧使用 SGZ-630/150C 边 双链刮板输送机运煤，总运输能力 670t/h，一次试机成功。这在公司采煤史上，又是一次重大变革，历经 多年的手镐落煤工艺改为机采工艺。15031 采煤工作面位于 15 采区西翼，走向长 950-1000 m，倾向
7、长 82-100 m，可采储量 64.45 万吨。属典型“三软” 构造煤层，在生产过程中，存在机采工艺不熟悉、煤壁片帮、 悬移支架架设不合理等问题。公司总经理组织有关人员深入现场，反复开会讨论，针对以上问题摸索出了一系列有效的办法：针对底板软、推进过程中支架钻地，导致采高不够的问题，采取支柱下部加垫柱鞋、移架过程中顶梁前端加打单体柱的措施，提高支架高度；针对煤壁松软易片帮的问题，采取煤壁注水、打设木锚杆、带压移架等措施，保证了煤壁的稳定；将进刀方式由端头直接推入式进刀改为中部斜切进刀割煤，解决了端头挖窝影响正常循环的问题；根据现场条件及煤层较厚的实际情况，优化劳动组织和作业方式，保证了正常作业
8、循环，提高了采面回采率。经过实践，摸索出了一套可行的采煤工艺流程：注水打木锚杆中部斜切进刀割煤伸出伸缩梁护顶移前后两部刮板输送机移架放顶煤推托梁清理浮煤，完成一个循环。此项工艺的推广应用大大降低了工人的劳动强度，也对“三软 ”构造煤层采用整体顶梁机采工作面的推广应用积累了宝贵的经验，对我公司的采煤生产工艺改造具有跨时代的意义。图 33、“三软” 煤层复采工作面研究与实践12042 复采工作面布置在 12041 采空区内，位于 12 轨道巷以西。工作面走向长 180m，倾向长 80m，采用“单 体柱+ 型梁”支护。工作面于 2011 年 3 月底贯通形成，可采储量 15 万吨，2011 年 5月
9、开始回采，截止 2012 年 1 月，生产原煤 13.4 万吨，按 600 元/吨，产生效益 8040 万元。为切实履行好“技术部 门保障安全” 的职责，生产技术部收集了大量地质资料，根据 12041、12051 采煤工作面探煤数据，分析煤层赋存情况，进行复采设计，确定了合理的支护形式，在掘进和正常回采期间，加强现场 管理，保证了正常回采。巷道掘进过程中严格按照有关规定进行探放水，回采过程中加强对工程质量的管理，工作面严禁超高采煤，严 格沿煤底推采，支柱加穿柱鞋，防止支柱下钻，加强工作面两端头、上下出口和两巷超前维护，确保安全出口畅通，依据现场变化及时提出有针对性的措施。此项工艺的实践，解决了
10、复采过程中顶板破碎、老空水防治难度大等问题，保 证了采煤工作面的安全生产，获得了许多宝贵经验和技术资料，可 对类似条件下的煤炭资源回收提供可靠的参考依据。目前，已探明可复采煤储量在 268 万吨，将有效延长矿井服务年限。二、掘进工艺改革与创新。2011 年 10 月 1 日，在东皮带尾掘进成功安装了一部 EBZ100E悬臂式掘进机。（见图 4）悬臂式掘进机由截割部、铲板部、第一运输机、本体部、后支承部、电器系 统、液 压系 统、水系 统组成，能够实现连续切割、装载、运输作业。东 皮带掘进方案是沿老空掘进，工字钢体型巷道。经过几个月的实践运行，形成了科学合理的掘进工艺流程和老空掘巷的经验。其掘进
11、工艺流程为：机械掘进架顶梁伸前探梁清理巷道浮渣清理柱窝站棚腿打帮顶进入下一循环。现掘进工艺一个循环作业时间大约 1.5 小时。此项工艺的推行和实践，提高了作业循环的效率减轻了工人劳动强度，增加了现场作业环境的安全性。掘进工作面实现了机械化，是公司掘进工艺改革的一座里程碑。图 4三、掘进、巷修支护改革与创新1、安全装备系列化。（见图 5）为了保证井下掘进工作面、巷修地点的安全生产，尤其在掘进工作面倾斜巷道与巷道维修地点施工安全。根据现场安全生产需要，采用 1000mm80mm 扁 铁，根据棚距，利用螺丝将其固定，将工字钢棚连接到一起，增强巷道支护强度及抗灾能力。在井下各掘进巷修地点投入使用后有效
12、地防止了塌棚、冒顶事故。超前支护原采用的铁钎椽不能有效防止顶板冒落和新修地点稳定性，且操作繁琐，现在采用前探梁进行超前支护，可有效防止倒棚和冒顶事故。为加强扩修地点的超前支护，以前采用单根液压支柱对单棚工字钢梁进行支护，支柱支护容易松动，且稳定性不好，现改用 型梁配三根液压支柱（简称一梁三柱）进行超前支护，增加了超前支护的稳定性，防止了扩修时发生冒顶事故。目前在我们已经形成完善的掘进、巷修安全措施装备系列：(1)掘进 巷道安全 设施系列化包括：施工时煤层注水、超前支护使用前探梁支护护顶、支护棚梁腿用连锁片连成整体、在掘进巷道远端进行加固防止巷道变形。(2)维修巷道安全设施系列化包含：维修巷道前
13、 5 米采用“单体柱+型梁”加固、巷道支护顶部使用前探梁支护护顶、 维修后支护棚梁腿用连锁片连成整体，远端用工字钢进行加固和煤层注水。实现维修、掘进作业的一体化进程，解决了维修、掘进施工地点的防冒顶、塌棚事故和维修后巷道变形快的问题，加强了支护的整体稳定性延长了维修周期。同时也使职工的作业环境得到了改善。此项措施的执行和推广应用，有效地保障了掘进和维修工作地点的安全，实现了人、机、环境的有效结合，为安全生产奠定了良好的基础。图 52、支护材料改革。（ 见图 6）矿井原采用的荆笆支护形式，由于井下潮气大、不耐腐蚀，一年时间就出现大部分烂帮、烂顶。使用不燃性编织网替代原有的荆笆后，它耐腐蚀、可重复
14、利用。减少了材料消耗，降低了生产成本。粗椽杆代替细椽杆，增加了支撑强度，可重复利用，降低了材料消耗，节省了成本。利用废钢丝绳、 废槽子、 废油桶等制作铁椽杆和铁背板，增加支护的材料的可利用，降低生产成本的消耗。图 6四、机电技术创新及应用1、主井减速器改造（见图 7）2011 年 2 月，由于煤矿主井原使用的减速机属于仿苏联卧式减速机，是洛阳矿山机械厂七十年代产品，设备陈旧老化，体积过大、噪音大、此设备 服务年限过长，维修量大， 维修 费用高，该设备传动部位属于滑动轴承，在运行时容易产生高温，一到夏季更是难以控制，为控制减速机超温，采用 4 台空调对减速机实行降温，严重影响着提升设备的安全运行
15、。确定方案后改造为 XK-30 型行星减速器，该减速器是目前我国新型减速器，体积小，噪音小、 结 构简单、维修量小、效率高，使用和维护保养方便快捷。图 72、中央变电所高压开关柜升级改造（见图 8）煤矿井下中央变电所原使用 KYG 系列的矿用一般型高压开关柜，这种高压开关柜不符合矿井应用条件，其防潮性能差，容易造成漏电、相间放电事故，不能实现井下供电分列运行。2011 年 2 月，公司决定对井下中央变电所高压开关柜进行升级改造，采用 PJG49-630/10Y 型高爆开关进行代替，提出主线及联络高爆开关专项设计，并安装高爆开关定位闭锁装置，实现变电所高压设备的电器和机械双向闭锁，同时对高爆开关
16、进行优化，在不增加硐室面积情况下，顺利完成升级改造，实现了矿井双回路的闭锁及井下供电的分列运行，保证了供电的可靠性、稳定性，为企业安全生产提供了有力的保证。图 83.高效节能压风机应用（见图 9）原来两台 4L-20/8 活塞式空气压缩机，使用年限长，耗能高，效率低。为满足井下安全生产和安全避险“ 六大系统” 建设的需要，新引进应用一台 SCR-270型和两台 JN200-8 型双螺杆空气压缩机，不仅满足安全生产需要和“六大系 统” 建设的要求，而且履行了中央企业节能减排的责任。图 93、梭车软启动开关改造（ 见图 10）2011 年 5 月，矿井在西轨道和 15 轨道安装两部无级绳牵引梭车，
17、运 输距离分别为 1100 米和 780 米。巷道起伏变化非常大，梭车运行在半坡启动时容易造成矿车掉道很不安全。通过多次实验，对 原有软启动开关进行改造，完成了西轨道梭车和 15 轨道梭车软启动改造。此项技术改造的成功应用，既保证梭车平稳启动，又降低启动时大电流对电网的冲击。实现了梭车的安全运行，同时为类似设备的改造奠定了良好的基础。图 105、采煤工作面运输机信号系 统创新（见图 11）为保障机采工作面的设备运行安全，提高机采工作面作业环境的安全性，在 15031 煤墙侧及采煤工作面中间安装一套开机信号报警系统。由于机采工作面设备集中噪声大，技术人员和厂家结合，开发出刮板输送机开机报警信号，
18、在运输机开机时，发出“溜子启动 ，注意安全 ”的语音警示信号，提醒作 业地点的人员，避免了刮板输送机伤人。图 116、MZK2L-F/S 型载波信号装置应用（见图 12）此种信号装置安装在采区前后机真空启动器内，解决了刮板输送机长距离运输机头、机尾信号传输难的问题，改变了利用信号电缆连接传送信号的传统方式，利用载波信号避免了信号线传输距离远、费用高，维护量大的问题，实现了可靠安全运行。图 126、水位自动报警系统应 用（见图 13）为便于司泵工及时开停水泵，不至于造成水漫和水资源的白白浪费，利用电 接触点水位限制装置，当水位高于设定水位时接点接通，声光信号发出报警声，提醒司泵工及时的开停水泵，
19、避免水漫现象。利用此原理技术人员还研制应用了中央变电所、地面供水塔水位报警仪。图 13五、运输系统创新应用煤矿井下主运输轨道巷，变坡点多，调度绞车安装台数多，运输效率低。使用过程中易发生矿车跑车、溜车、摘挂钩等事故。我们积极推广使用无极绳连续牵引梭车。2011 年 4 月和 9 月，矿井分别在西轨道巷和 15 轨道巷各安装一部 SQ-80/75B 型梭车。（ 见图 14）1、 无极绳连续牵引车（简称：梭车）应用这是煤矿井下巷道以钢丝绳牵引的一种普通轨道运输设备，它具有以下优点：可靠性高，操作简单；一机多能，用途广；布置灵活，适应性强；可实现巷道水平转弯运输；配置灵活，便捷安装；容绳量大，运行费
20、用低；连续运输、安全高效等。使用后减少了人力倒车次数，减轻了作业人员的劳动强度；大大降低了管理人员的管理难度，以及设备使用的事故率，从而提高了安全系数。（图 14）2、皮带机集中控制系统应用实践（见图 15）为了进一步提高公司装备自动化水平，我们在 15 采区设计安装了一套 KJ329 型带式输送机集中控制系 统。自动化控制技术是现代工业自动化技术的研究开发和应用热点之一，由数字计算机和通信能力的现场仪表与执行器件连接成网络系统，按公开、规范的通信 协议，在 现场与上位机网络之间实现数据传输和信息交换，是传统的控制系统在结构和功能上的重大变革。皮带机集中控制系统在国内目前属于先进技术，可以远距
21、离调控多部设备的运转，不但避免了皮带机空转的情况，而且省去许多固定岗位，节约了能源、降低了生产成本，有着很大的发展空间和前景。图 153、架空乘人装置应用（见图 16）为体现公司“以人为本 ”的管理理念， 缓解职工上、下班的劳动强度，在 15 轨道安装一部 RJKY4524/552 型架空乘人装置。煤矿可摘挂抱索器架空乘人装置（简称猴车）是一种新型的矿井斜巷或平巷人员运送设备。该装置主要由驱动部分、尾轮部分、张紧部分及电控系统组成，具有运行安全可靠、人员上下方便、随到随行、不需等待、一次性投入低、动力消耗小、操作简单、便于维护、工作人 员少和运送效率高等特点。同时猴车不影响轨道梭车运输，节 省
22、了专用猴车巷道的开拓和维护费用。图 164、斜巷原煤运输系统安全防护完善。（见图 17）斜巷皮带运输过程中，由于装载不稳，大碴块容易滚落。在斜巷皮带行人通道侧安装 1.2 米0.6 米的钢丝网，有效地防止大碴块在斜巷的滚落，安全可靠，确保了人的安全环境。图 175、斜巷挡车装置系列化的设计应用(见图 18) 为完善井下轨道斜巷运输安全，运输队职工自主设计应用了一系列防跑车措施，如斜坡挡车栏、门型挡车杠、气动挡车器、梭车防跳绳装置等。六、通风系统新技术应用1、气动风门改造及应用（见图 19）通风是矿井安全生产的重中之重，风门在通风系统中起着决定性的作用。风门形式有单扇、双扇两种。全部靠人力开闭风
23、门、机械式联锁，存在的问题如下：风门开关时不能自动关闭，人为控制不到位甚至会造成风流短路，给 安全生产带来不安全的因素。风门联锁靠机械式滑轮、钢丝绳、重锤来调整，除联锁钢丝绳的长度不好掌握外，如果磨损严重，容易造成断绳，重锤不能落地等现象，使 风门不能正常可靠运行通风。弯曲段风门联锁困难。运输物料时开关风门易造成挤伤事故。针对以上问题：采用 KXJ127 型气动式本安型风门代替原有风门，对北轨道、西一联巷、15 轨道口、副井底 25车坡五处风门进行改造。实现了风门自动控制，推车行人自行开启方便，无人职守，大大提高了风门的安全可靠性。图 192、为保证掘进工作面的供风量，防止局部瓦斯超限，自行设
24、计了新型风筒防漏风工艺和局部通风设施。（见图 20）图 203、为确保主扇风机的安全可靠运行，提高工作效率，在主扇风机上安装了 BESTUBE-R 型自动注油器，实现定时、定压、定量的对风机轴承的注油，保证了注油质量。（见图 21）图 214、为改善回风巷的空气质量，减少煤尘的飞扬，在采区顺槽和皮带集中转载点，安装了自行设计的捕尘网。（见图 22）图 22七、监控系统改造1、为解决我矿长期以来定点监控的弊端，减少监控探头的安装数量和维护量，采用海康威视全方位和 KBA167A 型高清视频探头，实时监控工业广场和 15031 机采工作面情况。（见图 23）图 232、为积极推进百分考核制，使考核
25、指标量化细化，落实到位，真正形成“千斤重担大家挑，人人肩上有指标”的工作热潮，利用电子称技术对各生产区队进行目标考核。（见图 24）图 24八、生产辅助的研制应用1、为提高采煤机的装煤效果，减少工作面的浮煤飞扬，避免煤矸石和木锚杆伤人，自主研发应用弧形挡煤板。（见图 25）图 252、废物利用：采用井下废旧皮带制作可移动台阶、小电缆钩、不燃性材料支护、设备管理牌板等一系列亮点小工程。（见图 26）图 263、矿井废水净化系统应用和井下水文观测孔水利用。（见图 27）为节省水资源，减少浪费，矿井废水排入地面经沉淀过滤再进行水处理系统，达到饮用水标准，供井下各地点饮用；并利用 16 采区水文观测孔
26、的水供 15031 机采工作面降尘用。图 27 4、自制拔轮器。（ 见图 28）由于一些作业地点受空间和环境的影响，自主研制了简易拔轮器。主要有工字钢底梁，“ 手臂”、千斤顶、调整装置组成。通过近年来的现场使用和不断改进，各项性能得到不断提高，拔轮器的应用范围也越来越广，维修各类电机，拔去各类“ 轴轮”等。目前的“拔轮器 ”增加了千斤 顶固定装置， 宽、高度调整装置，可以更加方便安全的操作，也可以根据施工对象不同，选择不同吨位的千斤顶。图 28九、标准化取得成效1、通过设计制作应用悬空电缆走廊，不仅可节约高压电缆的长度，降低电缆的腐蚀，又美化了矿区环境，保证井下供电的安全性、可靠性。（见图 2
27、9）图 292、地面变电所门口利用废弃花纹钢板，设计制作了梯子式踏步，防止雨雪天气行人滑倒，美观实用。（见图 30）图 303、为保证对测算巷道风量的准确性和美观，对测风站进行改造并宣传企业文化。（见图 31）图 314、为加强安全文化建设，使广大干部职工在日常生活工作中潜移默化，提高安全文化素质。在井下风筒、井下挡车栏上制作安全标语和在巷道两旁制作和悬挂安全标语等各种形式的企业安全文化宣传。（见图 32）营造了浓郁的安全文化氛围，提高了职工的安全综合素质，推进了员工由“要我安全 ”向 “我要安全”的转变，体 现了以人为本的安全管理理念，夯实了安全管理基础。图 325、井下设施数字化管理。（见
28、图 33）各单位紧紧围绕“规范管理年 ”主题活动， 对井下机电设备、工字钢、管路等 设备物资，实行挂牌或喷号，在管理牌板上标明名称、型号、数量、电压 等级、 责任 单位、包机人、使用地点等内容，明确了责任人，使井下使用的机电设备、“ 五小电器”、管路阀门及三铁管理更加清晰明了。通过 井下数字化管理，提高相关人员管理意识，对井下出现的隐患能迅速查找并落实到位，可对井下物资快速进行调配，提高了物资使用效率，避免了人力浪费和管理不规范的现象，管理迈入精细化、科学化的轨道。图 33十、生活辅助改造及新技术引用1、由于矿井饮用水中有机物超标，水质较硬。若长期饮用，易得结石病，影响职工的身体健康。引进一套 1000L/H 去离子纯水设备。（见图 34）通过反渗透将预处理原水制成高品质纯水，达到国家饮用水标准。
