1、 国家 技术发明奖 提名公示 （ 2019 年度） 1.项目名称 6 8m 超大采高综采 关键 技术 与 装备 2.提名者及提名意见 提名者 ： 中国煤炭工业协会 提名意见 ： 我单位认真审阅了该项目推荐书及附件材料，确认全部材料真实有效，相关栏目均符合国家科学技术奖励工作办公室的填写要求。按照要求，我单位和项目完成单位都已对该项目的拟推荐情况进行了公示，公示无异议。 针对现有煤炭开采技术和装备无法高效开采 6 8m 厚煤层，晋陕蒙等大型煤炭基地这类优势资源现有开采方法造成大量资源损失的问题，由王国法等共同完成的 6 8m 超大采高综采 关键 技术 与 装备 项目 ， 发明了超大采高一次采全高
2、方法和工作面多应力场耦合围岩稳定性智能控制方法 ， 发明了支架与围岩耦合三维动态优化设计方法及超大采高液压支架，发明了变频调速的超大运量（ 6000t/h）智能刮板输送机及自适应截割高强度超大采高采煤机 。 从 根本上突破开采煤层厚度无法超过 6m的瓶颈，解决 了 6 8m煤层无法采用一次采全高综采的重大难题 ，实现 了 厚煤层开采技术重大突破。 该成果共获得发明专利 23 项，实用新型专利 32 项；发表论文 49 篇；先后获得中国煤炭工业协会科技进步一等奖 2 项，中国机械工业科学技术奖一等奖 1项，陕西省科学技术奖一等奖 1 项，中国专利优秀奖 1 项。经鉴定， 整体 成果达到国际 先进
3、 水平 ，超大采高综采方法及超大采高液压支架国际领先 。该成果已在兖矿集团、陕煤集团等 50 多个大型煤矿成功应用，取得了 重大 经济和社会效益，引领了世界综采技术发展， 为我国煤矿安全高效 开采 提供了技术和装备保障。 提名该项目为国家技术发明奖 一 等奖。 3.项目简介 该项目属于能源领域，煤炭开采与采矿机械。 晋陕蒙地区是我国优质动力煤为主的特大型煤田， 2010 年后成为我国最大的煤炭生产基地，其持续高效开发对稳定国家能源供应、保障经济社会发展具有重要意义。该地区 6 8m 的厚煤 层 预 存占比 近 30%， 2003 年之前引进国外的装备最厚只能采 5.5m， 2007年后国产化大
4、采高装备逐步提高至 6m采高，但开采工艺、技术及配套装备均遇到瓶颈，留有 2m 左右的煤无法采出，造成大量资源损失。6m 以上煤层超大采高开采面临三大难题：超大空间、超高煤壁、强扰动岩层运动导致围岩结构极易失稳，片帮和冒顶 难以控制；大尺度、高功率、强冲击工况下设备稳定性和可靠性难以保证；成套装备难以协调配套和控制。这些问题长期无法解决，国际采矿界曾普遍认为 6m 是综采一次采全高的极限采高。 为从根本上突破开采煤层厚度无法超过 6m 的瓶颈，解决 6 8m 煤层安全高效开采的重大难题，该项目在超大采高综采理论、技术和装备上开展了一系列技术创新：首创了超大采高综采工艺方法、超大采高液压支架及其
5、设计方法，发明了增容缓冲抗冲击立柱、三级协动护帮等关键元件部件；发明了超大运量智能刮板输送机及特大采高采煤机。项目形成的超大采高综采技术与装备推动我 国煤炭开采水平整体再上新台阶，为西部大型煤炭基地建设 做 出重要贡献。主要发明创新如下： 发明点 1：发明了超大采高一次采全高方法和工作面多应力场耦合围岩稳定性智能控制方法，解决了超大采高、超高煤壁、超大空间开采工艺方法和围岩稳定性控制难题，在世界上首次完成了 6-8m 煤层的超大采高综采技术实践，打破了传统开采理论认知，资源回收率提高 25%以上，取得了厚煤层开采技术的重大创新。 发明点 2：发明了支架与围岩耦合三维动态优化设计方法及超大采高液
6、压支架，创新提出了支架与围岩强度、刚度、稳定性耦合原理，发明了增容缓冲能量耗 散抗冲击立柱、三级协动护帮装置及超大流量自动补偿快速移架系统，首创超大采高液压支架群组自适应协同控制方法，解决了超大采高综采片帮冒顶及协同推进控制难题，将支护高度由不足 6m 提升到 8m 以上。 发明点 3：发明了自适应截割高强度超大采高采煤机、变频调速的超大运量（ 6000t/h）智能刮板输送机等配套装备，创新了采煤机自动截割与刮板输送机智能调速的煤流平衡控制技术，发明了高可靠性采煤机用低碳微合金化铸钢及制造工艺，发明了齿辊式大块煤连续破碎装置，解决了成套装备协调控制、瞬时大运量煤流运输及大块煤卡堵等难题，保障了
7、割 煤、运煤系统的联合畅通，运行效率提升了 30%。研制出的 8m 以上特大功率超大采高采煤机，补齐了超大采高综采国产装备短板。 围绕上述发明点共获得发明专利 23 项，实用新型专利 32 项，制定国家标准3 项，发表论文 49 篇。 2011 年起在陕煤红柳林、兖矿金鸡滩等 50 多个煤矿应用，工作面日产由不足 3 万吨提高到 6 万吨以上，创年产 1500 万吨的世界单产效率纪录，避免了近亿吨的煤炭资源损失，取得直接经济效益 210 亿元。项目引领了世界综采技术和装备发展，达到国际领先水平，产品出口到德国、俄罗斯等主要采煤国家。获得省部级一等奖 4 项， 中国专利优秀奖 1 项。 4.客观
8、评价 （ 1）论文、专著 项目第一完成人王国法撰写的“液压支架与围岩耦合关系及应用”（煤炭学报， 2015 第一期）建立了煤壁片帮的“拉裂 -滑落”力学模型，并针对煤壁片帮的两个不同阶段，采用正交分析方法揭示了不同影响因素对煤壁片帮的敏感性排序，获评中国煤炭学会“ 2014 年度影响力优秀学术论文”。 项目第一完成人王国法撰写的“超大采高工作面液压支架与围岩耦合作用关系”（煤炭学报 ,2017 年第二期）揭示了超大采高工作面顶板岩层断裂失稳形成动载矿压的 力学机理，获得 2018 年“领跑者 5000-中国精品科技期刊顶尖学术论文平台 (F5000)”提名。 （ 2）检测检验报告 项目研发的超
9、大采高液压支架、超重型智能刮板输送机和超大采高采煤机分别通过国家安全生产北京矿山支护设备检测检验中心和上海矿用设备检测检验中心安全标志定型检验，并取得煤矿安全标志。 （ 3）成果鉴定评价 2012 年 11 月 27 日，中国煤炭工业协会在北京组织专家对本项目中的“ 7m超大采高综采成套技术与装备”项目进行鉴定，鉴定意见认为：研发了 7m 厚煤层一次采全高综采方法实现了采煤工艺技术的新突破 ； 研制成功的首台套工作阻力 18800kN/7.2m 超大采高液压支架，通过 80000 次寿命试验 ， 实现液压支架技术的新突破。 ； 研制首套超大运量 SGZ1400/3 1500 中双链刮板输送机
10、； 集成创新了 7m 大采高工作面自动化智能控制系统。项目在陕煤集团红柳林煤矿进行工业性试验，设备稳定可靠，平均月产达到 109.9 万吨，达到年产 1200 万吨生产能力 ， 成果达到国际领先水平。 2013 年 12 月 20 日，中国煤炭工业协会在北京组织专家本项目中的“煤炭综采成套装备智能系统”项目进行科技成果鉴定，鉴定意见认为：研制成功国内首套 综采工作面成套装备智能化系统，是实现煤矿综采工作面智能化控制的关键技术。 首次实现液压支架围岩耦合控制和自动序列化操作，移架速度 8s/架；研制成功的刮板输送机链条张紧系统及装置，实现链条张力监测与智能化机尾伸缩自动控制。项目在陕煤集团神木红
11、柳林矿业有限公司红柳林矿 15205 超大工作面进行工业性试验，试验表明：智能系统运行稳定可靠，工作面实现减人提效，成果达到国际领先水平。 2016 年 12 月 25 日，中国煤炭工业协会在北京组织有关专家对本项目中的“ 8.2m 超大采高综采关键技术与装备研制”进行了科技成果鉴定。鉴定 意见认为：开发了超大采高液压支架智能耦合控制及群组自组织协同控制技术，研制了世界首套 ZY21000/38/82D 型超大采高液压支架，实现了液压支架对超大采高工作面强矿压围岩的有效控制 ； 研发了首套超大采高煤量自适应的智能刮板运输系统 (运量 6000t/h)，创新研制了高可靠性耐磨中部槽、 56mm、
12、 60mm 防腐千万吨级链传动系统、齿辊式大块煤连续破碎装置、带可旋转槽体的抗冲压电缆槽，解决了有不连续大块煤条件下超大采高工作面刮板运输系统的智能自适应、可靠、连续运行难题。项目在金鸡滩煤矿进行了工业性试验和应用，达 到采高 8m，日产 6.1 万吨，月产 150 万吨以上水平，取得巨大的经济和社会效益，成果达到国际领先水平。 （ 4） 企业用户评价 兖矿集团、 榆北矿业 、神华府谷能源等大型煤炭生产用户评价认为“本项目成果有效解决 6m 以上厚煤层高效开采难题，提高了生产能力和自动化水平，提升了煤炭开采效率，实现了大采高综采技术的新突破和超大采高智能化成套装备的国产化；装备性能稳定、运行可
13、靠、适应性强，自动程度高，为企业的快速发展和保证煤炭供应提供了有力的技术和装备保障，取得巨大的经济效益和社会效益。” （ 5） 获奖情况 本项目中“ 7m 超大采高综采成套技术与装备”获得 2013 年度中国煤炭工业协会科学技术奖一等奖；本项目中“适用于少人或无人工作面的采煤机自动截割控制技术研究与应用”获得 2014 年陕西省科学技术奖一等奖；本项目中“ 8.2m超大采高综采关键技术与装备研制”，获得 2017 年度中国煤炭工业协会科学技术奖一等奖；本项目中“煤矿大型高端综采成套装备及其智能制造关键技术”，获得 2018 年度中国机械工业科学技术奖一等奖；本项目中的“一种超大采高液压支架”获
14、得中 2018 年中国专利优秀奖。 5.应用情况 本项目发明 的 6 8m 超大采高综采 关键 技术 与 装备，通过自主转化实施和技术转让方式 在 天地科技股份有限公司、 西安煤矿机械有限公司 、 中煤 张家口煤矿机械有限责任公司 和 兖矿 东华重工有限公司 等实施了成果转化和产品制造。 从2011 年起，这些超大采高 综采装备 先后在陕 煤红柳林 、兖矿 金鸡滩 等矿区 50 多个煤矿应用，取得重大经济效益和社会效益。 主要应用单位 如下 ： 主要应用单位情况 表 序号 单位名称 应用的技术 应用 起止时间 单位联系人 /电话 1 天地科技股份有限公司 超大采高工作面总体配套及液压支架设计
15、2010 年 -至今 庞义辉/010-84263142 2 中煤 张家口煤矿机械有限责任公司 超重型刮板输送机设计制造 2010 年 -至今 穆润青/13932309836 3 西安煤矿机械有限公司 超大采高采煤机设计制造 2012 年 -至今 赵友军/13152082928 4 平顶山平煤机煤矿机械装备有限公司 超大采高液压支架制造 2010 年 -至今 王跃功/18613751396 5 兖矿东华重工有限公司 超大采高液压支架制造 2013 年 -至今 赵峰/13964922933 6 陕煤集团红柳林矿业有限公司 整体应用 2010 年 -至今 王兴顺/0952-8011265 7 陕西德
16、源府谷能源有限公司 整体应用 2011 年 -至今 姜举臣 / 18966989917 8 陕西未来能源化工有限公司 整体应用 2016 年 -至今 岳宁/18091986620 9 陕西陕煤陕北矿业有限公司 整体应用 2016 年 -至今 李军/13720717736 10 陕西陕煤曹家滩矿业有限公司 整体应用 2017 年 -至今 于琅/18329337724 6.主要知识产权和标准规范等目录 知识产权（标准）类别 知识产权（标准）具体 名称 国 家 （ 地 区） 授权号（标准编号） 授权（标准发布）日期 证书编号 （标准批准发布 部门 ） 权利人（标准起草单位） 发明人（标准起草人） 发
17、明专利（标准）有效状态 发明 专利 超大采高工作面多应力场耦合围岩中国 ZL201610542524.2 2018-03-06 2835923 天地科技股份有限公王国法 孟祥军 张德生 范京道 有效 稳定性智能控制方法 司 兖矿集团有限公司 任怀伟 亓玉浩 庞义辉 李政 李明忠 左金忠 张传昌 发明 专利 一种超大采高液压支架 中国 ZL200810106373.1 2010.12.8 712858 天地科技股份有限公司 王国法 曾明胜 马端志 袁晓东 张银亮 宋智鹰 牛艳奇 孟传明 有效 发明 专利 一种具有大块煤预破碎功能的过渡槽及刮板输送机 中国 ZL201510638686.1 201
18、8-06-26 中煤张家口煤矿机械有限责任公司 兖矿集团有限公司 穆润青 孟祥军 王力军 李政 张建军 王振平 王宁 张传昌 毕伟 亓玉浩 贾伟霞 谢波 高雷 邵彩虹 张得宁 孙鹭 胡南 有效 发明 专利 厚煤层阶梯式一次采全高采煤方法 中国 ZL200810105602.8 2011.06.10 787121 天地科技股份有限公司 王国法 曾明胜 马端志 袁晓东 张银亮 宋智鹰 牛艳奇 孟传明 有效 发明 专利 矿用液压支架初撑力保持系统 中国 ZL201610739256.3 2018-03-16 兖矿集团有限公司 李希勇 李伟 孟祥军 张传昌 李政 王振平 刘化立 王鹏 亓玉浩 张佃龙
19、高顺华 仙伟东 王小军 豆景乐 杨正 发明 专利 液压支架围岩耦合三维动态设计方法 中国 ZL201010231729.1 2012.10.31 1068697 天地科技股份有限公司 王国法、任怀伟 、刘俊峰 有效 发明 专利 地下开采液压支护系统的群组自组织协同控制方法 中国 ZL201310512257.0 2015.9.30 1802949 天地科技股份有限公司 王国法、任怀伟 、张德生、赵国瑞、李明忠 、文治国、侯刚 有效 发明 专利 一种带可旋转槽体的电缆槽及刮板输送机 中国 201610095007.5 2018-06-26 1802949 中煤张家口煤矿机械有限责任公司 兖矿集团
20、有限公司 李希勇 孟祥军 张传昌 范涛 李政 刘坤 王振平 贺晓春 王志祎 亓玉浩 闫志勇 刘壮 赵小东 王建民 杨雪峰 张德庆 廖武江 有效 发明 专利 基于支架与围岩耦合关系的支架适应性评价方法 中国 ZL201410453597.5 2017.03.29 2429504 天地科技股份有限公司 王国法 庞义辉 傅京昱 侯刚 任怀伟 刘俊峰 李占平 张金虎 有效 发明 专利 一种采煤机摇臂轴承组冷却润滑系统 中国 ZL201610709203.7 2018-05-04 2910435 西安煤矿机械有限公司 赵友军 豆斌 赵书斐 梁茂昭 郑晓春 宋晓军 姜述栋 李钰 田鹏涛 有效 7.主要完成人情况 姓 名 王国法 性别 男 排 名 1 国 籍 中国 出生年月 1960年 8月 出 生 地 山东文登 民 族 汉族 工作单位 天地科技股份有限公司 行政职务 首席科学家 二级单位 天地科技股份有
