一种特厚煤层综放开采多级破碎系统的制作方法

本发明属于煤矿特厚煤层综放开采，具体涉及一种特厚煤层综放开采多级破碎系统，适用于10m以上特厚煤层综放开采，可有效解决大块煤矸在刮板运输系统内煤流转向关键位置易出现卡堵、淤滞等工程难题，并且能够实现煤矸物料的高效分级破碎，出料粒度精准可控，既可显著提升煤炭连续稳定运输效率，又能有效优化原煤整体品质。

背景技术：

1、综放开采凭借生产布局集中、产能效益突出、对煤层厚度波动适应性强等显著优势，已成为10m以上特厚煤层开采的主流工艺。当前我国已建成多个千万吨级特厚煤层综放工作面，显著提升了特厚煤层的开采效率与资源回收率。在特厚煤层综放开采工程实践中，以榆神矿区为代表的特厚坚硬煤层开采难题尤为突出：顶煤完整性强、采空区悬顶距离大、垮落块度大、整体冒放性差，大块煤矸采出率较多。大块煤矸随刮板输送机转运时，极易在煤流转向、爬坡等关键运输节点发生卡堵、滞料现象，同时出料粒度级配差异悬殊，现有破碎工艺与装备仍存在明显技术短板，具体表现为：

2、1、现有10m以上特厚煤层开采中，依靠采煤机螺旋滚筒+单一锤式破碎机难以实现煤炭全部有效破碎，大块煤矸涌入运输系统，在刮板链带动下易在煤流转向关键位置发生卡堵、淤滞，需依赖人工破碎疏通作业，作业强度大，易因操作失误诱发安全隐患。

3、2、现有破碎装置缺少煤矸块度实时监测措施，且终端出料粒度差异悬殊，现有智能化技术未形成多级破碎专用感知与自适应调控体系，无法实现破碎参数动态匹配，极易将大块煤矸运输至煤仓，严重影响煤炭销售品质。

4、3、现有煤层开始破碎技术中，相关技术方案多聚焦于单一破碎环节，如部分专利提出的设置有预破碎装置的运输机，并未形成多级协同破碎体系；部分工作面采用液压破碎装置对溜槽内的大块矸石进行破碎，但需停机使用，无法解决运输过程中的大块形成问题。

5、此外，现有技术未从全流程考虑破碎装置的匹配，无法满足特厚煤层安全、高效、高回收率的开采需求。目前，虽有相关技术项目攻克复杂煤层开采难题，构建智能开采成套技术体系，但未针对特厚煤层综放开采的多级破碎形成专属解决方案，相关技术成果难以直接适配。

6、因此，研发一种兼顾破碎充分性、高效性、协同性、智能性的特厚煤层综放开采多级破碎系统，解决上述技术瓶颈，优化破碎工艺与煤炭开采设备协同模式，对于推动特厚煤层综放开采技术升级，提升资源开采安全性、煤炭运输系统的连续性及煤炭产品品质，具有重要的现实意义和应用价值。

技术实现思路

1、本发明的目的是提供一种特厚煤层综放开采多级破碎系统，解决大块煤在各运输关键节点的拥堵，提升开采效率、作业安全性，确保出料粒度的可控，同时降低人工劳动强度，提升煤炭产品品质。

2、本发明的技术方案是：一种特厚煤层综放开采多级破碎系统，其特征在于：包括前端破碎装置、前部运输机预破碎装置、后部运输机预破碎装置、转载机一级预破碎装置、转载机二级预破碎装置、转载机及时破碎装置ⅰ、转载机及时破碎装置ⅱ、终端筛分破碎装置、智能管控单元，各破碎装置均由智能管控单元协同联动控制，构建成“前端破碎—运输机预破碎—转载机分级破碎—终端筛分破碎”多级破碎系统，适用于10m以上特厚煤层综放开采全流程破碎作业；

3、所述前部运输机预破碎装置布设于前部运输机过渡槽位置，后部运输机预破碎装置布设于后部运输机过渡槽位置，转载机一级预破碎装置布设于前部运输机机头与后部运输机机头之间的转载机运输通道上，转载机二级预破碎装置 布设于转载机入料槽前端，转载机及时破碎装置ⅰ设于转载机铰接槽后端，转载机及时破碎装置ⅱ布设于转载机机头末端，终端筛分破碎装置布设在工作面皮带与主运皮带交汇处。

4、进一步，所述前端破碎装置包括左截割滚筒、右截割滚筒、预破碎装置；所述左截割滚筒、右截割滚筒均设有压力传感器，用于实时监测截割煤壁过程中的应力变化，并将监测数据实时上传至智能管控单元，由智能管控单元动态调控预破碎装置的运行参数。

5、进一步，所述预破碎装置、前部运输机预破碎装置、后部运输机预破碎装置、转载机二级预破碎装置均采用滚筒式截齿直驱结构；所述转载机一级预破碎装置、转载机及时破碎装置ⅰ均采用锤式破碎结构；所述转载机及时破碎装置采用双螺旋齿辊破碎结构；所述终端筛分破碎装置采用多截齿螺旋结构；各破碎装置的额定功率、结构尺寸均可根据煤层赋存条件选配，各破碎装置的破碎速度、作业时过煤空间均可依据终端出料粒度需求调节。

6、进一步，所述终端筛分破碎装置配置有ai视觉传感器和粉尘收集装置；所述ai视觉传感器用于在线监测破碎后煤块粒度分布，实时反馈煤炭破碎效果，煤炭块度智能识别准确率不低于90%；所述粉尘收集装置用于收集破碎作业过程中产生的煤尘，实现抑尘环保作业。

7、进一步，所述智能管控单元包括数据采集模块、数据分析模块、指令下发模块以及预警模块；所述数据采集模块通过ai 视觉传感器采集主运皮带的煤块状态，利用布设于各破碎装置的传感器检测各设备的运行参数，数据采集频率为1～2 次/秒，历史数据存储留存时长不低于1年；所述数据分析模块基于大数据算法对采集到的各类数据进行运算分析，输出最优控制参数；所述指令下发模块向各级破碎装置下发相应调控指令，完成对各破碎作业参数的自适应调控；所述预警模块可对设备故障、破碎粒度不达标等异常工况进行实时预警提示。

8、进一步，所述滚筒式截齿直驱结构有效长度为1000～1800mm，根据运输机、转载机槽宽选配，滚筒外壁均匀布设耐磨齿座a，齿座高度30～50mm，相邻齿座间距80～100mm。

9、进一步，所述智能管控单元具备远程集中控制功能，操作人员可通过地面控制中心或井下巷道集控站，实现对整套多级破碎系统的远程监控与作业操控。

10、进一步，所述采煤机预破碎装置、前部运输机预破碎装置、后部运输机预破碎装置、转载机一级预破碎装置、转载机二级预破碎装置、转载机及时破碎装置ⅰ、转载机及时破碎装置ⅱ及终端筛分破碎装置均配套设置速度传感器、行程传感器，用于实时监测各破碎执行部件的转速、作业空间参数，并将数据及时传输到数据采集模块。

11、更进一步，一种特厚煤层综放开采多级破碎系统作业工艺流程依次包含前端采煤机破碎作业、运输机预破碎作业、转载机分级破碎作业、终端筛分破碎作业、多装置协同调控、故障应急处理、设备维护七大工序环节，可实现特厚煤层从原始赋存状态至煤仓转运的全流程分级精准破碎，破碎后煤块最大粒径控制在≤50mm。

12、本发明具有的优点是：一种特厚煤层综放开采多级破碎系统，通过构建前端破碎—运输机预破碎—转载机分级预破碎—终端筛分破碎多级破碎体系，实现煤炭从赋存状态到煤仓的全流程精准破碎，解决顶煤破碎不充分、冒放性差、大块卡料、协同性差及粒度级配差异悬殊，提升开采效率、作业安全性，降低设备能耗和人工劳动强度，适配不同硬度、不同厚度的特厚煤层综放开采需求，具备较强的普适性和推广价值。

13、下面结合附图和具体实施方式对本发明的技术方案进行详细说明。

1.一种特厚煤层综放开采多级破碎系统，其特征在于：包括前端破碎装置（1）、前部运输机预破碎装置（2）、后部运输机预破碎装置（3）、转载机一级预破碎装置（4）、转载机二级预破碎装置（5）、转载机及时破碎装置ⅰ（6）、转载机及时破碎装置ⅱ（7）、终端筛分破碎装置（8）、智能管控单元（9），

2.根据权利要求1所述的特厚煤层综放开采多级破碎装置，其特征在于：

3.根据权利要求1所述的特厚煤层综放开采多级破碎装置，其特征在于：

4.根据权利要求1所述的特厚煤层综放开采多级破碎装置，其特征在于：所述终端筛分破碎装置（8）配置有ai视觉传感器（801）和粉尘收集装置（802）；所述ai视觉传感器（801）用于在线监测破碎后煤块粒度分布，实时反馈煤炭破碎效果，煤炭块度智能识别准确率不低于90%；所述粉尘收集装置（802）用于收集破碎作业过程中产生的煤尘，实现抑尘环保作业。

5.根据权利要求1所述的特厚煤层综放开采多级破碎装置，其特征在于：

6.根据权利要求1所述的特厚煤层综放开采多级破碎装置，其特征在于：所述滚筒式截齿直驱结构（1001）有效长度为1000～1800mm，根据运输机、转载机槽宽选配，滚筒外壁均匀布设耐磨齿座a，齿座高度30～50mm，相邻齿座间距80～100mm。

7.根据权利要求 1 所述的一种特厚煤层综放开采多级破碎系统，其特征在于：所述智能管控单元（9）具备远程集中控制功能，操作人员可通过地面控制中心或井下巷道集控站，实现对整套多级破碎系统的远程监控与作业操控。

8.根据权利要求 1 所述的一种特厚煤层综放开采多级破碎系统，其特征在于：所述采煤机预破碎装置（103）、前部运输机预破碎装置（2）、后部运输机预破碎装置（3）、转载机一级预破碎装置（4）、转载机二级预破碎装置（5）、转载机及时破碎装置ⅰ（6）、转载机及时破碎装置ⅱ（7）及终端筛分破碎装置（8）均配套设置速度传感器、行程传感器，用于实时监测各破碎执行部件的转速、作业空间参数，并将数据及时传输到数据采集模块（901）。

9.根据权利要求1～8任一项所述的一种特厚煤层综放开采多级破碎系统，其特征在于：该系统作业工艺流程依次包含前端采煤机破碎作业、运输机预破碎作业、转载机分级破碎作业、终端筛分破碎作业、多装置协同调控、故障应急处理、设备维护七大工序环节，可实现特厚煤层从原始赋存状态至煤仓转运的全流程分级精准破碎，破碎后煤块最大粒径控制在≤50mm。