【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于大型露天煤矿开采领域，涉及大型露天煤矿全连续表土剥离和煤炭开采一体化系统及应用方法。
技术介绍
1、露天煤矿开采具备生产能力大、劳动生产率高和资源采出率高等诸多优点，露天煤矿开采将是我国未来煤炭开采的主要方式之一。我国露天煤矿表土剥离工艺普遍使用挖掘机+卡车运输间断生产工艺，其中表土转运环节成本占开采成本60％-70％，存在剥离剥离量大、运输距离远、运输成本高及施工人员多等缺点，煤炭开采工艺普遍使用电铲+卡车运输间断生产工艺，同样存在采煤量大、运输成本高及施工人员多等缺点。通过上述表土剥离工艺和煤炭开采工艺不难看出，该套施工工艺方法还存在大型运输卡车道路建设问题，随着采煤推进，定期需对运输路线进行更改，存在道路建设成本高、运输路线不固定，司机人员容易疲劳驾驶，存在安全隐患，还存在电铲/挖掘机与卡车之间匹配不及时，存在设备冗余、闲置等问题。
技术实现思路
1、针对现有技术中存在的不足，本专利技术的目的在于，提供一种露天煤矿全连续表土剥离和煤炭开采一体化系统及方法，解决露天煤矿表土剥离、转运及煤炭开采、运输存在设备种类多、间断生产不连续、现役设功能单一、开采运输成本高、施工人员数量多及安全性差等问题。
2、为了解决上述技术问题，本专利技术采用如下技术方案予以实现：
3、露天煤矿全连续表土剥离和煤炭开采一体化系统，该系统能将露天煤矿待剥离表土和待开采煤层同步分别挖掘、转运至内排土场和储煤运输系统，实现一体化开采系统的绿色、高效施工作业；包括剥采一体机
4、所述剥采一体机能在采煤工作面同步分别挖掘待剥离表土和待开采煤层；双皮带转载机连于剥采一体机后方并跨骑设于转运系统上，以分别将表土和煤转运至转运系统；转运系统的转运排土通道连至排土机，排土机置于内排土场顶部，以将表土转运至内排土场；转运系统的转运煤通道通过混凝土预制拱通道连至破碎站，破碎站连有储煤仓皮带和储煤仓，以将煤破碎后转运至储煤仓皮带和储煤仓。
5、本专利技术还包括如下技术特征：
6、具体的，所述剥采一体机包括剥离截割滚筒、剥离大臂、剥离俯仰油缸、剥离转载台、剥离前铲板、表土转运皮带、剥离驾驶台、采煤截割滚筒、采煤大臂、采煤俯仰油缸、采煤转载台、采煤前铲板、采煤驾驶台、采煤转运皮带、驱动底盘、电机泵组和液压油箱；
7、所述剥离截割滚筒连在剥离大臂前端；剥离大臂后端与剥离转载台前端铰接，剥离俯仰油缸分别连于剥离大臂和剥离转载台顶部以实现剥离大臂的俯仰，完成岩石和土壤的切割作业；剥离前铲板位于剥离大臂下方，剥离前铲板后端连至剥离转载台内，并与剥离转载台内的表土转运皮带相连；所述剥离转载台下方为采煤转载台，剥离驾驶台和采煤驾驶台分布设于采煤转载台两侧；
8、所述采煤截割滚筒连在采煤大臂前端；采煤大臂后端与剥离转载台前端铰接，采煤俯仰油缸分别连于采煤大臂和剥离转载台侧部以实现采煤大臂的俯仰，完成煤层的切割作业；采煤前铲板位于采煤大臂下方，采煤前铲板后端连至采煤转载台内，并与采煤转载台内的采煤转运皮带相连；所述采煤转载台下方为驱动底盘；所述电机泵组和液压油箱设于剥离转载台顶部。
9、具体的，所述剥离截割滚筒和采煤截割滚筒上均设有截割齿，以将岩石、土壤和煤切割为小块；
10、所述采煤前铲板和剥离前铲板结构相同，均包括支撑座、左驱动马达、左螺旋滚筒、右螺旋滚筒、右驱动马达、螺旋滚筒安装座、挡板、输送皮带、皮带滚筒；支撑座包括支撑底板和左右两侧的侧板，支撑底板上设有两个螺旋滚筒安装座，左螺旋滚筒设于左侧的侧板与其中一个螺旋滚筒安装座之间，左驱动马达设于左侧的侧板上并能驱动左螺旋滚筒，右螺旋滚筒设于右侧的侧板与另一个螺旋滚筒安装座之间，右驱动马达设于右侧的侧板上并能驱动右螺旋滚筒；左螺旋滚筒和右螺旋滚筒后方均设有挡板，两个挡板之间为皮带滚筒及其所连输送皮带；采煤前铲板的输送皮带与采煤转运皮带相接；剥离前铲板的输送皮带与表土转运皮带相接。
11、具体的，所述驱动底盘包括底盘行走履带、伸缩油缸、底盘横移履带；两条底盘行走履带平行相对实现前后移动，两条底盘横移履带平行相对并垂直设于两条底盘行走履带之间以实现左右移动；伸缩油缸设在底盘横移履带顶部和采煤转载台底部之间以实现底盘横移履带上下伸缩；
12、采煤转载台设在行走履带上方，剥离转载台安装于采煤转载台上部。
13、具体的，所述双皮带转载机包括上转载皮带、上转载油缸、上受料斗、驱动电机、油箱、行走履带、下受料斗、下转载油缸、下转载皮带、n形支架；
14、所述上转载皮带与上受料斗相接，上受料斗设于n形支架顶部，上转载油缸安装在上转载皮带底部和n形支架侧壁之间；上转载皮带前端与所述表土转运皮带相接；
15、所述下转载皮带位于上转载皮带下方，下转载皮带与下受料斗相接，下受料斗设在n形支架中部，下转载油缸安装在下转载皮带底部和n形支架下部侧壁之间；下转载皮带前端与所述采煤转运皮带相接；
16、所述驱动电机和油箱安装于n形支架侧方；行走履带安装在n形支架两侧壁下端；
17、所述双皮带转载机有两个，左右对称设在转运系统上。
18、具体的，所述转运系统包括左侧转土皮带、右侧转土皮带、排土运输皮带、转土皮带支撑架、排土皮带支撑架、左侧转煤皮带、右侧转煤皮带、主转煤皮带；
19、所述左侧转土皮带、右侧转土皮带和排土运输皮带相接处呈丁字，左侧转土皮带和右侧转土皮带上的表土能转运至排土运输皮带上，排土运输皮带末端为所述排土机；转土皮带支撑架支撑在左侧转土皮带和右侧转土皮带下方；排土皮带支撑架支撑在排土运输皮带下方；左侧转煤皮带、右侧转煤皮带和主转煤皮带相接处呈丁字，左侧转煤皮带和右侧转煤皮带上的煤能转运至主转煤皮带上；左侧转煤皮带位于左侧转土皮带正下方，右侧转煤皮带位于右侧转土皮带正下方；
20、其中一个所述双皮带转载机跨骑于左侧转煤皮带和左侧转土皮带上，另一个双皮带转载机跨骑于右侧转煤皮带和右侧转土皮带上；两个上受料斗出口分别正对其下方的左侧转土皮带和右侧转土皮带；两个下受料斗出口分别正对其下方的左侧转煤皮带和右侧转煤皮带。
21、具体的，所述排土机包括排土皮带、集土斗、动力系统、履带行走机构、回转支撑、支撑平台；所述履带行走机构安装于支撑平台底部；支撑平台上部安装有回转支撑，回转支撑连接排土皮带，通过回转支撑实现排土皮带摆动；集土斗位于回转支撑上方，集土斗的卸料口正对其下方的排土皮带，便于表土的转载和运输；动力系统安装于支撑平台侧面。
22、具体的，所述混凝土预制拱通道围设在主转煤皮带外，混凝土预制拱通道由多个混凝土预制拱串联组建形成预埋通道，混凝土预制拱顶部为圆弧型结构。
23、露天煤矿全连续表土剥离和煤炭开采方法，该方法基于所述的露天煤矿全连续表土剥离和煤炭开采一体化系统实现；包括以下步骤：
24、步本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.露天煤矿全连续表土剥离和煤炭开采一体化系统，其特征在于，该系统能将露天煤矿待剥离表土和待开采煤层同步分别挖掘、转运至内排土场和储煤运输系统，实现一体化开采系统的绿色、高效施工作业；该系统包括剥采一体机(1)、双皮带转载机(2)、转运系统(3)、排土机(5)、混凝土预制拱通道(6)、破碎站(7)、储煤仓皮带(9)、储煤仓(10)；
2.如权利要求1所述的露天煤矿全连续表土剥离和煤炭开采一体化系统，其特征在于，所述剥采一体机(1)包括剥离截割滚筒(11)、剥离大臂(12)、剥离俯仰油缸(13)、剥离转载台(191)、剥离前铲板(115)、表土转运皮带(17)、剥离驾驶台(14)、采煤截割滚筒(114)、采煤大臂(113)、采煤俯仰油缸(110)、采煤转载台(192)、采煤前铲板(112)、采煤驾驶台(111)、采煤转运皮带(18)、驱动底盘(19)、电机泵组(15)和液压油箱(16)；
3.如权利要求2所述的露天煤矿全连续表土剥离和煤炭开采一体化系统，其特征在于，所述剥离截割滚筒(11)和采煤截割滚筒(114)上均设有截割齿，以将岩石、土壤和煤切割为小块；
4.如权利要求2所述的露天煤矿全连续表土剥离和煤炭开采一体化系统，其特征在于，所述驱动底盘(19)包括底盘行走履带(193)、伸缩油缸(194)、底盘横移履带(195)；两条底盘行走履带(193)平行相对实现前后移动，两条底盘横移履带(195)平行相对并垂直设于两条底盘行走履带(193)之间以实现左右移动；伸缩油缸(194)设在底盘横移履带(195)顶部和采煤转载台(192)底部之间以实现底盘横移履带(195)上下伸缩；
5.如权利要求3所述的露天煤矿全连续表土剥离和煤炭开采一体化系统，其特征在于，所述双皮带转载机(2)包括上转载皮带(21)、上转载油缸(22)、上受料斗(23)、驱动电机(24)、油箱(25)、行走履带(26)、下受料斗(27)、下转载油缸(28)、下转载皮带(29)、n形支架；
6.如权利要求5所述的露天煤矿全连续表土剥离和煤炭开采一体化系统，其特征在于，所述转运系统(3)包括左侧转土皮带(31)、右侧转土皮带(32)、排土运输皮带(34)、转土皮带支撑架(38)、排土皮带支撑架(35)、左侧转煤皮带(37)、右侧转煤皮带(33)、主转煤皮带(36)；
7.如权利要求1所述的露天煤矿全连续表土剥离和煤炭开采一体化系统，其特征在于，所述排土机(5)包括排土皮带(51)、集土斗(52)、动力系统(53)、履带行走机构(54)、回转支撑(55)、支撑平台(56)；所述履带行走机构(54)安装于支撑平台(56)底部；支撑平台(56)上部安装有回转支撑(55)，回转支撑(55)连接排土皮带(51)，通过回转支撑(55)实现排土皮带(51)摆动；集土斗(52)位于回转支撑(55)上方，集土斗(52)的卸料口正对其下方的排土皮带(51)，便于表土的转载和运输；动力系统(53)安装于支撑平台(56)侧面。
8.如权利要求1所述的露天煤矿全连续表土剥离和煤炭开采一体化系统，其特征在于，所述混凝土预制拱通道(6)围设在主转煤皮带(36)外，混凝土预制拱通道(6)由多个混凝土预制拱串联组建形成预埋通道，混凝土预制拱顶部为圆弧型结构。
9.露天煤矿全连续表土剥离和煤炭开采方法，其特征在于，该方法基于权利要求6所述的露天煤矿全连续表土剥离和煤炭开采一体化系统实现；包括以下步骤：
10.如权利要求9所述的露天煤矿全连续表土剥离和煤炭开采方法，其特征在于，所述表土剥离施工过程中，采用综合计算判别方法进行表土剥离施工参数调整；通过对各执行机构包括剥离俯仰油缸、左驱动马达、右驱动马达上布置的传感器采集位姿数据，得出对应的位姿参数，并计算得出对应的位姿误差和速度误差，建立综合判别方法，采用粒子群优化算法进行寻优，得出最优的控制参数并输出给各执行机构，保证整体施工效率和工作状态始终处于最高；具体包括：
...【技术特征摘要】
1.露天煤矿全连续表土剥离和煤炭开采一体化系统，其特征在于，该系统能将露天煤矿待剥离表土和待开采煤层同步分别挖掘、转运至内排土场和储煤运输系统，实现一体化开采系统的绿色、高效施工作业；该系统包括剥采一体机(1)、双皮带转载机(2)、转运系统(3)、排土机(5)、混凝土预制拱通道(6)、破碎站(7)、储煤仓皮带(9)、储煤仓(10)；
2.如权利要求1所述的露天煤矿全连续表土剥离和煤炭开采一体化系统，其特征在于，所述剥采一体机(1)包括剥离截割滚筒(11)、剥离大臂(12)、剥离俯仰油缸(13)、剥离转载台(191)、剥离前铲板(115)、表土转运皮带(17)、剥离驾驶台(14)、采煤截割滚筒(114)、采煤大臂(113)、采煤俯仰油缸(110)、采煤转载台(192)、采煤前铲板(112)、采煤驾驶台(111)、采煤转运皮带(18)、驱动底盘(19)、电机泵组(15)和液压油箱(16)；
3.如权利要求2所述的露天煤矿全连续表土剥离和煤炭开采一体化系统，其特征在于，所述剥离截割滚筒(11)和采煤截割滚筒(114)上均设有截割齿，以将岩石、土壤和煤切割为小块；
4.如权利要求2所述的露天煤矿全连续表土剥离和煤炭开采一体化系统，其特征在于，所述驱动底盘(19)包括底盘行走履带(193)、伸缩油缸(194)、底盘横移履带(195)；两条底盘行走履带(193)平行相对实现前后移动，两条底盘横移履带(195)平行相对并垂直设于两条底盘行走履带(193)之间以实现左右移动；伸缩油缸(194)设在底盘横移履带(195)顶部和采煤转载台(192)底部之间以实现底盘横移履带(195)上下伸缩；
5.如权利要求3所述的露天煤矿全连续表土剥离和煤炭开采一体化系统，其特征在于，所述双皮带转载机(2)包括上转载皮带(21)、上转载油缸(22)、上受料斗(23)、驱动电机(24)、油箱(25)、行走履带(26)、下受料斗(27)、下转载油缸(28)、下转载...
【专利技术属性】
技术研发人员：李旭涛，李泉新，许超，张幼振，张宁，李栋，姜磊，钟自成，
申请(专利权)人：中煤科工西安研究院集团有限公司，
类型：发明
国别省市：
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