各相关单位：

根据《陕西省科学技术厅关于做好2021年度陕西省科学技术奖提名工作的通知》（陕科函[2021]55号）。对我校参与的项目“超大采高智能化采煤机关键技术研究及应用”（见附件）在校内进行公示，公示内容包括项目名称、完成人、完成单位、项目简介、主要知识产权、完成人合作关系说明、完成单位合作关系说明等信息。公示期为：2021年5月1日—2021年5月6日（7天），任何单位和个人如果对项目的主要内容有异议，请在公示期内实名向科技处（临潼校区骊山校园办公楼103）反映。匿名异议不予处理。

  联系人：薛力猛 刘畅      联系电话：83858201

                                       科技处

                                    2021年5月1日

 

附件：

一、项目名称

超大采高智能化采煤机关键技术研究及应用

二、提名者及提名意见

提名单位：陕西煤业化工集团有限责任公司

提名意见：

依托工业和信息化部、财政部2017年工业转型升级（中国制造2025）资金计划绿色制造系统集成项目以及国家自然科学基金项目，西安煤矿机械有限公司、中国矿业大学、国家能源集团神东煤炭集团、西安交通大学及西安科技大学共同围绕超大采高智能化采煤机关键技术协同攻关，突破了一系列技术难题。项目研究成果实现了超大采高采煤机的整机国产化，提高了国产高端采煤机的核心竞争力和国际影响力。8米超大采高智能化采煤机于2018年3月30日在国家能源集团神东煤炭集团补连塔煤矿投入使用，2018年9月30完成工业性试验，效果良好并推广应用。中央2套报道了西安煤矿机械有限公司生产的8.8米超大采高智能化采煤机，项目获得2020年中国工业大奖。该项目产品在国家能源集团神东煤炭公司成功应用，经济与社会效益显著，整体达到国际领先水平。

成果材料齐全、规范，无知识产权纠纷，人员排序无争议，符合陕西省科技进步奖提名条件。特提名为陕西省科技进步奖一等奖。

三、项目简介

在工业和信息化部、财政部2017年工业转型升级（中国制造2025）资金计划绿色制造系统集成项目和国家自然科学基金项目大力支持下，开展了面向苛刻服役环境的采掘装备全生命周期的绿色制造系统集成、采煤机智能控制等关键技术研究。依托上述项目，西安煤矿机械有限公司、中国矿业大学、国家能源集团神东煤炭集团、西安交通大学及西安科技大学等单位经过近多年产学研联合创新，重点对超大采高智能化采煤机“卡脖子”问题进行了协同攻关，突破了一系列技术难题，填补了国内外在超大采高智能化采煤机的技术空白，并带来了显著的经济和社会效益。

本项目成功研发了一套具有完全自主知识产权的、适用于8米及以上特厚煤层开采的高端智能化超大采高采煤机，显著提高特大型煤矿的开采效率和资源回收率。主要创新点如下：

1、研发了超大采高采煤机高可靠性结构。创新了超大采高采煤机精细化设计方法，研制了高可靠性行走机构，攻克了移动设备大采高、强冲击、重载荷工况下机身整体稳定性差、机身联接刚性弱等技术难题；发明了大仰角长摇臂多单元分隔结构润滑及分布式冷却技术，解决了摇臂易断裂损坏、润滑冷却性能差的技术难题；研发了世界首台8.8米超大采高智能化采煤机，装机功率达3030kW，一次最大采高8.8米，大修周期超过1800万吨。

2、创新了超大采高采煤机关键零部件加工工艺。发明了齿轮斜孔加工工艺及齿根过渡曲线优化方法，保证了采煤机行走部重载轴承的脂润滑可靠性；发明了采煤机摇臂调心滚子轴承的安装方法，大幅提高了行走部和截割部的使用寿命。

3、发明了超大采高采煤机精确定位技术。研发了采煤机滚筒与液压支架相对位置感知技术，解决了采煤机摇臂升降过程中易与液压支架发生干涉的技术难题，避免了采煤机滚筒与液压支架发生碰撞而产生的生产事故；发明了基于阵列式惯性单元和UWB的采煤机定位方法，提出了基于多单元惯性导航的位姿解算方法及其滤波修正算法，有效抑制了惯性元件的漂移误差和累计误差，实现了采煤机动态运行过程中的精准定位和空间自主导航。

4、发明了基于数据链技术的采煤机数字电传控制和智能控制方法。研发了采煤机数字电传控制系统，提高了控制系统可靠性，优化了人机交互功能，实现了超大采高采煤机自主截割过程中的智能调控和稳定运行。提出了融合煤壁垮落程度和电机电流信息的超大采高采煤机牵引速度自动控制方法，以及基于多象限复杂采煤工艺的采煤机自主作业方法，实现了采煤机作业模式自适应调整，显著提高了采煤机的运行效率和智能化水平。

该项目成功推出一批具有国际先进水平和具有世界首创意义的科技创新成果，逐步实现由单机引进技术与装备向引领世界煤炭开采技术与装备的方向转变，在工业变革潮中乘风破浪，向智而航。

随着煤矿向高效方向发展，全国煤矿数量已下降到4700处。不仅要保障煤矿职工的生命安全，更要重视煤矿职工的身心健康。该项目的成功为“工作面少人无人，取消零点班，实现5天工作制”的美好期盼提供了硬件支撑；

该项目完成的超大采高采煤机为高端产品使用用户增加信心，为中国煤矿装备在全球市场的高新技术竞争提供了新启发，增强了“中国制造”在煤矿装备领域的影响力；

该项目的成功研制及应用解决了煤炭行业7米以上采煤机长期依赖进口的“卡脖子”技术难题，实现了整机国产化替代。

四、客观评价：

西安煤矿机械有限公司自主研发的世界首台超大采高智能化采煤机，最大采高可达8.8米，装机功率可达3030kW，成果整体达到国际领先水平。“世界首台超大采高8.8米智能化采煤机成功运行”写入2019年煤炭科技十大新闻。

“高性能8.8米超大采高智能化采煤机关键技术研究与开发”（2019SMHKJ-

B-J-92）于2020年3月17日，由陕西煤业化工集团组织进行验收，验收委员会认为，本项目完成了计划任务书规定的研究内容，达到了预期目标，同意通过验收。

2020年11月13日，由中国煤炭工业协会组织有关专家在北京对“高性能8.8米超大采高智能化采煤机关键技术研究与开发”项目进行了科技成果鉴定。与会专家通过听取项目汇报，审阅相关资料，对该项目形成了如下鉴定意见：自主研发了世界首台8.8米超大采高采煤机，并实现了采煤机的智能调高调速、三维定位、碰撞干涉预警等功能，并在国家能源神东上湾矿成功应用，经济与社会效益显著，同意通过鉴定。成果整体达到国际领先水平。

陕西省科学技术情报研究院对“高性能8.8米超大采高智能化采煤机关键技术研究与开发”项目的科学技术要点进行了查新，结论表明：现有中外文文献未见明确述及上述技术特点的MG1100/3030-GWD型采煤机研究。

五、应用情况

8.8米超大采高智能化采煤机生产能力超大，可靠性经过实践检验，配件消耗仅更换滑靴、链轮等易损件，未更换过摇臂、牵引块等大型部件。根据以往进口采煤机使用情况，过煤量达1000万吨就已达到摇臂、牵引块等大型部件传动系统设计寿命，需进行大修，而该台采煤机传动系统的强度及安全系数远高于同类进口采煤机。

第一套超大采高智能化采煤机于2018年3月30日在国家能源集团神东补连塔矿、8米特厚工作面投入运行，截止2019年3月5日，工作面贯通，采煤机升井，整机平稳运行12个月，单工作面累计生产原煤963.8万吨，最高日产4.8万吨，最高月产124万吨。运行期间，未更换过摇臂、牵引块等大型部件。导向滑靴、链轮总成试用周期均为6个月，累计过煤521.04万吨，行走681.31公里，未出现开裂等现象；

第二套超大采高智能化采煤机于2019年9月23日在国家能源集团神东上湾煤矿、8.8米特厚工作面投入使用，截止2021年1月23日工作面贯通，采煤机升井，整机平稳运行16个月，单工作面连续产出煤炭1850万吨，最高日产达6.55万吨，最高月产达150.6万吨。

 

六、主要知识产权和标准规范等目录（限10条）

七、主要完成人情况

八、主要完成单位情况

1、西安煤矿机械有限公司

（1）负责项目的组织调研、协调、制定项目总体技术方案及应急方案；

（2）完成整机机械及电气系统设计的主体工作，负责整机的生产制造、检验检测；

（3）组织工业性试验、提供现场调试、技术支持等服务。

2、中国矿业大学

（1）研发了采煤机滚筒与液压支架相对位置感知技术，解决了采煤机摇臂升降过程中易与液压支架发生干涉的技术难题，避免了采煤机滚筒与液压支架发生碰撞而发生的生产事故；发明了基于阵列式惯性单元和UWB的采煤机复合定位方法，提出了基于多单元惯性导航的位姿解算方法及其滤波修正算法，有效抑制了惯性元件的漂移误差和累计误差，实现了采煤机动态运行过程中的精准定位和自主导航。

（2）提出了基于数据链技术的采煤机数字电传控制以及智能控制方法。研发了采煤机数字电传控制系统，提高了控制系统的可靠性，优化了人机交互功能；提出了融合煤壁垮落程度和电机电流信息的超大采高采煤机牵引速度智能控制方法，研制了牵引速度和滚筒高度智能调控系统，实现了超大采高采煤机自主截割过程中的智能调控和稳定运行。

（3）8.8米超大采高智能化采煤机在国家能源集团神东煤炭公司上湾矿应用期间，中国矿业大学组织人员积极参与项目实施过程中的控制系统方案优化和改进，为采煤机的稳定可靠运行做出了贡献。

3、国家能源集团神东煤炭公司

提供采煤机工业性试验基地。

4、西安交通大学

（1）滚筒式采煤机摇臂传动系统载荷工况计算方法及软件工具，解决了摇臂传动系统优化的载荷谱工况问题，基于截齿的破煤机理，建立单个截齿的破煤力学模型，进一步建立滚筒截割力学模型，快速、精确、便捷地获取载荷谱，为摇臂系统优化奠定了基础。

（2）齿根过渡曲线优化与磨前滚刀凸头匹配设计，根据齿根的危险截面理论，尝试采用多种不同曲线的组合方式，在自有软件工具中分析计算，获取弯曲应力最小的曲线组合形式作为优化曲线；最后根据齿轮啮合原理，依据得到的过渡曲线反求磨前滚刀凸头刀刃曲线，提供了齿轮高强度优化设计方案，申请并获批发明专利1项。

（3）齿轮精细化修形设计与齿面磨削工艺优化，有效改善啮合接触印痕，避免边缘应力集中，降低振动噪声，改善轴的变形和轴承内外圈偏转错位，进而降低轴承的摩擦发热和提高使用寿命。齿轮精细化设计，既要与实际工况下的轴系的变形相匹配，又需要以常用工况下消除齿面边缘接触现象为目标，另外两个优化目标是接触应力最小和传递误差最小，最后还要满足加工工艺性，这是一个多参数的多目标优化问题，本项目提出了综合考虑多种因素的叠加而迭代优化的方案，达到了预期修形期效果；在N95G摇臂传动系统的齿轮磨削加工及台架加载试验过程中，团队成员积极参与到测试齿轮在空载和加载工况下的接触印痕、传动噪声、轴承温升等工作，为摇臂传动系统方案优化和改进做出了贡献。

5、西安科技大学

（1）提出了一种基于射频识别（RFID）的采煤机全生命周期服务系统设计方案，实现采煤机全生命周期产业链上各节点企业之间的信息交换和数据共享，为采煤机全生命周期管理提供实时动态信息和决策支持；设计了一种基于Storm的数据实时清洗平台，该平台可在保证一定数据恢复精度的情况下完成采煤机运行状态数据的实时清洗，为后续的数据分析工作提供基础。

（2）研究了采煤机易发故障部位并建立采煤机健康状态评价体系，构建采煤机实时评价模型，对采煤机的健康维护有着重要意义；提出了一种基于AGB组合模型的采煤机运行状态预测方法，该方法能够对采煤机的特征参数进行准确预测，其预测精度高于单一模型，为采煤机预防性维护及健康维护提供了保障；提出一种基于组合赋权法的采煤机健康状态评估模型，充分考虑权重分配的合理性，解决了采煤机健康状态评估难的问题，对煤矿企业及时掌握采煤机健康状态、制定合理维护策略、提高采煤机运行寿命具有重大意义。

九、完成人合作关系说明

项目实施期间，项目完成人赵友军、王忠宾、杨会武、李德锁、杜善周、王存飞、赵书斐、赵亦辉、郭文超、曹现刚、索智文等合作参与项目的研究与实施应用工作。

（1）西安煤矿机械有限公司负责项目的组织调研、总体协调，对项目的可行性经济效益等进行全方位的论证。负责制定项目总体技术方案，实施方案，应急方案及保护措施；负责项目在组织、管理协调等方面的各项工作，并负责项目的具体方案设计、图纸设计、系统研制、样机制造、智能化方案的实施以及全程安排技术骨干参加工业性试验、现场调试、技术支持服务。

（2）中国矿业大学承担了西安煤矿机械有限公司“超大采高采煤机电气控制系统优化”委托项目的研发工作。

（3）国家能源集团神东煤炭集团协助西安煤矿机械有限公司制定总体方案并提供工业性试验基地。

（4）西安交通大学承担了超大采高智能化采煤机传动系统优化、齿轮及其刀具精细化设计工作。

（5）西安科技大学承担了超大采高智能化采煤机样机虚拟仿真和远程故障诊断技术的开发工作。