淺談綜合機械化在煤礦開采上的應(yīng)用

劉正茂

摘要：闡述了綜合機械化和電氣自動化技術(shù)在煤礦開采上的應(yīng)用，利用自動化控制技術(shù)，發(fā)揮機電一體化作用，建設(shè)高產(chǎn)高效礦井，對實現(xiàn)高產(chǎn)高效現(xiàn)代化煤礦具有重大意義。

關(guān)鍵詞：煤礦機電綜合機械化電氣自動化

0引言

在礦井的生產(chǎn)過程中，采煤工藝的先進(jìn)與否直接影響整個礦井的生產(chǎn)能力。因此，要盡量選用先進(jìn)的采煤工藝，從而到礦井的高產(chǎn)高效的目的。隨著我國工業(yè)控制自動化技術(shù)的發(fā)展，煤礦機電自動化在礦上的應(yīng)用日益增多。因為煤礦是高危行業(yè)，提高機電設(shè)備自身的安全可靠程度和自動化程度，最大減少用人，是實現(xiàn)礦井長治久安的關(guān)鍵所在，因此煤礦機電的自動化有力推動了企業(yè)安全高效、又好又快發(fā)展。

1綜合機械化采煤技術(shù)的應(yīng)用

目前世界上最先進(jìn)的采煤工藝是綜合機械化采煤，簡稱為“綜采”，綜采之所以先進(jìn)是因為破、裝、運、支、處等五個主要生產(chǎn)環(huán)節(jié)全部實現(xiàn)了機械化，減少了中間人力參與的環(huán)節(jié)，提高了勞動效率。

1.1裝備特點煤炭井下開采的發(fā)展方向是實現(xiàn)礦井高產(chǎn)高效集中化生產(chǎn)。而實現(xiàn)礦井高產(chǎn)高效的前提是提高綜采工作面的單產(chǎn)，實現(xiàn)工作面高產(chǎn)高效，達(dá)到一礦一面或一礦二面的高度集中化生產(chǎn)。實現(xiàn)綜采工作面高產(chǎn)高效應(yīng)以提高綜采工作面的開采強度和采煤機的有效開機率為目標(biāo)，其技術(shù)途徑有提高綜采工作面配套設(shè)備的小時生產(chǎn)能力。增加工作面的出煤點。提高綜采設(shè)備及礦井生產(chǎn)系統(tǒng)的可靠性，減少工作面輔助工序的影響時間。實現(xiàn)綜采工作面的高產(chǎn)高效主要有單一長壁綜采工作面的高產(chǎn)高效和實現(xiàn)綜采放頂煤工作面的高產(chǎn)高效。

采用大能力的新型綜采裝備來實現(xiàn)長期綜采工作面高產(chǎn)高效，也是今后采煤機械化的發(fā)展方向，其裝備的主要特點是：設(shè)備能力大。大功率(>800kW)電牽引采煤機的小時生產(chǎn)能力在1000～1200t以上，運輸機、轉(zhuǎn)載機、破碎機的小時生產(chǎn)能力在500～2000t以上；自動化程度高，實現(xiàn)了機電一體化；為了適應(yīng)采煤機快速割煤的要求，采煤機具備自動調(diào)高等功能；液壓支架采用電液控制，能實現(xiàn)采煤機、刮板輸送機和液壓支架的自動控制；設(shè)備性能好、可靠性高。

1.2綜合機械化采煤工藝長壁綜采是巴蘭布礦近10年來利用中國綜采成套設(shè)備獲得良好效益的采煤法，其工作面巷道布置僅有回風(fēng)平巷、運輸平巷和開切眼，通風(fēng)系統(tǒng)完善良好。一般來說，加大綜采工作面的長度，增加采煤機割一刀的煤量，相應(yīng)地可減少工作面斜切進(jìn)刀及端頭作業(yè)等工序?qū)ιa(chǎn)的影響時間，因此能獲得較高的產(chǎn)量。確定綜采工作面的合理長度，一般以工作面目產(chǎn)量最高或噸煤成本最低為準(zhǔn)則，制約工作面長度的主要因素是工作面地質(zhì)條件和刮板輸送機的鋪設(shè)長度。增加工作面的推進(jìn)長度是減少工作面搬家次數(shù)最有效的方法。制約工作面走向長度增加的主要因素是回采巷道的掘進(jìn)和支護、可伸縮帶式輸送機的鋪設(shè)長度以及采場的地質(zhì)構(gòu)造。

短壁綜合機械化采煤工藝的應(yīng)用主要基于兩個條件：即回采巷道實現(xiàn)機械化快速掘進(jìn)和實現(xiàn)了綜采工作面上、下端頭的快速作業(yè)。這種采煤工藝使用于開采緩傾斜中厚及厚煤層的中小型礦井，以及大型礦井回采塊段小、不適宜布置長壁綜采工作面開采的煤層。

短長壁綜采是在已掘巷道巷柱式開發(fā)區(qū)內(nèi)布置長壁工作面，并用綜采成套設(shè)備回采煤柱的新式采煤法。印度巴蘭布礦購置了中國綜采成套設(shè)備，在63L短長壁綜采工作面進(jìn)行了試驗。試驗期間，65d采出煤炭102415t，平均日產(chǎn)1300t，最高日產(chǎn)達(dá)2000t，工效和采出率均有大幅提高。實踐證明，短長壁綜采在印度有廣闊的推廣前景，對中國中小型煤礦由巷柱式開采改為長壁綜采也具有借鑒價值。

綜采工作面放頂煤開采的生產(chǎn)過程是：工作面采煤機先截煤、移煤和推移輸送機等工序；進(jìn)行2～3刀后暫停截煤，依次分段打開支架上放煤窗口放頂煤，出現(xiàn)矸石時，立即關(guān)閉放煤窗口：直到工作面全長頂煤放完為止，即完成一次放煤的生產(chǎn)過程。頂煤放完后，綜采工作面便可繼續(xù)向前推進(jìn)。

隨著近幾年來煤礦綜合機械化程度的大幅度提高及超強度開采，原煤田中開采條件較好的煤層逐漸枯竭，可采儲量占總儲量較大比例的薄煤層開采被提到議事日程上來，薄煤層綜合機械化開采的課題同樣也擺在面前。在我國煤礦中，薄煤層的儲量占煤炭可采儲量比例較大，在已探明的礦區(qū)中，有84％的礦區(qū)有薄煤層，儲量約620億t，占總儲量的17.5％。由于在開采技術(shù)上薄煤層屬于難采煤層，機械化水平一直比較低，在開采煤層中產(chǎn)量比例小。在薄煤層中，由于受煤層薄、人員活動空間小等限制，在采煤方法的選擇上是一個難題。傳統(tǒng)的采煤工藝通常采用工作面打眼放炮落煤方法，該種開采方法產(chǎn)量低、安全性差。要提高單產(chǎn)水平和工作面效率，實現(xiàn)礦井安全高效開采，必須采用綜合機械化開采。擴大綜采的應(yīng)用范圍，提高綜采的經(jīng)濟效益，實現(xiàn)煤礦生產(chǎn)的高產(chǎn)高效，是煤炭工業(yè)科技發(fā)展的一項重要目標(biāo)，同時對煤礦的可持續(xù)性發(fā)展起到至關(guān)重要作用。

2電氣自動化在機械設(shè)備中的應(yīng)用

采煤機從中厚煤層起步，發(fā)展到薄煤層、大功率、大采高強力滾筒采煤機。從有鏈牽引、無鏈液壓牽引方式，逐漸發(fā)展到了電磁滑差無鏈電牽引和變頻調(diào)速無鏈電牽引。液壓支架高度從薄煤、中厚到厚煤層，支架型式由占主導(dǎo)的掩護式，逐漸發(fā)展到有四柱支撐式低位放頂煤、兩柱式的高位放項煤(單輸送機)、兩柱掩護式低位放頂煤液壓支架等多種架型。液壓支架電液控制系統(tǒng)在美國、澳大利亞、德國等煤炭生產(chǎn)發(fā)達(dá)國家得到了普遍的應(yīng)用，液壓支架電液控制系統(tǒng)是實現(xiàn)綜采工作面高產(chǎn)高效的關(guān)鍵技術(shù)設(shè)備，是今后發(fā)展的必然方向充分發(fā)揮機電一體化技術(shù)在煤礦開采中的作用。目前從國內(nèi)煤礦的技術(shù)、經(jīng)濟條件和效益出發(fā)，電液控制液壓支架主要用于年產(chǎn)400萬t以上的一次采全高長壁工作面，600萬t以上放頂煤工作面及薄煤層高效開采工作面。將在2年內(nèi)結(jié)合各礦特點嘗試第一套液壓支架的電液控制系統(tǒng)。

電氣自動化的應(yīng)用使采煤的過程更加人性化，綜采工作面裝備遠(yuǎn)程監(jiān)控及專家診斷系統(tǒng)的可靠性是國產(chǎn)采煤機研究的主要內(nèi)容。該系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)綜采裝備液壓支架和采煤機的遠(yuǎn)程監(jiān)控，使采煤機根據(jù)煤層的變化實現(xiàn)自動割煤、煤層的軟硬自動調(diào)節(jié)采煤速度，檢驗并完善動態(tài)監(jiān)測綜采支架液壓系統(tǒng)壓力和各受力點的狀態(tài)，自動調(diào)節(jié)支架推移輸送機的拉移等。近期進(jìn)行項目的調(diào)研、選型工作，與科研單位合作在東龐礦實施，重點解決采煤機的工礦在線檢測、故障診斷及預(yù)報、顯示與傳輸系統(tǒng)、采煤機自動運行控制系統(tǒng)等問題。使綜合機械化水平上一個新的臺階。

3結(jié)束語

建設(shè)高產(chǎn)高效礦井是煤炭企業(yè)生存和發(fā)展的必由之路，是增強煤炭企業(yè)整體競爭力和可持續(xù)發(fā)展的基本途徑。綜合機械化在煤礦開采中的應(yīng)用獲得了良好的經(jīng)濟效益及社會效益，同時實現(xiàn)了高產(chǎn)高效現(xiàn)代化煤礦。