煤礦建設(shè)中綜合機(jī)械化方法的應(yīng)用淺談

張立國

[摘要]我國煤炭資源豐富，既是用煤大國也是產(chǎn)煤大國，大量的煤礦主要分布在我國中東部及西北地區(qū)。煤炭開采成本和煤礦施工安全是煤礦建設(shè)中最重要的兩個(gè)事情，隨著煤炭價(jià)格不斷下行，煤炭企業(yè)的成本壓力逐漸增加，而綜合機(jī)械化采煤方法能夠有效的降低生產(chǎn)成本，提高煤礦生產(chǎn)安全。煤礦建設(shè)中綜合機(jī)械化配套與普通機(jī)械化施工有著較本質(zhì)區(qū)別，綜合機(jī)械化配套施工技術(shù)主要是利用綜合機(jī)械化配套工藝和電氣自動化技術(shù)來實(shí)現(xiàn)施工生產(chǎn)高效，安全，減少勞動力支出。煤礦綜合機(jī)械化設(shè)備能力大、運(yùn)行效率高、且具有人性化設(shè)計(jì)等優(yōu)勢，因此對其進(jìn)行深入研究有助于提高煤礦建設(shè)工程的質(zhì)量，安全，進(jìn)度，創(chuàng)造最佳煤礦建設(shè)工程效益。

[關(guān)鍵詞]煤礦建設(shè)；綜合機(jī)械化；設(shè)備；工藝；分析

引言：

對于煤礦建設(shè)而言，綜合機(jī)械化工藝的進(jìn)步程度直接關(guān)系到整個(gè)礦井建設(shè)過程中的建設(shè)效率和施工建設(shè)的安全，決定了煤礦企業(yè)的生產(chǎn)及經(jīng)營效益，也說明了礦井建設(shè)工程的成功與否，因此必須選擇最佳的綜合機(jī)械化工藝，而隨著煤礦建設(shè)工藝進(jìn)步越來越多，其中綜合機(jī)械化配套施工工藝是當(dāng)前國內(nèi)較為先進(jìn)的礦井建設(shè)技術(shù)，該技術(shù)通過電氣設(shè)備與自動化控制系統(tǒng)相關(guān)聯(lián)，配套設(shè)備之間組成一系列的施工配套系統(tǒng)，從而利用較少的人工實(shí)現(xiàn)自動化工藝，提高了煤礦建設(shè)效率也能降低采煤成本，人工使用減少在很大程度上也可以降低煤礦事故的傷亡率，因此對該方法進(jìn)行研究具有重要意義，有必要探索煤礦綜合機(jī)械化方法在煤礦建設(shè)領(lǐng)域的具體應(yīng)用方式，以期給出更好的綜合機(jī)械化配套施工方法，推動我國煤炭生產(chǎn)行業(yè)更加高效和安全

1綜合機(jī)械化配套施工設(shè)備

綜合機(jī)械化施工設(shè)備的最主要特點(diǎn)就是使用效率高和能力強(qiáng)，因此可以適應(yīng)更復(fù)雜的井下環(huán)境和高強(qiáng)度的井下作業(yè)周期，綜合機(jī)械化技術(shù)是國際領(lǐng)先的煤礦生產(chǎn)技術(shù)，該技術(shù)的實(shí)現(xiàn)使礦井建設(shè)中的掘進(jìn)、開拓、回采作業(yè)都實(shí)現(xiàn)了設(shè)備化和自動化，節(jié)省了人力、物力，尤其是在綜采工作面的作業(yè)過程，綜采液壓支架設(shè)備的出現(xiàn)極大的提高了采面作業(yè)安全系數(shù)和支護(hù)效率，極大的提高了生產(chǎn)效率。比如采面的上、下出口位置由于壓力大且存在放頂步距的情況，因此屬于傷亡事故高發(fā)區(qū)域，而超前支護(hù)配套設(shè)備的出現(xiàn)可以在該區(qū)域形成連續(xù)的頂板支護(hù)，從而降低了上、下出口處的傷亡事故。

面對嚴(yán)峻的煤炭市場行情，煤炭開采必須向著高效、低成本的方向發(fā)展，而這就意味著煤礦設(shè)計(jì)，施工過程中必須優(yōu)化、安全和高效，從而提高生產(chǎn)效率和降低安全成本，此外大型綜合機(jī)械化設(shè)備的引入可以實(shí)現(xiàn)大采高、大傾向的采面設(shè)計(jì)，這對于提高資源回收率和降低工作面布置成本具有重要意義。綜采工作面的設(shè)備可靠性強(qiáng)，可以有效的減少設(shè)備檢修與維護(hù)時(shí)間，長時(shí)間連續(xù)作業(yè)的優(yōu)秀性能也是的綜合機(jī)械化設(shè)備更適應(yīng)井下的高強(qiáng)度作業(yè)環(huán)境。

采用大能力的新型綜掘綜采裝備來實(shí)現(xiàn)長期綜掘綜采工作面高產(chǎn)高效，也是今后煤礦建設(shè)期間煤礦生產(chǎn)期間機(jī)械化的發(fā)展方向，其裝備的主要特點(diǎn)如下：

（1）設(shè)備能力大

大功率（>800kW）電牽引綜掘機(jī)的小時(shí)生產(chǎn)能力在1000-1200t以上，扒斗裝載機(jī)，皮帶運(yùn)輸機(jī)、轉(zhuǎn)載機(jī)、破碎機(jī)的小時(shí)生產(chǎn)能力在500-2000t以上；

（2）自動化程度高

實(shí)現(xiàn)了機(jī)電一體化：為了適應(yīng)綜掘機(jī)快速掘進(jìn)巷道的要求，綜掘機(jī)具備自動調(diào)高、對位等功能；液壓支架采用電液控制，能實(shí)現(xiàn)綜掘機(jī)、刮板輸送機(jī)和液壓支架的自動控制；設(shè)備性能好、可靠性高。

2綜合機(jī)械化采煤工藝

走向長壁采煤方法是國內(nèi)較為成熟的采煤工藝，首先布置軌道回風(fēng)上山和皮帶運(yùn)輸上山運(yùn)料，同時(shí)掘出風(fēng)道和石門，風(fēng)道、石門中間開切眼，貫通后形成循環(huán)風(fēng)，然后布置皮帶輸送機(jī)，煤炭從切眼位置由綜合機(jī)械化設(shè)備采下后由刮板輸送機(jī)輸送至下出口，然后由轉(zhuǎn)載系統(tǒng)將煤炭輸送至皮帶，再由皮帶輸送至放煤井，放煤井安置礦車或是斜井皮帶裝置，將煤炭資源運(yùn)輸至地面。由上述可以看出，綜合機(jī)械化采煤工藝是一套完整的采煤設(shè)備集合，在各個(gè)階段均由自動化設(shè)備實(shí)現(xiàn)控制，有效的閉鎖裝置和安全保護(hù)裝置也使得此類設(shè)備具有本質(zhì)安全的特性。

階段綜合機(jī)械化采煤工藝的應(yīng)用主要基于兩個(gè)條件：即回采巷道實(shí)現(xiàn)機(jī)械化快速掘進(jìn)和實(shí)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，以及大型礦井回采段高小、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。實(shí)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(jià)值。綜采工作面放頂煤開采的生產(chǎn)過程是：工作面采煤機(jī)先截煤、移煤和推移輸送機(jī)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(shí)，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)。

近些年煤炭資源的開采速度不斷提高，煤炭市場的競爭使得大多數(shù)的煤炭企業(yè)更傾向于優(yōu)先開發(fā)厚煤層、穩(wěn)定煤層和市場價(jià)值高的煤層，這就導(dǎo)致設(shè)計(jì)人存在著極大的不合理，許多工作面布置后剩余儲量既無法銷賬報(bào)損最大量開采也無法再進(jìn)行工作面設(shè)計(jì)回采。此外，薄煤層資源在資源總量中的占比正在逐漸上升，對薄煤層的機(jī)械化開采工藝已經(jīng)有了初步成果，如果能夠利用綜合機(jī)械化方法進(jìn)行薄煤層開開采，那么將為我國煤炭資源帶來極大的提高。

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(gè)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(shí)現(xiàn)礦井安全高效開采，必須采用綜合機(jī)械化開采。擴(kuò)大綜采的應(yīng)用范圍，提高綜采的經(jīng)濟(jì)效益，實(shí)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(xiàng)重要目標(biāo)，同時(shí)對煤礦的可持續(xù)性發(fā)展起到至關(guān)重要作用。

3綜合機(jī)械化采煤方法中電氣自動化的應(yīng)用

綜合機(jī)械化采煤設(shè)備原只針對中厚煤層和厚煤層的放頂開采技術(shù)，隨著薄煤層的占比增加，薄煤層開采設(shè)備也應(yīng)相應(yīng)的進(jìn)行研發(fā)和應(yīng)用，此外有些煤層還可以避開放頂煤的劣勢，直接利用大采高實(shí)現(xiàn)煤厚全采。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(shí)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(jī)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(jì)條件和效益出發(fā)，電液控制液壓支架主要用于年產(chǎn)400萬噸以上的一次采全高長壁工作面，600萬噸以上放頂煤工作面及薄煤層高效開采工作面。

電氣自動化技術(shù)使得綜合機(jī)械采煤系統(tǒng)能夠更加人性化的操作，比如采面綜機(jī)的割煤系統(tǒng)是通過遙控進(jìn)行遠(yuǎn)程操作的，員工不必時(shí)刻跟隨機(jī)組移動，系統(tǒng)進(jìn)行割煤時(shí)自動噴霧來降低煤塵，這些都極大的保護(hù)了煤礦工人的身體，此外割煤時(shí)設(shè)備可以根據(jù)煤層軟硬程度調(diào)整切割力度和速度，避免損壞設(shè)備，這些都是對設(shè)備的保護(hù)，因此電氣自動化技術(shù)的加入使得綜合機(jī)械化采煤工藝更加完整和更具有普適性。

4結(jié)語

對于煤礦企業(yè)而言，未來的發(fā)展趨勢是高效生產(chǎn)，而綜合機(jī)械化方法是推動煤礦生產(chǎn)效率提升的最關(guān)鍵方法和技術(shù)，因此必須重視該方法在煤礦建設(shè)中的應(yīng)用，從操作人員素質(zhì)、設(shè)備研發(fā)、工藝流程創(chuàng)新等多個(gè)方面入手完善企業(yè)的綜合機(jī)械化方法推廣環(huán)境，促進(jìn)企業(yè)向高產(chǎn)高效更快的發(fā)展。