大采高綜采智能化工作面開(kāi)采關(guān)鍵技術(shù)研究

胡廣超

（焦作煤業(yè)集團(tuán)新鄉(xiāng)能源有限公司，河南 輝縣453600）

隨著煤礦行業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)發(fā)展，煤礦綜采工作水平相對(duì)于先前有了較大的提升，但是從當(dāng)前煤礦綜采工作開(kāi)展情況來(lái)看，通過(guò)將智能化工作面開(kāi)采技術(shù)應(yīng)用到實(shí)際開(kāi)采過(guò)程中，對(duì)于工作面開(kāi)采效率有提升的作用。因此，對(duì)大采高綜采智能化工作面開(kāi)采關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行分析有著較為重要的作用。

1 大采高綜采智能化工作面開(kāi)采技術(shù)措施

1.1 綜采工作面頂板變形智能化控制技術(shù)

當(dāng)前，不少煤礦開(kāi)采深度越來(lái)越深，綜采工作面支護(hù)和之前的支護(hù)方式也有很大區(qū)別，假如回采期間不能很好的做好頂板控制，工作面頂板塑性變形區(qū)會(huì)出現(xiàn)急劇增加，在這個(gè)變形的過(guò)程中，應(yīng)采取有效措施，做好對(duì)工作面頂板、幫部變形的有效控制。

1.2 綜采工作面采煤機(jī)智能化技術(shù)

在開(kāi)采的過(guò)程中，液壓支架和采煤機(jī)是主要的工作設(shè)備，但從這些設(shè)備智能化技術(shù)來(lái)看，主要技術(shù)為：工作面礦壓大數(shù)據(jù)智能識(shí)別分析技術(shù)、采煤機(jī)記憶截割技術(shù)、等技術(shù)，其中在定位技術(shù)當(dāng)中，已經(jīng)取得效果的是機(jī)器視覺(jué)測(cè)量定位技術(shù)、紅外制導(dǎo)技術(shù)能夠?qū)㈤_(kāi)采過(guò)程中工作面煤壁、頂板和采煤機(jī)之間的耦合關(guān)系展現(xiàn)出來(lái)，在回采中形成自動(dòng)記憶截割及液壓支架自動(dòng)跟機(jī)體系，是當(dāng)前開(kāi)采面開(kāi)采關(guān)鍵技術(shù)。

1.3 綜采工作面支護(hù)智能化技術(shù)

從目前綜采工作面支護(hù)情況看，液壓支架支護(hù)是常見(jiàn)的支護(hù)技術(shù)，從液壓支架支護(hù)技術(shù)智能工作實(shí)際應(yīng)用來(lái)看，其中最重要的技術(shù)是：液壓支架智能化自動(dòng)跟機(jī)及推溜。當(dāng)前，智能化水平取得了較大的進(jìn)展，在應(yīng)用了液壓支架后，支護(hù)效果良好，但是在液壓支架智能化應(yīng)用依然有著較大的提高空間，從回采智能化技術(shù)進(jìn)展來(lái)看，可以進(jìn)行更為深層次的優(yōu)化，提升綜采工作面智能化水平。

1.4 綜采工作面運(yùn)輸系統(tǒng)智能化技術(shù)

從目前礦井運(yùn)輸系統(tǒng)智能化進(jìn)展來(lái)看，主要是原煤運(yùn)輸，從實(shí)際情況看，原煤運(yùn)輸智能化對(duì)綜采工作面空間影響較大，從發(fā)展情況來(lái)看，原煤運(yùn)輸設(shè)備采取一鍵啟停功能，全面實(shí)現(xiàn)綜采工作面運(yùn)輸智能化發(fā)展。

1.5 視頻監(jiān)控智能化技術(shù)

視頻監(jiān)控是綜采工作面智能化發(fā)展的關(guān)鍵。綜采工作面相對(duì)于煤礦井下其他工作面的特點(diǎn)就是其視頻晃動(dòng)非常明顯，粉塵大，影響遠(yuǎn)程視頻的效果，所以，通過(guò)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集傳輸至集控中心，顯示工作面傾角、采煤機(jī)的仰俯角、采高、臥底量、液壓支架姿態(tài)、工作面頂板煤壁等工況參數(shù)的非線性規(guī)律關(guān)系，探索基于高清視頻監(jiān)控智能化技術(shù)的綜采工作面高清成像研究，是更好提升綜采工作面視頻監(jiān)控智能化水平的關(guān)鍵。

1.6 超前支護(hù)及設(shè)備遠(yuǎn)程遙控

以端頭支架作為基礎(chǔ)，構(gòu)建出鄰架控制命令，啟動(dòng)液壓支架控制器，控制器發(fā)出聲光報(bào)警，在端頭支架完成轉(zhuǎn)載機(jī)控制器執(zhí)行、推溜等操作，實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)載機(jī)自動(dòng)移動(dòng)的功能。將超前支架電液控制系統(tǒng)作為根本，形成實(shí)現(xiàn)超前支護(hù)的遠(yuǎn)程操控，達(dá)到快速移架的效果。

1.7 泵站系統(tǒng)遠(yuǎn)程控制

以網(wǎng)絡(luò)傳輸技術(shù)、系統(tǒng)平臺(tái)等作為基礎(chǔ)，形成智能化泵站供液控制系統(tǒng)，推動(dòng)實(shí)現(xiàn)其他設(shè)備與泵站系統(tǒng)一鍵啟停、故障聯(lián)鎖急停、語(yǔ)音告警聯(lián)動(dòng)控制，特別是將井下在線自清洗綜合供水凈化站應(yīng)用了楔形過(guò)濾技術(shù)、纖維過(guò)濾技術(shù)和RO 反滲透技術(shù)，將為液壓支架提供純水，有效的解決了供液的難題，構(gòu)建出多級(jí)過(guò)濾體系，形成過(guò)濾精度較高的供液保障機(jī)制及乳化液自動(dòng)配液系統(tǒng)，保證工作面液壓系統(tǒng)使用的安全性。

2 提升大采高綜采智能化工作面開(kāi)采效果的相關(guān)舉措

2.1 割煤過(guò)程中應(yīng)重點(diǎn)控制的內(nèi)容

第一，在割煤的過(guò)程中，技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)根據(jù)實(shí)際開(kāi)采情況，例如煤質(zhì)變化、煤層變化及工作面底板情況等對(duì)割煤的速度與滾筒的高度及時(shí)進(jìn)行調(diào)整，防止出現(xiàn)臺(tái)階狀。同時(shí)，采煤機(jī)割煤的速度還需要充分考慮頂板破碎、煤壁片幫、煤層厚度等方面的因素，不能出現(xiàn)速度過(guò)快而導(dǎo)致瓦斯涌出量增加。第二，當(dāng)工作面初次來(lái)壓或周期來(lái)壓時(shí)，采煤機(jī)截割速度要減速至2m/min以下，不能出現(xiàn)瓦斯超限的問(wèn)題。若存在安全隱患，必須停止割煤，查找原因，在將安全隱患全部排除之后，才能夠開(kāi)機(jī)作業(yè)。第三，采煤機(jī)司機(jī)應(yīng)站在液壓支架人行通道里跟隨采煤機(jī)，發(fā)生異常情況時(shí)及時(shí)采取遙控操作，防止設(shè)備損壞。第四，采煤割至兩端頭時(shí)的安全注意事項(xiàng)：①采煤割至兩端頭時(shí)采煤機(jī)司機(jī)必須將采煤機(jī)提前減速，并由端頭維護(hù)工將超前支架、單體柱等設(shè)備提前回撤。②采煤機(jī)割至機(jī)頭、機(jī)尾前，工作面往外10米處設(shè)置警戒線，嚴(yán)禁任何人員通過(guò)，副隊(duì)長(zhǎng)安排專職人員做好警戒，嚴(yán)禁其他人員進(jìn)入機(jī)頭、機(jī)尾。③采煤機(jī)割至兩端頭時(shí)，除采煤機(jī)司機(jī)和一名跟班副隊(duì)長(zhǎng)或班長(zhǎng)要站在刮板輸送機(jī)機(jī)頭機(jī)尾處，其他人員全部站在液壓支架內(nèi)，嚴(yán)禁任何人站在滾筒對(duì)面。④當(dāng)采煤機(jī)割至兩端頭將煤幫的錨索割出時(shí)，要將采煤機(jī)退至頂板完好處，并將采煤機(jī)、刮板運(yùn)輸機(jī)進(jìn)行停機(jī)閉鎖，人員方可進(jìn)入煤幫撿錨索。第五，采煤機(jī)司機(jī)必須與液壓支架工密切協(xié)作，超前移架，嚴(yán)防出現(xiàn)空頂作業(yè)。

2.2 移架過(guò)程中應(yīng)重點(diǎn)控制的內(nèi)容

在進(jìn)行支架的移動(dòng)之前，應(yīng)當(dāng)將相關(guān)的準(zhǔn)備工作全部做到位，對(duì)于矸石、浮煤等必須全部清理干凈。同時(shí)，在進(jìn)行支架的操作時(shí)，對(duì)于電液控應(yīng)當(dāng)緩慢操作，防止出現(xiàn)爆管等安全事故的發(fā)生。支架操作時(shí)，應(yīng)當(dāng)及時(shí)迅速，各項(xiàng)作業(yè)必須嚴(yán)格按照操作規(guī)程執(zhí)行到位，不能出現(xiàn)支架傾斜、歪倒等問(wèn)題的發(fā)生。支架應(yīng)當(dāng)成一條直線，通常情況下，偏差應(yīng)當(dāng)嚴(yán)格控制在50mm 的范圍內(nèi)，這對(duì)于提升大采高綜采工作面支護(hù)效果較為有效。支架之間貼合應(yīng)當(dāng)嚴(yán)密，頂梁應(yīng)當(dāng)對(duì)頂板緊緊貼合，初撐力應(yīng)當(dāng)達(dá)到規(guī)定的24MPa 要求。在開(kāi)采過(guò)程中，做好支架管理工作非常關(guān)鍵，特別是在移架過(guò)程中，不能出現(xiàn)支架傾斜、倒架的問(wèn)題。若出現(xiàn)了傾斜較為明顯的問(wèn)題，則應(yīng)當(dāng)使用側(cè)護(hù)板及單體液壓支柱進(jìn)行調(diào)整，同時(shí)必須有一名班長(zhǎng)以上人員現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)護(hù)，制定專項(xiàng)安全措施，各鋼性接觸點(diǎn)要墊好襯木，并用雙股8#鐵絲或?qū)Ｓ梅赖估K裝置拴牢，對(duì)單體液壓支柱采取防倒、防滑防脫落措施，人員站位合理，并實(shí)行遠(yuǎn)距離送液操作。

2.3 移溜過(guò)程中應(yīng)重點(diǎn)控制的內(nèi)容

移溜時(shí)，采煤機(jī)割煤后距采煤機(jī)中心位置后第6 架依次自動(dòng)推移6 架刮板輸送機(jī)槽節(jié)，使推移后的刮板輸送機(jī)達(dá)到平、直、穩(wěn)、正、牢的要求，嚴(yán)禁停機(jī)進(jìn)行。運(yùn)輸機(jī)在移動(dòng)之后，各工序操作結(jié)束后應(yīng)及時(shí)將液壓支架進(jìn)行機(jī)械閉鎖，推動(dòng)運(yùn)輸機(jī)的尾部與頭部，對(duì)于使用到的管線、電纜等必須整理好，在推移的過(guò)程中禁止人員通行。嚴(yán)禁使用液壓?jiǎn)误w支柱頂、推運(yùn)輸機(jī)電機(jī)、減速器等傳動(dòng)部位。

綜上分析，在大采高綜采過(guò)程中，選擇使用智能化開(kāi)采技術(shù)，涉及到的內(nèi)容相對(duì)較多，相對(duì)于傳統(tǒng)的綜采在很多方面也出現(xiàn)了較大的不同。因此，煤礦企業(yè)在選擇大采高智能化綜采時(shí)，緊密結(jié)合工作面的實(shí)際條件，采取針對(duì)性的措施，全面提升大采高綜采智能化開(kāi)采工作實(shí)效，保證綜采工作的安全性與可持續(xù)性。