煤礦自動化采煤工藝應(yīng)用研究

郭海軍

（霍州煤電集團安監(jiān)局五人小組，山西 霍州 031400）

隨著科技的進步，煤礦井下也將逐漸實現(xiàn)智能化采煤，智能化采煤可以最大程度上減少工作面的作業(yè)人數(shù)、減輕職工的勞動強度和保證安全生產(chǎn)，本文主要對智能化采煤工藝做研究。

1 回采工藝

根據(jù)某礦采煤工作面所在采區(qū)煤層賦存情況及采區(qū)已回采工作面的成功經(jīng)驗，該工作面采用后退式單一走向長壁采煤法，綜合智能機械化開采,一次采全高。自然垮落法處理采空區(qū)。

2 工藝流程

主要工藝流程：收液壓支架伸縮梁及護幫板（端頭架）→雙滾筒采煤機割煤、裝煤→可彎曲刮板輸送機裝煤、運煤→液壓支架支護頂板（移架）→推移刮板輸送機（清掃浮煤）→推移轉(zhuǎn)載機→循環(huán)端頭→采空區(qū)處理→50m兩次防突驗證。

3 工藝方式及要求

3.1 割煤方式

采用雙滾筒采煤機（MG 300/700-AWD）單向割煤方式，前滾筒割頂煤，后滾筒割底煤，進刀長度30～35 m，往返一次為兩個循環(huán)，循環(huán)進度0.8 m。

3.2 進刀方式

割煤采用機頭、機尾雙向斜切進刀割三角煤法，進刀距離30～35 m。即采煤機在機頭（機尾）沿工作面輸送機彎曲段向機尾（機頭）牽引進刀，使采煤機前、后滾筒截深均達到0.8 m后停止牽引，推移刮板輸送機，使其成為一條直線，然后調(diào)整前、后滾筒，牽引采煤機向機頭（機尾）割通三角煤，到機頭（機尾）后停止牽引，調(diào)整滾筒，牽引采煤機向機尾（機頭）正常割煤（見圖1）。

圖1 綜采工作面（采煤機）進刀示意圖

3.3 裝煤和運煤方式

由采煤機雙滾筒落煤，滾筒的螺旋葉片配合刮板輸送機鏟煤板的移動進行裝煤。

3.4 液壓支架支護頂板（移架）

工作面頂板支護：工作面采用ZY 6000/11/24D型掩護式支架153架和ZYG 6000/15/35D型掩護式支架2架，共155架支架支護頂板。

1）液壓支架支護頂板采用崗位工就地操作電液控控制器順序移架。

2）移架方式。滯后采煤機3～5 m跟機移架，移架步距0.8 m，采用及時支護方式，先移架后推移刮板輸送機。

3）當工作面底板不平、架腳鉆底時，合理使用支架抬腳油缸進行移架。

4）移架順序及要求。降架→移架（收支架伸縮梁）→升架→伸出支架伸縮梁。采煤機割煤時，首先將采煤機前滾筒前方相鄰兩架支架的伸縮梁收回，并隨著采煤機的割煤逐架收回，工作面追機進行移架作業(yè)。采煤機開始割煤后，距后滾筒1 m左右及時伸出支架伸縮梁，距采煤機后滾筒3～5 m即可開始將支架降架前移，移架時必須保證相鄰支架的推移千斤頂處于供液狀態(tài)，移架到位后及時伸出支架伸縮梁。移架操作時，先降架使頂梁距離頂板不超過200 mm即可移架。降架要緩慢，移架要一次到位，升架要及時，升架到頂梁接頂后保證支架初撐力達到24 MPa以上。待采煤機在兩端頭反刀后，先循環(huán)端頭支護再拉移端頭支架。

3.5 推移刮板輸送機（清掃浮煤）

1）推移刮板輸送機采用崗位工就地操作電液控控制器的方式順序推溜。

2）推移刮板輸送機與采煤機應(yīng)保持8～15m距離，彎曲段不小于15m，刮板輸送機成一條直線。

3）推移輸送機機頭、機尾時，必須清理干凈浮煤、浮矸，及時拉移支架，待推移完機頭和機尾后，然后方可進行其他作業(yè)。

4）待工作面刮板輸送機機頭推移到位后，利用轉(zhuǎn)載機自移裝置將其向前推移一個循環(huán)，保證自移后轉(zhuǎn)載機機尾與刮板輸送機機頭搭接合理，流煤暢通。

5）浮煤每個循環(huán)清掃一次，推移刮板輸送機后，由清煤工逐架將浮煤清理至工作面刮板輸送機內(nèi)；清煤時，清煤工站在支架與工作面刮板輸送機擋煤板之間，與采煤機后滾筒的距離不小于30 m，且要隨時觀察煤幫和支架接頂及架間活矸情況，以防煤體片幫和架間掉渣傷人。

3.6 轉(zhuǎn)載機推移

1）轉(zhuǎn)載機推移采用崗位工就地操作電液控控制器通過5ZY自移裝置進行推移。

2）推移轉(zhuǎn)載機時，由一名端頭支護工觀察機尾，另外一名端頭支護工操作電液控，轉(zhuǎn)載機司機觀察機頭。操作過程緩慢進行，發(fā)現(xiàn)問題立即停止操作，并及時處理。

3）推移流程：抬高轉(zhuǎn)載機機身；推移轉(zhuǎn)載機前移一個步距；使轉(zhuǎn)載機落地，并把導軌抬起；拉移導軌向前移動一個步距；把導軌落地，恢復到原位，準備進行下一個循環(huán)。

4）推移轉(zhuǎn)載機到位后，操作人員或機尾觀察人員確定轉(zhuǎn)載機機尾與刮板輸送機機頭搭接合理，出煤暢通。否則立即進行處理。

3.7 拉移超前支架

1）超前支架拉移采用崗位工就地操作電液控方式進行。

2）拉移支架時,至少由兩人完成。一人在超前支架處操作電液控制器，一人負責在安全地點觀察支架動作情況，嚴禁所移支架內(nèi)及兩側(cè)站立人員。

3）工作面（機頭、機尾）推進兩個循環(huán)，兩巷超前支架拉移一次（兩個步距），拉移步距為800 mm。超前支架前4組可提前半個循環(huán)拉移，最后一組在煤機距兩端頭15個支架時進行拉移。拉移時按照由外向里順序進行，同組支架先拉移一側(cè)，再拉移另一側(cè)支架，邁步進行。一組完成后拉移下一組。

4）支架前移時,先把護壁板收回。操作支架前、后立柱同時迅速降下,當支架脫離頂板50 mm左右時,進行移架。移架時，立柱降下高度一般最大不超過200 mm，且根據(jù)巷道內(nèi)頂板凹凸程度適當調(diào)整。

5）伸縮梁伸出時不能當頂梁使用。在支架前方底板有大塊冒落矸石或煤塊,或支架前方底板凹凸太深等情況時。端頭支護工應(yīng)提前移開煤塊或矸石，墊木移架或采取其它方法處理后方可進行移架操作。移架后保證支架與底板垂直。

6）移架時如操作人員發(fā)現(xiàn)阻力過大,應(yīng)迅速查明原因,并采取相應(yīng)措施,嚴禁強拉硬拽、野蠻操作。

基于PSCAD/EMTDC電磁暫態(tài)仿真平臺，建立了電力系統(tǒng)模型，分別對電力系統(tǒng)輸電線路發(fā)生三相短路以及誤同期合閘進行了仿真計算，并分析了三相短路和誤同期合閘對電力系統(tǒng)的影響．該研究為電氣設(shè)備的選型、線路保護配置確定提供了理論依據(jù)，對電網(wǎng)初期設(shè)計和后期啟動調(diào)試具有重要參考價值．

7）升柱時,確保動作支架前后立柱同時進行升柱。根據(jù)頂板是否容易破碎等情況選擇合理的初撐力，以免破壞頂板。

8）當支架移動不慎偏移路線時，在首架下次前移時使用防倒千斤頂進行調(diào)整到合理位置。

3.8 采空區(qū)處理方法（自然垮落法）

4 地面及順槽集控中心遠程控制技術(shù)

4.1 割煤方式

集控中心操作人員通過“自動化”模式“一鍵”啟動工作面MG 300/700-AWD型雙滾筒采煤機雙向自動記憶割煤。

4.2 進刀方式

割煤采用機頭、機尾雙向斜切進刀割三角煤法。集控中心操作人員通過工作面視頻監(jiān)控及定位傳感器位置顯示，觀察采煤機進刀情況。如發(fā)現(xiàn)采煤機未按設(shè)定截割方式作業(yè)，或其他特殊情況，集控中心操作人員立即停機閉鎖“自動化”操作系統(tǒng)，查找原因處理問題。

4.3 裝煤、運煤方式

由采煤機雙滾筒落煤，滾筒的螺旋葉片配合刮板輸送機鏟煤板的移動進行裝煤。

4.4 液壓支架支護頂板（移架）

4.4.1 工作面頂板支護

工作面采用ZY 6000/11/24D型掩護式支架153架支護頂板，運巷端頭使用一架ZYG 6000/15/35D掩護式支架。

1）集控中心操作人員通過“自動化”模式“一鍵”啟動液壓支架跟機順序移架支護頂板。

2）移架方式。通過集控中心支架操作臺設(shè)置初始跟機動作支架滯后采煤機后滾筒3～5m跟機移架，移架步距0.8 m，采用及時支護方式，先移架后推移刮板輸送機。

3）當工作面底板不平、架腳鉆底時，集控中心操作人員通過遠程控制單架抬腳進行移架。

4）移架順序及要求（同上）。集控中心操作人員通過工作面視頻監(jiān)控及支架傳感器顯示，發(fā)現(xiàn)工作面有漏架，初撐力自動補壓后仍不足等情況時，集控中心操作人員通過遠程控制單架進行補拉或補壓。

4.5 推移刮板輸送機（清掃浮煤）

1）推移刮板輸送機采用“自動化”模式“一鍵”啟動液壓支架跟機順序推溜。

2）通過集控中心支架操作臺設(shè)置初始跟機推溜支架滯后采煤機后滾筒8～15 m距離，彎曲段不小于15 m，刮板輸送機成一條直線。

3）推移輸送機機頭、機尾時，必須清理干凈浮煤、浮矸，及時拉移支架，待推移完機頭和機尾后，然后方可進行其他作業(yè)。

4）待工作面刮板輸送機機頭推移到位后，利用轉(zhuǎn)載機自移裝置將其向前推移一個循環(huán)，保證自移后轉(zhuǎn)載機機尾與刮板輸送機機頭搭接合理，流煤暢通。

5）每班生產(chǎn)結(jié)束后，閉鎖“自動化”操作模式，由清煤工進入工作面進行清掃浮煤；清煤時，清煤工站在支架與工作面刮板輸送機擋煤板之間，閉鎖作業(yè)地點前后3個支架，防止電液控系統(tǒng)誤動作傷人，且要隨時觀察煤幫和支架接頂及架間活矸情況，以防煤體片幫和架間掉渣傷人。

4.6 轉(zhuǎn)載機推移、拉移超前支架

與崗位工就地操作模式相同。

4.7 采空區(qū)處理方法

自然垮落法。

5 結(jié)語

近年來雖然煤礦安全生產(chǎn)形勢有了一個很好的轉(zhuǎn)變，但煤礦的安全事故還是時有發(fā)生，自動化開采能夠最大程度的減少井下各作業(yè)地點的人數(shù)，最大程度的減少因為人的不安全行為造成的安全事故，自動化控制系統(tǒng)能夠正真實現(xiàn)煤礦的安全生產(chǎn)。