淺談綜合機械化在煤礦開采上的應用

0 引言
在礦井的生產過程中，采煤工藝的先進與否直接影響整個礦井的生產能力。因此，要盡量選用先進的采煤工藝，從而到礦井的高產高效的目的。隨著我國 工業控製自動化技術的 發展， 煤礦機電自動化在礦上的應用日益增多。因為 煤礦是高危行業，提高機電設備自身的 安全可靠程度和自動化程度，最大減少用人，是實現礦井長治久安的關鍵所在，因此 煤礦機電的自動化有力推動了 企業 安全高效、又好又快發展。
1 綜合機械化采煤技術的應用
目前世界上最先進的采煤工藝是綜合機械化采煤，簡稱為“綜采”，綜采之所以先進是因為破、裝、運、支、處等五個主要生產環節全部實現了機械化，減少了中間人力參與的環節，提高了勞動效率。
1.1 裝備特點 煤炭井下開采的發展方向是實現礦井高產高效集中化生產。而實現礦井高產高效的前提是提高綜采工作麵的單產，實現工作麵高產高效，達到一礦一麵或一礦二麵的高度集中化生產。實現綜采工作麵高產高效應以提高綜采工作麵的開采強度和采煤機的有效開機率為目標，其技術途徑有提高綜采工作麵配套設備的小時生產能力。增加工作麵的出煤點。提高綜采設備及礦井生產係統的可靠性，減少工作麵輔助工序的影響時間。實現綜采工作麵的高產高效主要有單一長壁綜采工作麵的高產高效和實現綜采放頂煤工作麵的高產高效。
采用大能力的新型綜采裝備來實現長期綜采工作麵高產高效，也是今後采煤機械化的發展方向，其裝備的主要特點是:設備能力大。大功率(>800kW)電牽引采煤機的小時生產能力在1000～1200t以上，運輸機、轉載機、破碎機的小時生產能力在500～2000t以上；自動化程度高，實現了機電一體化；為了適應采煤機快速割煤的要求，采煤機具備自動調高等功能；液壓支架采用電液控製，能實現采煤機、刮板輸送機和液壓支架的自動控製；設備性能好、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 中國綜采成套設備獲得良好效益的采煤法，其工作麵巷道布置僅有回風平巷、運輸平巷和開切眼，通風係統完善良好。一般來說，加大綜采工作麵的長度，增加采煤機割一刀的煤量，相應地可減少工作麵斜切進刀及端頭作業等工序對生產的影響時間，因此能獲得較高的產量。確定綜采工作麵的合理長度，一般以工作麵日產量最高或噸煤成本最低為準則，製約工作麵長度的主要因素是工作麵地質條件和刮板輸送機的鋪設長度。增加工作麵的推進長度是減少工作麵搬家次數最有效的方法。製約工作麵走向長度增加的主要因素是回采巷道的掘進和支護、可伸縮帶式輸送機的鋪設長度以及采場的地質構造。
短壁綜合機械化采煤工藝的應用主要基於兩個條件:即回采巷道實現機械化快速掘進和實現了綜采工作麵上、下端頭的快速作業。這種采煤工藝使用於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麵開采的煤層。
短長壁綜采是在已掘巷道巷柱式開發區內布置長壁工作麵，並用綜采成套設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備，在63L短長壁綜采工作麵進行了試驗。試驗期間，65d采出煤炭102415t，平均日產1300t，最高日產達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。綜采工作麵放頂煤開采的生產過程是:工作麵采煤機先截煤、移煤和推移輸送機等工序;進行2～3刀後暫停截煤，依次分段打開支架上放煤窗口放頂煤，出現矸石時，立即關閉放煤窗口;直到工作麵全長頂煤放完為止，即完成一次放煤的生產過程。頂煤放完後，綜采工作麵便可繼續向前推進。
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麵前。在我國煤礦中，薄煤層的儲量占煤炭可采儲量比例較大，在已探明的礦區中，有84%的礦區有薄煤層，儲量約620億t，占總儲量的17.5%。由於在開采技術上薄煤層屬於難采煤層，機械化水平一直比較低，在開采煤層中產量比例小。在薄煤層中，由於受煤層薄、人員活動空間小等限製，在采煤方法的選擇上是一個難題。傳統的采煤工藝通常采用工作麵打眼放炮落煤方法，該種開采方法產量低、 安全性差。要提高單產水平和工作麵效率，實現礦井 安全高效開采，必須采用綜合機械化開采。擴大綜采的應用範圍，提高綜采的 經濟效益，實現煤礦生產的高產高效，是煤炭 工業 科技 發展的一項重要目標，同時對煤礦的可持續性發展起到至關重要作用。
2 電氣自動化在機械設備中的應用
采煤機從中厚煤層起步，發展到薄煤層、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，逐漸發展到了電磁滑差無鏈電牽引和變頻調速無鏈電牽引。液壓支架高度從薄煤、中厚到厚煤層，支架型式由占主導的掩護式，逐漸發展到有四柱支撐式低位放頂煤、兩柱式的高位放頂煤(單輸送機)、兩柱掩護式低位放頂煤液壓支架等多種架型。液壓支架電液控製係統在美國、澳大利亞、德國等煤炭生產發達國家得到了普遍的應用，液壓支架電液控製係統是實現綜采工作麵高產高效的關鍵技術設備，是今後發展的必然方向充分發揮機電一體化技術在煤礦開采中的作用。目前從國內煤礦的技術、經濟條件和效益出發，電液控製液壓支架主要用於年產400萬t以上的一次采全高長壁工作麵，600萬t以上放頂煤工作麵及薄煤層高效開采工作麵。將在2年內結合各礦特點嚐試第一套液壓支架的電液控製係統。
電氣自動化的應用使采煤的過程更加人性化，綜采工作麵裝備遠程監控及專家診斷係統的可靠性是國產采煤機研究的主要內容。該係統能夠實現綜采裝備液壓支架和采煤機的遠程監控，使采煤機根據煤層的變化實現自動割煤、煤層的軟硬自動調節采煤速度，檢驗並完善動態監測綜采支架液壓係統壓力和各受力點的狀態，自動調節支架推移輸送機的拉移等。近期進行項目的調研、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、故障診斷及預報、顯示與傳輸係統、采煤機自動運行控製係統等問題。使綜合機械化水平上一個新的台階。
3 結束語
建設高產高效礦井是煤炭 企業生存和發展的必由之路，是增強煤炭企業整體競爭力和可持續發展的基本途徑。綜合機械化在煤礦開采中的應用獲得了良好的經濟效益及社會效益，同時實現了高產高效 現代化煤礦。