薄煤层综采自动化采煤技术研究与应用

薄煤层综采自动化采煤技术研究与应用

胡诗强

中煤科工集团重庆研究院有限公司，重庆430007

摘要：全国煤炭探明储量的五分之一为1.3m以下的薄煤层，山西焦煤集团的薄煤层储量大且为稀缺煤种，开采价值高。同时，有些薄煤层作为具有瓦斯突出危险的解放层,急需进行开采，实现资源有效利用，提高矿井开采效益。薄煤层开采受采低、断层褶皱等地质变化因素的制约，开采方式经历了炮采、普采或高档普采生产工艺、薄煤层刨煤机和螺旋钻采煤机工艺开采，回采装备配套困难，具有工作面日产量小、生产环境恶劣、生产效益差、安全隐患多、开采速度缓慢等不利条件，严重影响工作面的正常接替，造成矿井开采中大量薄煤层储量被弃采，资源被严重浪费。为解决资源回收、减少人员伤亡及提高企业效益，有必要进行智能化薄煤层综采工艺的应用研究。基于此，本篇文章对薄煤层综采自动化采煤技术研究与应用进行研究，以供参考。

关键词：薄煤层综采；自动化采煤技术；研究与应用

引言

目前,薄煤层开采受作业空间狭窄、采高低的制约,存在的主要问题有:工作面设备运转空间有限,人员活动区域小,采煤机跟机操作难度大,安全问题凸显;自动化程度偏低,多机设备协同作业能力差,缺乏必要的保障系统。现有薄煤层综采装备的技术水平、自动化程度已经严重落后于煤矿企业对薄煤层开采技术的需求。

1综采工作面的定义

综采工作面全称叫做综合机械化回采工作面，在煤矿企业中有着使用频繁和应用广泛的特点，作为一种长壁式采煤方式，主要使用于坡度和环境稳定、内部断层少的煤矿。在实际应用中有着破煤作业、装煤作业、运煤作业、支护作业和采空区处理作业等方面，可以有效对煤矿的上层和下层进行开采，同时能将中间的巷道及时处理成具有输送能力的通道。需要注意的是，可以同时搭配刮板输送机进行输送作业，可以借助对拉式设计完成同向输送。

2煤矿采煤发展现状分析

结合我国当前的整体发展情况来看，虽然地域辽阔，矿产资源十分丰富，但资源的分布却很不均衡。这一特征的存在，使得我国煤矿开采的难度大大增加。因此，要想保证煤矿开采的效率和质量整体提升，让煤炭资源的利用率稳定提高，应该加强对煤矿采煤技术的创新。现阶段，虽然我国煤矿采煤技术水平相对较高，发展速度也非常快，但暴露出来的问题也同样很多。一方面，煤矿资源在各行业中的应用十分广泛，而一情况的存在也使得煤矿开采企业数量日益增多。在企业发展期间，尤其是资金不足且设备简陋的中小型煤矿企业，因为被诸多因素所制约，使得技术无法及时更新，最终导致开采效率低，质量不高。另一方面，精湛的操作技术必须要与先进的机器设备相配合，只有这样，才能有效对工作效率和水平加以提升。但在具体的煤矿采煤工作进行过程中，技术与设备经常存在脱离的情况，不能合理地进行匹配。很多企业虽然配置了先进的设备，力求可以提升煤炭开采有效性，但并不能在开采技术上同步更新，老旧技术经常会在新设备操作中应用，致使煤矿采煤技术的综合水平不能发挥出来，对煤矿开采的深入发展造成了较大影响。我国在煤炭资源利用方面，一直消耗非常大，污染比较严重。因而，针对煤炭开采中产能低这一现象，需要着力对煤矿开采技术水平进行提升，借助高效且节能的开采技术，对煤炭资源的开采以及勘测效果全面提高，增强煤炭资源的利用率，减少浪费问题。然而，旧有粗放的煤矿开采方式对煤炭资源存储地的环境造成了较大破坏，资源无法有序开采，利用率不强，矿区生产运作常常存在杂乱无序的情况，随意对煤矿资源进行堆砌，最终在风力的作用下，空气质量受到影响，制约了煤炭资源的综合利用。

3薄煤层综采自动化采煤技术研究与应用分析

3.1电控自动化技术

薄煤层综采自动化电控采煤能克服薄煤层作业条件限制问题，针对性地解决了采煤机存在的电源耦合器问题和智能化装置问题。电控自动化技术的主要研究目的是解决采煤设备运行过程中的安全性和稳定性问题，通过综采工作面集中控制系统对井下各类机电设备的运行状况进行实时监测，在保证安全的前提下，尽可能使设备发挥出最大效果。具体来说，电控自动化技术实现的关键就是不断地对井下设备信息通信方式及效果进行优化，充分利用计算机技术，对红外传感器、电源耦合器等设备及线路进行检修及维护，消除安全隐患，预防它出现问题。此外，调整设备的安装调节，通过计算机控制系统完成自动化控制，实现设备的自动化运行。电控自动化技术的应用中还应该完成对井下作业各个环节的监测，保证各设备的参数能稳定传输，并解决施工条件带来的限制问题。利用该技术可以高效实现井下各类信息的自动化采集处理，进而保障采煤过程的安全。

3.2支护技术

一般来说，煤矿实际开采中采用的是四连杆液压支架。该种支架在生产过程中具有较高的稳定性，但支架体积过大，灵活性较差，使得运输过程难度增大，并不适用于薄煤层开采。因此在薄煤层开采中，应当结合实际生产条件对传统的四连杆液压支架进行改进，使它起到支撑油缸的作用，并且需要在油缸两侧对顶梁和底座进行固定，进而通过对油缸位置的调整来控制顶梁的状态。此外，增加四连杆液压支架的支撑负载能进一步提升支架的安全稳定性。在实际生产过程中，可利用红外线的发射与接收来实现支架自动控制功能，进而确认采煤机所处位置。同时，为进一步提升采煤机传输信息的能力，可在支架位置处安装采煤机辅助摄像头，在对采煤机进行实时监控的同时，有效提升薄煤层的综采自动化效率。

3.3远程控制系统在薄煤层掘进机中的应用

整套远程控制系统由主机、综合接入器、光电转换器、交换机、摄像仪和TH12操作台等部分组成。按照设备的分布情况，分为地面部分、顺槽集控中心部分和采场部分。液压支架和掘进机都有专用控制专线连接至顺槽集控中心，综合接入器将电源箱、摄像仪、无线天线等现场设备集合起来，通过井下环网、光电转换器、网络交换机等网络设备将数据发送至顺槽的数据处理中心。监控主机是煤矿专用的高性能服务器，它将数据处理中心、TH12操作台传输的数据接收、解码、存储和显示，还能响应地面调度室的指令，提供信息给调度人员。综采综合接入器接入了多种信息，包括视频信息、以太网、WIFI等，具体的配置可根据工作面实际情况进行设计，一般沿工作面方向每隔数个支架安装一台。每台综采综合接入器之间通过连接器网口串联，综采综合接入器之间通过铠装电缆传递电信号，端头和端尾的采集器具有压力监测和环境监测等功能，并通过光电转换器将电信号转换为光信号，形成闭合以太网。网络交换机将运输巷带式输送机、供液系统、供电系统和数据处理中心连接起来，实现三层路由功能。一方面提高局域网内各子网的数据交换能力，另一方面也是工作面以太网和矿井以太网的关键接口设备。薄煤层工作面对于现场摄像仪的要求较高，必须具备体积小、重量轻、安装便捷的特点。TH12操作台是顺槽集控中心的主要设备之一，在综采自动化系统、电液控制系统、三机、泵站和掘进机自动控制系统中均有应用，其中Ｂ型操作台用于视频监视器控制、液压支架动作控制和掘进机远程控制，Ｃ型操作台用于三机、泵站和掘进机远程控制。

结束语

通过研究和实践，自动化薄煤层工作面积累了大量的先进采煤技术，储存和挖掘了现场实践数据，为其他煤矿等全国自动化薄煤开采工艺的推广及完善提供了可靠的经验和有力的技术支撑。

参考文献

[1]郭帅.薄煤层综采自动化采煤技术的应用[J].西部探矿工程,2020,32(05):161-162.

[2]王琪.薄煤层综采自动化采煤技术的应用[J].内蒙古煤炭经济,2020(07):168-169.

[3]任琦.薄煤层综采自动化采煤技术的应用[J].当代化工研究,2020(07):70-71.

[4]李星凯.薄煤层综采自动化采煤技术的应用[J].中国石油和化工标准与质量,2019,39(20):209-210.

[5]陈浩.薄煤层综采自动化采煤工艺技术研究与应用分析[J].资源信息与工程,2019,34(05):39-40.

作者简介：胡诗强（1980.10.12），重庆市奉节县人人，工程师，本科，2003年毕业于重庆工业大学专科，2021年本科毕业于四川大学，主要从事瓦斯监测系统现场应用技术、仪器仪表、综合自动化等方面的研究与技术推广等工作。