智能机械化放顶煤采煤工艺的应用与实践

智能机械化放顶煤采煤工艺的应用与实践

孟浩

兖矿能源鲍店煤矿   山东 济宁  273500

摘要：鲍店煤矿7304放顶煤工作面采用后退全垮式走向长壁智能机械化放顶煤采煤法，该采矿方法应用以来，鲍店煤矿回采工效218.9t/工，实现了减人增产提质的目的。鲍店煤矿分析了7304工作面采煤工艺的应用实践和注意事项，并总结了该工作面的自动找直、记忆截割、自动跟机、远程集控、视频监控五大自动化功能。

关键字：智能化；放顶煤；采矿方法；割煤；记忆截割

1 工作面概况

7304综放工作面位于七采区北部，是七采区西翼3煤层第二个区段的工作面。工作面走向长度1891m，倾斜长度286m，煤层平均厚度9.02m。

2 工作面巷道布置概况

7304综放工作面东北顺槽作为7304辅运顺槽，西南顺槽作为7304胶带顺槽，靠工作面里侧布置带式输送机，支护采用锚网索联合支护。巷道特征如表1所示。

表1巷道技术特征表

3 放顶煤采矿方法

回采工序：割煤→拉架→推前刮板输送机→放顶煤→拉后刮板输送机。

3.1割煤

本工作面割煤方式采用双向割煤，采高3.2 m，截深0.75m。全面采用记忆截割模式割煤。

3.2拉架

本工作面采用智能化电液控系统控制液压支架的移架，可采用邻架、成组、自动跟机、自动移超前架四种形式操作：（1）邻架操作：液压支架通过电液控手动模式进行单架移架。（2）成组操作：液压支架通过电液控手动模式进行成组移架。（3）自动跟机操作：液压支架通过自动跟机模式，实现自动移架程序。（4）移超前架操作：工作面顶板容易出现破碎，实际回采过程中需要超前拉架。采煤机割透机头（尾）后，由支架工将工作面顶板破碎处的支架提前拉出；若出现个别支架不能及时拉出时本架报警启动，由人工干预将超前架拉出。

3.3推前刮板输送机

在自动跟机模式下，由惯性导航LASC系统协同电液控系统进行前部刮板输送机自动找直，电液控系统控制液压支架滞后机组后滚筒10架自动顺序跟机推刮板输送机，保证刮板输送机直线度。推出刮板输送机后，需控制刮板输送机溜槽水平方向弯曲度≤3°，垂直方向≤1°，弯曲段长度不小于20m。

3.4放顶煤

以智能化放煤为主、手动放煤为辅的放煤方式。

（1）智能化放煤按时间频次滞后采煤机后滚筒10架、20架自动顺序放煤，单架放煤，每架放煤时间15秒，放煤工始终跟随采煤机，随时观察尾梁、插板状态及自动放煤效果（见矸即停），并随时进行第三轮补充放煤。

（2）手动放煤采用电液控手动模式，用支架遥控器在架间进行放煤操作，并随时观察尾梁、插板状态及放煤效果，手动放煤采用双轮顺序分段放煤方式。放煤过程中，见矸石须立即停止放煤。

（4）放顶煤操作要求：放顶煤工序与割煤工序平行作业，移架滞后上滚筒3架，放煤滞后移架距离为10架；放煤过程中，应相互配合，避免放煤量过大；大块煤卡阻影响放煤时，可升降尾梁或使用插板将大块煤破碎。当发现顶板大块矸石时，及时将后尾梁摆起插板伸出，关闭放煤口停止放煤，防止矸石混入煤中。

3.5拉后刮板输送机

采用自动模式成组拉后刮板输送机，超前煤机运行方向10架拉后刮板输送机。该工序需注意顺序拉后刮板输送机并控制步距为0.75m，移完排头架须及时拉后刮板输送机机头和机尾。

4 智能化回采工艺

工作面集控中心一键启动工作面乳化液泵站、皮带输送机、破碎机、转载机、刮板输送机；采煤机采用记忆截割模式，支架通过SAC系统实现自动移架，采煤机LASC系统协同SAC系统实现刮板机的自动找直；地面分控中心、工作面集控中心可对综采工作面采煤机、液压支架、运输设备、供液设备、供电设备进行实时监控，及时做出操控调整。

7304放顶煤工作面智能化装备是结合鲍店煤矿井下现有的综放采煤工艺，配套ZF12000/23/45D整体顶梁液压支架、 MG750/1860-WD型电牵引采煤机、 SGZ1000/2400型刮板输送机、SZZ1200/700型转载机、DSJ140/260/3×500型胶带输送机、两顺槽采用超前支架配合单元支架支护，支护距离120米。7304放顶煤工作面智能化装备可以实现以下六大功能：

(1)工作面智能化自动找直

采用LASC技术，通过在采煤机上安装基于高精度专用惯性陀螺仪的采煤机位置测量系统，实现工作面直线度自动调整。

(2)工作面智能化记忆截割

记忆截割模型通过记忆分析示范刀的工作参数、割煤轨迹、割煤机运行数据，并进行智能化运算，形成自由曲线记忆截割方式。按照实际学习的采煤工艺实现全工作面自动截割运行。同时，在自动截割过程中可以根据工作面情况进行在线修正，实现截割模型与工作面的实际情况一致。

(3)工作面智能化自动跟机

工作面液压支架通过红外接收器与煤机机身安装的红外发射器联合作用，动态获取煤机位置，并通过支架电液控系统，实现支架各部件与煤机位置的智能联动，主要功能包括：

1　煤机运行前方自动收回插板及护帮板；

2　煤机机身自动拉移支架；

3　煤机运行后方自动伸打插板及护帮板；

4　煤机运行后方时序自动放煤；

5　煤机运行后方自动推移前部运输机。

(4)工作面智能化远程集控

实现在地面分控中心和井下顺槽集控中心对综采工作面采煤机、液压支架、运输设备、供液设备进行运行工况监测、远程控制和自动化控制。“一键启停”功能能够实现设备的有序启动和停止，数据传输高速精确，当生产过程出现偏离或设备工况数据异常时，可及时调整设备运行状态。

(5)工作面智能化视频监控

视频监控功能实时显示操作设备的现场状况，为全工作面所有操作人员提供语音预警信息，对综采工作面主要设备及围岩环境实施无盲区视频监控，实现工作面安全高效管理。

(6)工作面智能化人员识别

主动防护、本质安全，实现快速准确的人员识别以及安全保护功能。

5 主要经济技术指标

采用智能化采煤方法，7304工作面的主要经济技术指标如表2所示。

表2 主要技术经济指标表

6 结论

鲍店煤矿7304放顶煤工作面配备了具有记忆能力、学习能力、感知能力和决策能力的综采装备，采煤机采用记忆截割模式，支架通过电液控实现自动移架，采煤机LASC系统协同液压支架电液控制系统，实现闭环的工作面直线度监控。智能化放顶煤采矿技术应用以来，该采矿方法的优势逐步体现，回采率达到93%，回采工效218.9t/工，实现减人增产提质的效果。

参考文献

[1]马飞; 段向丰.综合机械化放顶煤开采技术应用[J].江西煤炭科技,2018(3):115-118;

[2]王碧荣.煤矿综合机械化放顶煤开采工艺研究及应用[J].水力采煤与管道运输,2018(11):66-70;

[3]苗胜利.厚煤层放顶煤开采技术的实践应用[J].山东煤炭科技,2018(12):68-69;

[4]张跃军; 段向丰高产高效综合机械化放顶煤技术简析[J].山东煤炭科技,2016(5):8-9;

[5]赵磊.放顶煤一次采全高采煤工艺的研究[J].机械管理开发,2019(10):187-189.