趙滌非

(山西潞安礦業(yè)集團司馬煤業(yè)公司)

機械自動化技術在煤礦中的應用

趙滌非

(山西潞安礦業(yè)集團司馬煤業(yè)公司)

近年來，煤礦機械化與電氣自動化水平得到快速提升，機械化與電氣自動化技術在煤礦中得到了廣泛應用，大大提高了煤礦的生產(chǎn)效率。對機械化與電氣自動化技術在煤礦中的應用情況分別進行了詳細分析，在此基礎上對其應用前景進行了展望，對于進一步提高煤礦機械化與電氣自動化水平具有一定的參考價值。

機械化 電氣自動化 煤礦生產(chǎn)效率 應用前景

煤礦機械自動化水平關系著礦井的生產(chǎn)質(zhì)量與效率，是衡量煤礦現(xiàn)代化程度的主要標志。在煤礦生產(chǎn)過程中，尤其是井下作業(yè)環(huán)境十分惡劣，有著眾多的機械設備，雖然近年來大量煤礦企業(yè)的機械化、電氣自動化水平得到了快速提升，但就整體而言，我國煤礦自動化水平仍較低，遠遠落后于電力、鋼鐵、石油等行業(yè)[1-3]。因此，如何提高煤礦機械自動化水平，是現(xiàn)階段煤礦企業(yè)亟需解決的問題之一。通過對機械化、電氣自動化技術在煤礦的應用現(xiàn)狀進行分析，并就其應用前景進行討論，為提升煤礦機械化、電氣自動化水平提供參考。

1 機械自動化技術發(fā)展概述

相比于國外發(fā)達國家，我國機械自動化水平提升空間較大，自動化范圍十分有限。因此，應根據(jù)適應性與實用性的原則，以柔性生產(chǎn)為重要保證，對信息系統(tǒng)以及人機界面進行優(yōu)化，充分發(fā)揮計算機管理作用，并與普遍機械自動化設備相結(jié)合，對個別環(huán)節(jié)實行人工干預，從而提高機械自動化技術水平。在機械自動化技術發(fā)展過程中，必須要得到自動化生產(chǎn)線、零件檢測、電子學以及相關配套設備與技術的支持，應加大對可編程控制器、系統(tǒng)軟件、新型刀具、微處理機、控制系統(tǒng)以及自動化元件的研究力度，積極引入國內(nèi)外最先進的機械自動化技術，提高煤礦的生產(chǎn)質(zhì)量與效率。

2 機械自動化技術應用現(xiàn)狀

2.1 應用特點

(1)采掘設備突破較大。自20世紀80年代以來，我國不斷更新煤礦采掘技術與設備，使得采掘機械化水平的提升有了良好的基礎。目前，隨著我國煤礦生產(chǎn)設備制造技術的不斷完善，已經(jīng)能夠制造出高效綜采成套設備，如由神華企業(yè)合作研發(fā)的7 m 液壓支架，既具備完全自主知識產(chǎn)權，同時也是全球最高支架，改變了我國大型支架必須依賴進口的現(xiàn)狀。中煤科工集團自主研發(fā)了重型刮板輸送機，滿足了年產(chǎn)超過千萬噸的大型礦井一次采全高綜采工作需求。目前我國已經(jīng)具備自主生產(chǎn)年產(chǎn)千萬噸的綜采成套設備的能力。

(2)煤礦建設水平進步較快。超級工作面產(chǎn)煤具有產(chǎn)量、采寬以及采高大等優(yōu)勢，目前我國已能夠獨立設計出千萬噸以上的露天礦與礦井[4]。現(xiàn)階段我國大部分新建礦井對生產(chǎn)系統(tǒng)進行了簡化，除去井底車場，使用膠帶運輸機實現(xiàn)對煤炭的連續(xù)運輸，運用天軌膠輪車實現(xiàn)運輸效率的提升，實現(xiàn)了大采高厚煤層一次采全高綜采面，年產(chǎn)千萬噸以上的目標，建設了很多2 000萬t級的露天礦和千萬噸級的特大型礦井，我國綜采工作面的技術經(jīng)濟指標逐步與國際接軌，并在實際運用中取得了較好效果。

(3)采煤技術日益先進。隨著我國在井工煤礦等方面有了重大突破，目前新建礦井的基本模式為千萬噸級的綜采工作面，其中大采高綜采技術、綜采放頂煤技術在國際上處于領先地位，綜采工作面在7 m以上。在我國寧夏、山西等礦井自動化采煤試驗中，不斷取得了突破性進展，以遠程控制的方式，適當調(diào)整并控制了綜采工作面[5]。近年來我國露天煤礦連續(xù)、半連續(xù)開采不斷有了重大進展，原煤生產(chǎn)能力超過了2 000萬t/a。

2.2 具體應用

短長壁綜采是將長壁工作面布置于已掘巷道巷柱式開發(fā)區(qū)內(nèi)，同時使用了綜采成套設備回采煤柱的采煤方法。通過運用長壁綜采的采煤方法，能夠有效提高產(chǎn)量，只有開切眼、運輸平巷、回風平巷被布置于工作面巷道中，有著較好的通風系統(tǒng)。

在應用短壁綜合機械化采煤技術時：①回采巷道實現(xiàn)機械化挖進，能夠提高綜采工作面各端頭的工作效率；②適應于開采緩傾斜中厚及厚煤層的中小型礦井，在無法布置長壁綜采工作面和大型礦井回采塊段小的開采煤層也有應用；③對于條件較為特殊的煤層，其綜采技術裝備研發(fā)取得了長足發(fā)展，對于工作面頂板出現(xiàn)破碎的情況，已經(jīng)研發(fā)出機身較窄的采煤機；對于需要進行分層開采的情況，可以利用自動鋪聯(lián)網(wǎng)液壓支架；對于硬度較高的可以使用頂板軟化技術，必要時可結(jié)合高支護強度液壓支架；④對于相對較厚的煤層，應用一次采全高的厚煤層頂煤綜采技術，如此煤口位置便可以劃分為低位、中位以及高位3個不同的等級，同時從實際情況出發(fā)可配合使用單臺輸送機或雙臺輸送機，對于厚6～12 m的煤層開采工作面來講，可有效簡化預防采取分層開采方式所帶來的大量巷道以及與之相配套的支護或者是分層鋪網(wǎng)工作，符合經(jīng)濟性原則。

采煤機由中厚煤層開始發(fā)展，逐步過渡到大功率、薄煤層、大采高強力滾筒采煤機。牽引方式逐步從有鏈到無鏈液壓，再到電磁滑差無鏈電牽引以及變頻調(diào)速無鏈電牽引。液壓支架高度由薄煤層到中厚煤層，再到厚煤層[6]。通過多年發(fā)展，支架型式由以往的掩護式已發(fā)展出了兩柱掩護式低位放頂煤液壓支架、兩柱式的高位放頂煤以及四柱支撐式低位放頂煤等不同的架型。

生產(chǎn)輔助過程的機械化裝備取得了一定的成果，為盡快實現(xiàn)礦井現(xiàn)代化創(chuàng)造了有利條件，在實踐中應用范圍最廣的輔助運輸設備主要有單軌吊、齒軌車、卡軌車、膠輪車以及無軌膠輪車等，牽引動力有鋼絲繩牽引、電牽引以及柴油牽引等3種類型，可在很大程度上減輕工人的工作負擔，綜采設備的使用效率也因此得到了明顯提升。

目前，通過引入一系列礦井通信、礦井安全以及設備工況監(jiān)測控制系統(tǒng)，在很大程度上改善了礦井安全條件，為礦井裝備的正常運行提供了有力保障。我國采煤機主要研究內(nèi)容為專家診斷系統(tǒng)的可靠性和綜采工作面裝備遠程監(jiān)控系統(tǒng)。通過應用該類系統(tǒng)，可以對綜采裝備液壓支架與采煤機進行遠程監(jiān)控，采煤機可根據(jù)煤層變化對煤層進行自動切割，按照煤層的軟硬程度適當調(diào)整采煤速度，能夠?qū)C采支架液壓系統(tǒng)壓力及其各點受力情況進行動態(tài)檢測，并不斷加以完善，還可對支架推移輸送機的拉移進行自動調(diào)節(jié)。

3 應用前景

(1)促進煤礦安全生產(chǎn)。由于煤礦作業(yè)危險性極高，因而在煤礦實際生產(chǎn)過程中，安全問題是重中之重。在煤礦生產(chǎn)中充分應用機械自動化技術，能夠最大限度解決煤礦中潛在的諸多安全問題，確保煤礦安全生產(chǎn)。

(2)提高煤礦生產(chǎn)效率。提高煤礦生產(chǎn)過程的機械自動化技術水平，能夠大大提升煤礦的生產(chǎn)效率。通過采用機械自動化技術，能夠在無人監(jiān)管的前提下，自主選擇程序，自主進行作業(yè)，且不受時間的限制，從而能夠最大限度降低煤礦的生產(chǎn)成本。

(3)加快生產(chǎn)技術更新。煤礦企業(yè)通過大量應用機械自動化技術，能夠加快煤礦產(chǎn)業(yè)技術更新速度。在此過程中，應注重配合使用其他的開采輸送技術，從而最大限度促進煤礦產(chǎn)業(yè)技術更新?lián)Q代，并加快整個產(chǎn)業(yè)的技術更新速度，實現(xiàn)企業(yè)自身社會效益與經(jīng)濟效益的提升。

4 結(jié) 語

通過梳理近年來煤礦企業(yè)的機械自動化技術的應用情況，并對其發(fā)展趨勢進行了討論，對于進一步提高煤礦企業(yè)機械自動化水平具有一定的參考價值。

[1] 張麗娟.煤礦通風系統(tǒng)中自動化控制技術的應用[J].現(xiàn)代礦業(yè)，2015(8)：243-244.

[2] 張少鋒.提高小空煤礦機械化水平途徑與措施[J].煤炭工程，2013，45(12)：142-144.

[3] 肖同社.煤礦采掘機械化現(xiàn)狀與對策措施研究[J].中國煤炭，2013，39(10):71-73.

[4] 韓 微.機械自動化在煤礦機械制造中的運用分析[J].科技資訊，2013(1)：74-75.

[5] 劉 斌.論機械自動化技術在機械制造業(yè)中的應用[J].企業(yè)技術開發(fā)，2013(3)：45-46.

[6] 張青花.淺談機械自動化在煤礦采掘中的應用[J].技術與市場，2015(4):72-73.

2015-05-21)

趙滌非(1983—)，男，工程師，047105 山西省長治市長治縣蘇店鎮(zhèn)。