劉少軍

(陜煤集團(tuán)神木張家峁礦業(yè)有限公司，陜西 神木 719300)

0 引言

作為社會(huì)經(jīng)濟(jì)的重要組成部分，煤炭行業(yè)不僅是國家經(jīng)濟(jì)的支柱產(chǎn)業(yè)之一，更能夠?yàn)槿藗兊纳a(chǎn)生活提供充足的能源。工業(yè)的發(fā)展帶動(dòng)了生產(chǎn)制造行業(yè)的機(jī)械化發(fā)展，煤炭行業(yè)也是如此，井下采礦工作中應(yīng)用到大量的采煤機(jī)械和運(yùn)輸機(jī)械，要求開采企業(yè)加深對(duì)機(jī)械設(shè)備的認(rèn)識(shí)，充分發(fā)揮出機(jī)械設(shè)備的機(jī)械水平，提高開采工作的效率[1-3]。因此，對(duì)于井下采煤機(jī)械設(shè)備的特點(diǎn)研究是很有必要的，在保證礦井安全開采的前提下，利用智能化手段實(shí)現(xiàn)對(duì)機(jī)械設(shè)備進(jìn)行精細(xì)化管理，提升設(shè)備使用壽命，降低生產(chǎn)成本。

1 井下機(jī)械設(shè)備的特點(diǎn)及優(yōu)勢(shì)

1.1 設(shè)備的特點(diǎn)

主要設(shè)備型號(hào)及特征：在井工開采中，應(yīng)用的機(jī)械設(shè)備有采煤機(jī)、刮板輸送機(jī)、液壓支架、轉(zhuǎn)載機(jī)等。不同類型的機(jī)械有不同的特點(diǎn)及作用。以張家峁煤礦5-2煤層的15208工作面為例，說明工作面主要的采煤機(jī)械和運(yùn)輸機(jī)械設(shè)備的型號(hào)和主要技術(shù)特征，見表1。

表1 15208工作面主要設(shè)備型號(hào)及技術(shù)特征

采煤機(jī)：主要負(fù)責(zé)破煤以及裝煤等工作，目前應(yīng)用最為廣泛的是雙滾筒采煤機(jī)，開采人員主要將采煤機(jī)安裝于刮板輸送機(jī)上沿著開采工作面的推進(jìn)方向進(jìn)行穿梭割煤，通常來說，采煤機(jī)的截深600 mm、800 mm或865 mm，最大截深達(dá)1 000 mm。

刮板輸送機(jī)：主要負(fù)責(zé)開采工作面的運(yùn)煤工作，還能夠作為采煤機(jī)的導(dǎo)軌，常用的刮板輸送機(jī)為可彎曲刮板輸送機(jī)，可以將其作為液壓支架移動(dòng)時(shí)所用的支點(diǎn)。

轉(zhuǎn)載機(jī)：該設(shè)備為20～40 m長的刮板輸送機(jī)，該設(shè)備的一端可以和工作面配置的輸送機(jī)機(jī)頭進(jìn)行連接，實(shí)現(xiàn)煤炭的運(yùn)輸，將煤炭從刮板運(yùn)輸機(jī)轉(zhuǎn)移到帶式輸送機(jī)中。

液壓支架：主要是提供合理的支護(hù)阻力，保證采場頂板安全。

1.2 設(shè)備的優(yōu)勢(shì)

提高井下采煤工作的安全性：傳統(tǒng)的采礦工作機(jī)械化程度相對(duì)較低，大部分危險(xiǎn)性較高的探測和開采工作都需要人工完成，對(duì)開采人員的生命安全造成了威脅，導(dǎo)致煤礦安全事故頻頻發(fā)生[4-6]。隨著工業(yè)行業(yè)的信息化發(fā)展，開采設(shè)備越來越機(jī)械化，大部分危險(xiǎn)性的開采工作都可以由機(jī)械設(shè)備代替人工操作，在很大程度上提高了井下采礦工作的安全性，為高效安全生產(chǎn)提供了可靠的技術(shù)保障。

提高井下采煤工作的效率：和傳統(tǒng)的人工開采相比，采煤機(jī)械和運(yùn)輸機(jī)械的應(yīng)用有效提高了機(jī)械化程度，從而實(shí)現(xiàn)采礦工作效率的提升，不僅能夠替代開采人員完成危險(xiǎn)的工作，還能夠解決開采人員的時(shí)間，降低開采人員的工作量。這是因?yàn)椴傻V工程的增加使得礦層不斷加深，傳統(tǒng)的人工開采難以高效地進(jìn)行采礦工作，只有通過強(qiáng)度較大的機(jī)械設(shè)備，才能夠保質(zhì)保量地完成礦石開采工作。

2 井下機(jī)械設(shè)備智能化合理配置

2.1 智能綜采控制系統(tǒng)的配置

結(jié)合張家峁煤礦智能化礦山建設(shè)在22201工作面的應(yīng)用實(shí)例，論述智能綜采控制系統(tǒng)主要機(jī)械的配置。

采煤機(jī)的配置：綜采工作面采用的設(shè)備為無鏈牽引采煤機(jī)，實(shí)現(xiàn)對(duì)采煤機(jī)遠(yuǎn)距離控制、一鍵啟停、工作位置實(shí)顯、工況在線監(jiān)控，如圖1所示。考慮設(shè)備疲勞磨損情況，做到超前防控，保證設(shè)備正常運(yùn)轉(zhuǎn)，保障經(jīng)濟(jì)效益。

圖1 采煤機(jī)智能化監(jiān)測示意圖

刮板輸送機(jī)：開采人員可以將刮板輸送機(jī)安置于靠近煤壁的區(qū)域，沿著開采工作面的長度將刮板輸送機(jī)鋪設(shè)于底板上。與此同時(shí)，需要盡量將刮板輸送機(jī)機(jī)頭以及機(jī)尾部位深入到開采工作面的區(qū)段平巷內(nèi)。

液壓支架：開采人員需要將液壓支架安置于刮板輸送機(jī)的采空側(cè)，并沿著開采工作面的全長按照直線的方式進(jìn)行布置，將其支撐于開采工作面的頂板和底板之間。通過控制臺(tái)的礦壓監(jiān)測主機(jī)顯示屏顯示的支架壓力值給工作面反饋支護(hù)情況，如圖2所示，可以實(shí)現(xiàn)設(shè)備自檢、遠(yuǎn)程操作、故障分析等，同時(shí)做好頂板來壓的預(yù)防工作。

轉(zhuǎn)載機(jī)：綜采工作面通常采用橋式轉(zhuǎn)載機(jī)，將其按照開采工作面的推進(jìn)方向進(jìn)行布置。開采人員需要將橋式轉(zhuǎn)載機(jī)的后半?yún)^(qū)域與刮板輸送機(jī)的機(jī)頭進(jìn)行連接，實(shí)現(xiàn)煤炭的高效運(yùn)輸。

圖2 液壓支架智能化管控

2.2 合理配置的作用

隨著信息技術(shù)的發(fā)展，井下主要機(jī)械呈現(xiàn)出顯著的現(xiàn)代化發(fā)展趨勢(shì)，將實(shí)際的綜采工作面無線網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)作為基礎(chǔ)，實(shí)現(xiàn)支架系統(tǒng)、采煤設(shè)備、運(yùn)輸系統(tǒng)以及泵站等子系統(tǒng)和回風(fēng)巷控制中心的有效連接，回風(fēng)巷區(qū)域的控制中心會(huì)與地面控制中心進(jìn)行通信，可以通過控制中心的實(shí)時(shí)通信對(duì)綜采工作面進(jìn)行全面有效的管理[7-9]。張家峁煤礦現(xiàn)有綜采工作面設(shè)備智能監(jiān)測系統(tǒng)，可實(shí)現(xiàn)對(duì)液壓支架立柱壓力、推溜行程、煤機(jī)位置、閉鎖、急停等數(shù)據(jù)的遠(yuǎn)程實(shí)時(shí)監(jiān)測。礦壓監(jiān)測主機(jī)通過RJ45接口與工作面交換機(jī)連接，經(jīng)工業(yè)環(huán)網(wǎng)將數(shù)據(jù)傳輸?shù)降孛娴V壓監(jiān)測服務(wù)器，第3方組態(tài)軟件提供OPC協(xié)議，實(shí)現(xiàn)了礦壓監(jiān)測數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)監(jiān)測、歷史數(shù)據(jù)曲線查詢并自動(dòng)生成生產(chǎn)日?qǐng)?bào)表方便日常生產(chǎn)管理。通過WebSpace軟件將數(shù)據(jù)推送到礦井虛擬化平臺(tái)中，實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)技術(shù)部及機(jī)電部管理人員、安環(huán)部及綜采隊(duì)掌握井下礦壓顯現(xiàn)情況，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)共享。

3 井下機(jī)械設(shè)備精細(xì)化管理

井下機(jī)械設(shè)備是礦山生產(chǎn)成本的重要組成部分，機(jī)械設(shè)備的維修、檢測、更換同樣是經(jīng)營成本的一環(huán)。張家峁煤礦依托現(xiàn)有的綜采工作面設(shè)備智能監(jiān)測系統(tǒng)，可實(shí)現(xiàn)對(duì)設(shè)備故障的總結(jié)和分析，提出分區(qū)域分級(jí)管控的方法，對(duì)于設(shè)備故障進(jìn)行分類，不同故障異常出現(xiàn)區(qū)域重點(diǎn)監(jiān)控，從機(jī)械設(shè)備的選型、技術(shù)規(guī)定、調(diào)劑配套、定期維修和保養(yǎng)等方面采取針對(duì)性措施，保證設(shè)備安全可靠運(yùn)行，降低設(shè)備故障率，降低人員勞動(dòng)強(qiáng)度，節(jié)約成本，如圖3所示，以實(shí)現(xiàn)工作面人-機(jī)-環(huán)的有機(jī)統(tǒng)一。

圖3 井下機(jī)械設(shè)備精細(xì)化管理

從圖3可以看出，井下機(jī)械設(shè)備的精細(xì)化管理依托智能化監(jiān)測系統(tǒng)。根據(jù)設(shè)備故障科學(xué)分區(qū)管控，設(shè)備管理的標(biāo)準(zhǔn)化和動(dòng)態(tài)化，相關(guān)操作人員的專業(yè)化，結(jié)合企業(yè)管理的各種激勵(lì)政策的引導(dǎo)，可以實(shí)現(xiàn)資產(chǎn)運(yùn)行成本的嚴(yán)格化和精細(xì)化，最大限度的控制井下機(jī)械設(shè)備成本，提高安全生產(chǎn)效益。

4 結(jié)語

綜上所述，井下采煤機(jī)械和運(yùn)輸機(jī)械的應(yīng)用能夠提高井下開采的效率及安全性，需要進(jìn)行合理配置。通過分析可知，煤炭企業(yè)需要加深對(duì)采煤機(jī)械和運(yùn)輸機(jī)械的認(rèn)識(shí)，明確多種采煤機(jī)械和運(yùn)輸機(jī)械的使用條件、尺寸參數(shù)及使用要求，實(shí)現(xiàn)采煤機(jī)械和運(yùn)輸機(jī)械的合理配置，充分發(fā)揮出機(jī)械設(shè)備在井下采礦工作中的重要作用，保障開采人員的生命安全，降低開采人員的勞動(dòng)強(qiáng)度，可以為建設(shè)智能化高產(chǎn)高效一流煤炭企業(yè)提供助力。