大型礦山綜合機(jī)械化的開采

摘 要 礦山綜合機(jī)械化開采技術(shù)對(duì)于煤礦行業(yè)的持續(xù)發(fā)展起著至關(guān)重要的作用。本文首先介紹了礦山綜合機(jī)械化開采的發(fā)展現(xiàn)狀，然后闡述了諸如長(zhǎng)壁、短壁以及放頂煤等礦山綜合機(jī)械化開采工藝，最后探討了綜合機(jī)械化開采的發(fā)展趨勢(shì)。

關(guān)鍵詞 大型礦山；綜合機(jī)械化；開采

0 引言

改革開放以后，我國(guó)開始了工業(yè)化革命的進(jìn)程，在各個(gè)行業(yè)中開始重視機(jī)械化和自動(dòng)化的發(fā)展，使自身能夠跟上現(xiàn)代化時(shí)代的潮流。目前，由于我國(guó)石油資源短缺，天然氣能源匱乏，導(dǎo)致涉及到能源的行業(yè)基本仍以煤炭為主要能源，這便使得對(duì)煤炭的依賴程度越來越高。因此，為確保煤礦行業(yè)的安全運(yùn)營(yíng)，需加大力度提高礦山的綜合機(jī)械化水平。

1 礦山綜合機(jī)械化開采的發(fā)展現(xiàn)狀

1.1機(jī)械化綜合配套設(shè)備大量應(yīng)用

目前一些礦井開始大量投入機(jī)械化綜合配套設(shè)備，其優(yōu)點(diǎn)在于具有較高的可靠性和穩(wěn)定性，并且在開采煤礦資源的過程中能夠適應(yīng)較為惡劣的工作環(huán)境。大型礦山想要保證高效穩(wěn)定的產(chǎn)量，需要擴(kuò)大其開采面積，由于新型機(jī)械化綜合配套設(shè)備具備較高的自動(dòng)化程度，所以能夠很好的滿足要求。同時(shí)，機(jī)械化綜合配套設(shè)備在工作過程中很好的結(jié)合了機(jī)電一體化，例如電液控制的液壓支架，它能夠自動(dòng)智能控制刮板輸送機(jī)和采煤機(jī)，優(yōu)化了設(shè)備性能。

1.2礦山提升機(jī)械自動(dòng)化

煤礦提升機(jī)方面，一些規(guī)模較大的礦井已經(jīng)采用膠帶運(yùn)輸方式，并輔以膠套輪蓄電池機(jī)車、高速架空人車、單軌吊等進(jìn)行輸煤工作。在綜采工作面搬家方面，傳統(tǒng)的軌道運(yùn)輸需要25～45天，而膠帶運(yùn)輸方式僅1～2周便可完成。在膠帶運(yùn)輸中，運(yùn)用可控硅-電動(dòng)機(jī)直流調(diào)速、交流變頻調(diào)速等方式。應(yīng)用計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)對(duì)煤礦提升機(jī)械的統(tǒng)一操控、故障狀態(tài)監(jiān)控，整個(gè)提升機(jī)系統(tǒng)能夠應(yīng)對(duì)軌道跑偏和制動(dòng)剎車等情況。

1.3采掘機(jī)械自動(dòng)化

隨著傳感器技術(shù)的日趨成熟以及計(jì)算機(jī)技術(shù)的高速發(fā)展，一些規(guī)模較大的礦井開始逐步使用計(jì)算機(jī)對(duì)采掘機(jī)械進(jìn)行控制，統(tǒng)一控制工作面運(yùn)輸機(jī)和采煤機(jī)，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)采煤工作的一體化。此外，應(yīng)用計(jì)算機(jī)后，還可以對(duì)設(shè)備實(shí)施狀態(tài)檢測(cè)，能夠準(zhǔn)確及時(shí)確定故障出處。采煤機(jī)最初使用液壓牽引方式，然后逐漸過渡到電

牽引方式，電牽引的供電逐步從直流過渡到交流，以提升其總裝機(jī)功率，使其達(dá)到1500kW。工作面運(yùn)輸機(jī)逐漸朝更大的動(dòng)力方向發(fā)展�？刂撇擅汗ぷ髅娴V山壓力的液壓支架逐漸朝耐壓發(fā)展。用于開鑿礦道的掘進(jìn)機(jī)逐漸開始應(yīng)用邏輯與可編程控制器，以實(shí)現(xiàn)對(duì)生產(chǎn)過程的控制。

2礦山綜合機(jī)械化開采工藝

2.1長(zhǎng)壁綜合機(jī)械化采煤

其工作面要求具備較好的通風(fēng)性能，它的巷道布置主要針對(duì)于開切眼、運(yùn)輸平巷以及回風(fēng)平巷。為了增加產(chǎn)量，往往需要增加單向一刀割煤量，并將綜合機(jī)械化采煤的工作面進(jìn)行延伸，其延伸程度取決于刮板輸送機(jī)的鋪設(shè)長(zhǎng)度、產(chǎn)量需求、每單位產(chǎn)煤成本、工作面地質(zhì)地貌等。增加工作面的推進(jìn)長(zhǎng)度是減少工作面搬家次數(shù)最有效的方法。制約工作面走向長(zhǎng)度增加的主要因素是回采巷道的掘進(jìn)和支護(hù)、可伸縮帶式輸送機(jī)的鋪設(shè)長(zhǎng)度以及采場(chǎng)的地質(zhì)構(gòu)造。

2.2短壁綜合機(jī)械化采煤

其主要應(yīng)用于緩傾斜中小型礦井厚煤層或回采塊段較小的大型礦井。利用這種技術(shù)可以輕松實(shí)現(xiàn)在綜采面的上端頭、下端頭以及回采巷道的快速化作業(yè)。

2.3短長(zhǎng)壁綜合機(jī)械化采煤

作為一種新式采煤法，它主要將長(zhǎng)壁工作面布置于已掘巷道巷柱式開發(fā)區(qū)內(nèi)，然后再用綜合機(jī)械化采煤設(shè)備對(duì)煤柱進(jìn)行回采。

2.4綜合機(jī)械化放頂煤

首先，其開采應(yīng)按照先由采煤機(jī)截煤、再由推移輸送機(jī)移煤，在進(jìn)行截煤時(shí)，每經(jīng)過3刀后需暫停一下，按照順序?qū)⒅Ъ苌戏琶捍翱诖蜷_，進(jìn)行放頂煤操作，如若有矸石出現(xiàn)，應(yīng)馬上將放煤窗口關(guān)閉。頂煤放完后，綜采工作面便可繼續(xù)向前推進(jìn)。但是，在實(shí)際生產(chǎn)應(yīng)用中，綜合機(jī)械化放頂煤采煤法仍存在一些問題，例如：因采煤工作面大，極易導(dǎo)致通風(fēng)斷面與液壓支架之間過渡臨近，致使風(fēng)速急劇增大，頂煤過程中有很多煤塵從放煤口產(chǎn)生，此時(shí)便需增加注水、噴霧等環(huán)節(jié)；放頂煤開采采出率低，且煤炭質(zhì)量不高；頂煤冒落極易引起瓦斯匯集，如若擠進(jìn)工作面，將會(huì)增大瓦斯?jié)舛龋�用高炮崩落頂煤時(shí)很有可能產(chǎn)生爆炸事故；被扔掉的頂煤還有可能引起火災(zāi)事故。

2.5優(yōu)化過斷層的方式

遇到諸如煤層變薄處或全巖段，可采用起底打眼爆破配合挑頂?shù)姆椒�，以達(dá)到逐步抬高輸送機(jī)的目的。

2.6采煤機(jī)過煤高度優(yōu)化

若采煤機(jī)滾筒切割下來的煤無法第一時(shí)間由采煤機(jī)下方的輸送機(jī)運(yùn)走，將增加支架和輸送機(jī)之間的浮煤，人工清理起來，不但費(fèi)力費(fèi)時(shí)，而且還會(huì)影響到移架等一系列工序的進(jìn)行，進(jìn)而影響采出率。為此，可以提升采煤機(jī)過煤高度，具體可適當(dāng)加高采煤機(jī)滑靴，并輔以加高采煤機(jī)行走輪。

3 礦山綜合機(jī)械化開采的發(fā)展趨勢(shì)

3.1礦井作業(yè)過程自動(dòng)化的集中控制

礦井作業(yè)過程自動(dòng)化的集中控制，即使礦井集中監(jiān)控中心配備一流的采煤控制技術(shù)，采煤控制技術(shù)主要由兩部分構(gòu)成，分別是自動(dòng)化程度較高的采掘設(shè)備以及工業(yè)以太網(wǎng)技術(shù)，這樣，礦井集中監(jiān)控中心便可以實(shí)現(xiàn)對(duì)礦井設(shè)備的實(shí)時(shí)操作，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)礦井作業(yè)過程的集中監(jiān)控。為使不同系統(tǒng)及設(shè)備能夠互相通訊，需將不同網(wǎng)絡(luò)協(xié)議轉(zhuǎn)換為統(tǒng)一的協(xié)議，并利用統(tǒng)一的組態(tài)軟件進(jìn)行編程。當(dāng)現(xiàn)場(chǎng)出現(xiàn)故障時(shí)，監(jiān)控中心能夠及時(shí)診斷出遠(yuǎn)程故障的出處，便于礦井工作人員能夠有時(shí)間做出反應(yīng)，在一定程度上提高了礦井作業(yè)的安全性。

3.2現(xiàn)場(chǎng)信息自動(dòng)化控制

實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)過程控制自動(dòng)化的基礎(chǔ)是設(shè)備的高度自動(dòng)化，生產(chǎn)過程控制系統(tǒng)的遠(yuǎn)程控制與集中控制的基本要求是現(xiàn)場(chǎng)信息的高度集成。這種高度集成實(shí)現(xiàn)的基礎(chǔ)是配備高智能化的傳感器和儀器儀表、穩(wěn)定的用于控制通訊的現(xiàn)場(chǎng)總線以及高速的工業(yè)以太網(wǎng)技術(shù)。其發(fā)展方向是通過建立一套由信息網(wǎng)、控制網(wǎng)和設(shè)備網(wǎng)組成的立體信息化網(wǎng)絡(luò)管理系統(tǒng)，使礦山設(shè)備實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)化和信息化。礦山生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)的一些數(shù)據(jù)通過傳感器采集，執(zhí)行機(jī)構(gòu)通過執(zhí)行主控器發(fā)出的指令而動(dòng)作，再利用現(xiàn)場(chǎng)總線將各個(gè)現(xiàn)場(chǎng)的信息聯(lián)系起來，利用工業(yè)以太網(wǎng)技術(shù)實(shí)現(xiàn)整個(gè)工作現(xiàn)場(chǎng)的網(wǎng)絡(luò)傳輸系統(tǒng)，即用1000M工業(yè)以太環(huán)網(wǎng)與基于工業(yè)總線的控制器的連接，實(shí)現(xiàn)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的監(jiān)測(cè)與控制，這樣，監(jiān)控中心的服務(wù)器便可以接收現(xiàn)場(chǎng)信息，再通過人機(jī)界面、數(shù)據(jù)采集與監(jiān)視控制系統(tǒng)等監(jiān)控軟件便可以實(shí)現(xiàn)對(duì)礦井內(nèi)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的集中控制和管理。

4結(jié)論

煤炭是我國(guó)的主要能源，因此，必須高效可持續(xù)的對(duì)礦山進(jìn)行開采。但是，我國(guó)在礦山綜合機(jī)械化開采方面與國(guó)外發(fā)達(dá)國(guó)家仍有不小的差距，這便要求我們要致力于研究先進(jìn)的開采和控制技術(shù)，在實(shí)踐中不斷發(fā)展礦井綜合機(jī)械化開采水平，不斷提高和深化我國(guó)礦山開采水平。

參考文獻(xiàn)

[1]李佳新，王國(guó)偉.國(guó)內(nèi)外煤礦機(jī)械化開采現(xiàn)狀及我國(guó)煤礦機(jī)械化發(fā)展對(duì)策

[J].華南理工大學(xué)出版社有限公司，2010（10）：187-188.

[2]張東凱，王文楷.國(guó)內(nèi)外煤礦綜合機(jī)械化開采系平臺(tái)比較分析[J].煤炭工業(yè)出版社，2012（1）：17-18.