礦層綜采自動化采礦工藝技術研究與應用

（國電建投內蒙古能源有限公司，內蒙古 鄂爾多斯 017000）

目前，我國用于采礦的主要設備是采礦機械和綜采配套設備。在實際生產條件和技術基礎允許下，采用綜采配套全自動化采礦工藝技術進行采礦。本文將采礦工藝相適應的綜采配套全自動化采礦工藝技術集中在察哈素礦井厚礦層的工作層進行分析和研究，以對厚礦安全高效自動開采的問題能夠很好的解決，提高了我國礦產資源的安全性和持續有效的發展。

1 綜采工作面的設計原則

收集，裝載，運輸，是所有綜采工作機械化的基礎。在21世紀，大型現代礦山的產量和工作量都很高。目前綜采高產發展趨勢看，設計高效綜采工作面長度增加，需求面更深的截面可以切割無煙煤、提高容量機器速度。作為對這些要求的回應，對于綜采系統設計考慮了以下原則。

（1）機械設備的選擇主要是滿足先進技術，生產可靠設備，增加發現多樣化設備的可能性，提高效率和效率。同時，不同的設備必須相互兼容，保證運輸運輸將是安全的，并增加交通樞紐的緩沖能力，以達到供應平衡并充分利用收集的好處。

（2）為區域工作表面的快速連續開采創造條件，增加工作表面的工作時間，減少移動量，并保證快速移動。同時要加大工作速度、增大彎曲巷道，特別是通過渠道，充分利用連續采煤復合頂板完整性，利用道路通車條件，以保證表面需更換工作。

（3）對于輔助運輸系統，需要簡單、不那么狹窄、快速和方便地將人員轉移到工作場所，作為提高工作場所生產能力的重要因素，并在街頭得到保證。

2 厚礦層長壁大采高綜采工作面設備選型及采煤工藝

2.1 厚礦層采礦工作面的設備

（1）采煤機。選用完全引進的成套綜采工作面其采煤機組，為使工作面產量均衡，采煤機的實際截割牽引速度應根據煤層厚薄變化適當調整，空載時要求其速度不小于25m/min，以減少輔助工作時間。根據厚煤層首采區厚度，選用美國久益公司的JOY-7LS7/LWS790型采煤機，適用于該煤田煤層特征。

（2）工作面可彎曲刮板輸送機、轉載機、破碎機。根據環節能力配套，工作面可彎曲刮板輸送機的額定運量確定為3000t/h。一是運輸能力與采煤機生產能力相適應，二是外型尺寸和牽引方式與采煤機相匹配，三是運輸機長度與工作面長度相一致。

（3）液壓支架。架型選擇，液壓支架是綜采工作面主要設備之一，根據本礦區特性，選擇一個高工作阻力的雙柱支架，它將適應上層，這是一個中等穩定的長壁工作面。

（4）順槽可伸縮膠帶輸送機。根據工作面推進長度、運量及傾角（0°～1°），順槽可伸縮膠帶輸送機選擇PVG多點驅動的膠帶輸送機，經計算膠帶的安全系數達到7.6，滿足安全要求。

2.2 適合本礦的厚煤層的采煤工藝

工作面開采煤層為近水平厚煤層，采用走向長壁式采煤法，后退式采煤，采用大采高一次采全高綜合機械化采煤工藝，自然垮落法管理采空區頂板。采煤機往返一次進兩刀，采用端頭斜切式進刀方式進刀。整個工藝流程為正常割煤、裝煤→運煤→移架→推移刮板輸送機→端頭斜切進刀→移端頭支架→推移端頭刮板輸送機→割三角煤。

（1）割煤方式：雙向割煤，往返一次割兩刀。①牽引方式：電牽引。②牽引速度：平均速度8.87m/min。③進刀方式：端頭斜切式進刀。④進刀總長度：不小于54.7m。

（2）裝煤方式：通過采煤機滾筒的螺旋葉片進行裝載，推溜裝煤。

（3）運煤方式：采煤機把煤裝入工作面刮板運輸機后，再由膠運順槽內轉載機、皮帶輸送機，轉運31采區輔助膠運大巷（東西段）至31采區輔助膠運大巷（南北段）至一水平東翼膠帶運輸大巷膠帶運輸機，進入井底煤倉，最后經主斜井皮帶運至地面。

（4）支護方式：工作面采用ZY12000/28/63D掩護式液壓支架進行支護；最大控頂距為4439+701+800=5940mm，最小控頂距為4439+701=5140mm。

（5）移架：采用跟機移架的方式，滯后前滾筒2-3架進行移架。

（6）采空區管理方式：采用自然垮落法管理采空區頂板。

3 礦層液壓支架及綜采自動化采礦工藝技術分析

由于先進設計方法的廣泛應用，例如可靠性計算和有限元分析，使用液壓支架和全機械化采礦技術的采礦提高了采礦礦層的效果。

3.1 液壓支架采礦技術

礦井下綜合采礦的關鍵設備是液壓支架。它有效地支撐工作表面的頂部并防止隕石墜落，它還能夠推移輸送采礦機和輸送機，使采礦表面的能夠連續前進。主要由以下幾部分控件組成：液壓缸控制回路，紅外傳動系統，信號傳輸系統，控制傳感器通訊系統，和數據轉換等。

3.2 礦井綜采設備關鍵技術

（1）采礦機。該裝置可以實現遠程控制，遠程控制和機外工作，確保采礦作業安全高效的采礦，牽引速度快，更好地適應礦井層工作面的振動，如：利用交流電MG160/360-WD非機載交流變頻電，進行牽引采礦機。

（2）礦用輸送機。在所有地下煤炭運輸中，使用帶式輸送機，無軌橡膠輪胎用于輔助運輸。

3.3 礦層自動化遠程控制技術

在采礦層全自動化采礦過程中，對于三維確定采礦機的位置，自動平整工作面等可利用自動遙控技術進行，以及遠程控制采礦技術的自動監測，和采礦的引進的割礦自定位設備的導航技術，礦物自動識別技術，電液控制液壓支架技術，刮板輸送機自動轉移技術，工作面自動控制和監測技術，地下礦井高速雙向通信技術等，使采礦實現無人化，智能化，信息化和自動化技術。主要技術流程包括：①全景動態視頻監控礦層綜采工作面。該技術允許在從生產方到開發的整個長度上全角度的視頻監控，對生產現場的工作條件能夠全面掌控，以及自動傳輸數據和監控。②采礦機具有自動控制功能。在采礦機中，提高采礦機的切割能力可以使用記憶切割，自主定位和遠程監控來實現，提高切割速度并實現自動調節，遠程通信和控制采礦設備滾筒的操作。③無人礦管理系統。這種自動控制主要是針對三機配套的設備，礦井下的工業以太網，視頻傳輸等。它可以實時監控采礦機的狀態，工作表面的自動化系統中進行遠程監控。

4 結語

綜采自動化采礦技術比較安全高效，根據具體的地質和礦層條件，選擇合適的綜采技術和關鍵技術，對礦山綜采設備的實現集中控制，更好地實施礦物層的自動化，智能化等采礦技術。