探究綜合機械化在礦山開采中的應用

吳電濤 韓玉國

肥城曹莊煤礦有限公司 山東 泰安 271600

引言

中國礦產資源非常豐富,為了讓有限的資源發揮出更大的能源效應,對中國煤礦開采技術有了新的要求。采煤技術是保障采礦作業順利進行的基本前提,要根據當地的實際情況分析和研究具體應用的技術,尋找安全性強、工作效率高及開采成本低的新工藝和技術。采煤技術不應僅限于把能源開采出來,更重要的是在開采煤炭時做到保護生態環境及采用的采煤技術和工藝可以達到利用能源最大化的目的。

1 煤礦綜合機械化開采下機電一體化的發展現狀與問題

1.1 煤礦綜合機械化開采下機電一體化的發展現狀 機電一體化及其相關產品在20世紀70年代便在煤炭行業中得到一定推廣應用,不過其應用覆蓋面則相對較小。針對采煤設備機電一體化發展進程,我國曾制定了下述發展目標,即為小型煤礦機械化及半機械化水平超過40%；中型煤礦機械化水平超過80%；大型煤礦開采機械化水平必須超過95%。近年來,我國煤炭行業逐步放緩了發展腳步,進而為大量煤礦發展帶來極大考驗,不乏一些煤礦面臨停產的窘境,造成預期難以有效實現,即便我國煤礦綜合機械化開采下機電一體化已收獲了一定的發展成效,然而與西方發達國家及預期目標依舊存在極大的差距。結合近些年發展情況來說,我國綜合采煤設備已擺脫了完全依賴進口的被動局面,很大一部分已經實現了國產自動化。其中,變頻器電氣核心部位依舊通過國外進口,由此表明,即便實現了部分自主國產化,然而核心技術還有待進一步提高發展。

1.2 煤礦機電一體化應用中存在的主要問題 現階段,煤礦機電一體化應用依舊存在諸多問題,且主要表現為：(1)煤礦生產設備陳舊、老化。在一個全面的煤礦機電一體化運作系統中,對機械設備要求尤為嚴苛,運用的工藝技術也必須較為先進。因而,要達成煤礦機電一體化操作,陳舊、老化的煤礦生產設備必須要更換成新的設備。然而,對于現階段大部分煤礦企業而言,大多數設備難以與技術保持同步更新,進而對機電一體化管理造成不利影響。(2)管理人員專業素質偏低。在煤礦機電一體化應用過程中,管理人員專業素質至關重要,倘若管理操作不當,機電一體化設備便難以有效發揮自身作用,進而難以達到預期目標。

2 煤礦綜合機械化開采下機電一體化的實踐應用與建議

2.1 走向長壁采煤法 對于地質條件良好、煤炭儲量較大同時煤層分布較為理想的情況下,一般采用走向長壁采煤法,例如一些小型煤礦企業采用的長壁留煤柱的開采方式,主要特征就是對工作面的長壁布置和長壁推進,在開采過程中為了控制好頂板穩定性,在采空區預留煤柱,隨著開采的推進保留一定數量的煤柱,確保階段性開采的安全性和穩定性。目前長壁開采技術結合了綜采、炮采和普采三種采煤工藝,三種工藝的主要區別是其機械化程度,煤礦企業要根據煤層的實際情況靈活選擇。其中綜采是機械化程度最高的采煤技術,幾乎每個采煤環節都通過機械化設備來完成,如煤礦開采、煤炭運輸以及支護等,綜采方式的開采效率要高于另外兩種；普采是機械化程度相對較高的開采技術,適用于地質條件復雜、煤層儲量不大的環境中,一般普采的落煤和裝煤、運煤等環節使用機械化設備來完成；而炮采是機械化程度較低的開采方式,通過在煤壁上打炮眼的爆破方式來破壞煤層后,實現煤礦開采、裝煤、運煤等環節都需要人工完成。

2.2 放頂煤綜合開采 需要注意的是,放煤速度會對工作面實際產量產生直接的影響。對于淺埋深的情況,若選擇放頂煤綜采的方式很難具備增產的潛力。為此,若條件允許且設備安全可靠,在較深埋深的工作面,對放頂煤綜采技術的應用具有一定的科學性與合理性。在后期發展的過程中,放頂煤綜采技術也將實現全面可持續地發展,并且逐步改進支架圍巖系統控制,全面優化電子機械自動化&支架位置以及液壓信息自動化等,進一步提升綜采技術水平。

2.3 圍巖控制技術的應用 在靈活運用采場圍巖控制技術的過程中,能夠確保煤礦開采的安全性、經濟可靠性與高效性。針對國內礦山壓力研究的基礎上,深入分析并總結相應的研究成果,融合多樣化方法,特別是現代數學力學與理論分析方法等,加之運用計算機技術,即可加大研究不同煤層與地質條件的力度,全面優化采場圍巖控制技術水平,以達到煤礦開采活動順利進行的目標。但仍需注意的是,現階段不同類型開采技術的應用仍存在諸多不足之處,集中表現在開采工藝復雜且成本投入較高,因而必須要適當地加大研究的力度,對新型材料&工藝與方法進行開發,以有效解決存在的問題,提高煤礦開采安全性,實現開采作業效率的全面提升。

2.4 條帶開采法 條帶開采法是一種保護性的開采技術,也就是將煤層按照條帶劃分,采一條留一條,這樣能夠保持巖層的穩定性,降低采動現象帶來的不利影響,保證地表建筑的穩定性。除此之外,條帶開采法對控制地表下沉也有一定的效果。相對于其他開采技術,條帶開采不需要科技含量高的設備和方法,開采成本較低,但是相應的煤炭資源的回收率也不高。

2.5 急傾斜煤層開采 急傾斜煤層開采方式適用于大傾角煤層,在開采的過程中,可能會造成煤塊向下滑落,為了防止滑落的煤塊沖擊到支架及保障作業人員的人身安全,在工作中一定要做好安全措施。在傾角較大的煤層開采過程中,煤炭可以沿著煤層傾斜的方向滑落運輸,節省時間,同時降低開采成本。急傾斜煤層開采方式是通過加長工作面長度,但實際上這樣的開采方式比較慢,而且上層煤炭開采后會造成底板巖層移動,破壞下層的巖層,這就需要合理安排煤層開采結構和順序。所以,在具體開采過程中,應該根據不同的地形和巖層來開采。

結束語

總而言之,機械自動化對煤礦開采而言是尤為關鍵的,隨著該項技術的不斷推廣,煤礦開采效率不斷提高,并使煤礦開采危險系數得到顯著降低。不過,機械自動化實踐應用中依舊存在一系列問題。因而,煤礦企業相關人員務必要不斷鉆研研究、總結經驗,提高對機械自動化內涵特征的有效認識,加強對煤礦機械自動化應用中存在主要問題的深入分析,確保對機械自動化的科學合理應用,積極促進煤炭行業的有序健康發展。