薄煤層滾筒采煤機(jī)自動(dòng)化采煤技術(shù)的研究

鄭啟明

（山西煤銷集團(tuán)金塬達(dá)煤業(yè)有限公司， 山西 臨汾 041000）

引言

我國薄煤層所占的比例較高，可是開采難度比較大，在開采的過程中不能充分借助自動(dòng)化設(shè)備，從而嚴(yán)重制約了煤炭行業(yè)的發(fā)展。因此對(duì)滾筒采煤機(jī)的自動(dòng)化程度進(jìn)行分析，已經(jīng)成為煤炭開采公司亟需解決的問題，只有不斷優(yōu)化滾筒采煤機(jī)的自動(dòng)化程度，才可以提高薄煤層的開采效率[1]。

1 薄煤層工作面自動(dòng)化開采系統(tǒng)原理

1.1 薄煤層自動(dòng)化控制系統(tǒng)

煤礦企業(yè)為了提高薄煤層自動(dòng)化控制能力，必須對(duì)巷道集中控制進(jìn)行優(yōu)化，這樣技術(shù)工作人員可以借助控制集控中心，進(jìn)而能夠?qū)崿F(xiàn)遠(yuǎn)程控制。與此同時(shí)在開采層時(shí)不需要依靠人工值班。通過分析結(jié)構(gòu)組成圖可以發(fā)現(xiàn)，薄煤層自動(dòng)化開采系統(tǒng)主要包括三部分：采煤機(jī)自控系統(tǒng)、刮板輸送機(jī)系統(tǒng)和液壓支架控制系統(tǒng)[2]，如圖1 所示。

圖1 薄煤層自動(dòng)化控制系統(tǒng)組成機(jī)構(gòu)

采煤機(jī)在工作的過程中，必須能夠?qū)崿F(xiàn)自動(dòng)截割，可以實(shí)現(xiàn)自我修正。與此同時(shí)能夠有效地消除通信系統(tǒng)與系統(tǒng)總線變頻器之間存在的干擾，以及實(shí)現(xiàn)通信單元之間的動(dòng)態(tài)參數(shù)補(bǔ)償?shù)取．?dāng)采煤作業(yè)處于中部階段時(shí)，煤炭開采必須依據(jù)設(shè)定的參數(shù)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化作業(yè)，假如煤層厚度發(fā)生變化，那么設(shè)備可以借助系統(tǒng)中的聯(lián)想模式實(shí)現(xiàn)自我修復(fù)，這樣可以有效地提高自動(dòng)化開采的精確度。假如在開采的過程中遇到斷煤層，那么集控中心的操作人員可以實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程控制，保證自動(dòng)化開采的正常進(jìn)行。與此同時(shí)，開采期間上下端頭往往出現(xiàn)自動(dòng)化開采難題，這時(shí)可以把上下端頭劃分為三部分：機(jī)頭、機(jī)尾以及跟機(jī)，并且將這三部分進(jìn)行標(biāo)記，從而實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化控制機(jī)頭、機(jī)尾以及跟機(jī)移架，這樣可以保證滾筒采煤機(jī)在工作的過程中能夠斜切進(jìn)入三角煤層[3]。

1.2 液壓支架控制系統(tǒng)

液壓支架電液控制系統(tǒng)重要的組成部分由巷道集控中心電液控制以及對(duì)應(yīng)的遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)傳輸控制組成。其中電液控制主要包括如下兩種：一控一、一控三。當(dāng)處于一控一的運(yùn)行狀態(tài)下，一臺(tái)液壓支架設(shè)置1 臺(tái)支架控制器，當(dāng)處于一控三的運(yùn)行狀態(tài)下，臺(tái)液壓支架設(shè)置3 臺(tái)支架控制器。與此同時(shí)，在采煤機(jī)上配置了紅外發(fā)射器以及對(duì)應(yīng)的檢測(cè)裝置，而對(duì)應(yīng)的紅外接收傳感器設(shè)置在液壓支架，這樣可以有效地把采煤信息輸送給采煤機(jī)系統(tǒng)[4]。

1.3 刮板輸送機(jī)自控系統(tǒng)

在對(duì)薄煤層實(shí)施開采時(shí)，刮板輸送機(jī)系統(tǒng)可以將位置與阻力等數(shù)據(jù)輸送給巷道控制中心以及對(duì)應(yīng)的支架控制器。當(dāng)采煤過程中，采煤量超標(biāo)，這時(shí)該系統(tǒng)能夠調(diào)整采煤機(jī)的割煤速度，與此同時(shí)可以給子系統(tǒng)輸送指令，以便完成自動(dòng)控制。此外，為了實(shí)現(xiàn)輸送機(jī)高度調(diào)節(jié)，相關(guān)工作人員可以把中部槽自動(dòng)調(diào)斜裝置設(shè)置在刮板輸送機(jī)上[5]。

2 滾筒采煤機(jī)薄煤層自動(dòng)化開采技術(shù)的應(yīng)用

2.1 煤礦概況

某煤礦在設(shè)計(jì)時(shí)將開采量設(shè)定為30 萬t/年，在運(yùn)行期間對(duì)煤礦進(jìn)行改造產(chǎn)量可以得到42 萬t/年，可是最后產(chǎn)量有出現(xiàn)下降的趨勢(shì)[6]。經(jīng)過實(shí)地考察發(fā)現(xiàn)，煤層厚度不穩(wěn)定，并且煤體疏松，通常煤層厚度為0.8～2 m，煤層的傾斜角度＜180°。由于黑色泥巖以及砂質(zhì)泥巖都是底板巖的主主要組成部分，巖石抗壓能力比較強(qiáng)。煤層直接頂巖是長石砂巖，與此同時(shí)開采煤層處于偽頂巖石多為頁巖，厚度范圍為0～1.5 m。

2.2 配套設(shè)備

在進(jìn)行煤層開采時(shí)應(yīng)該使得各個(gè)設(shè)備都達(dá)到理想的配置，諸如選擇液壓支架、刮板運(yùn)輸機(jī)以及對(duì)應(yīng)的滾筒式采煤機(jī)，這樣可以較好地提高采煤量。在選擇設(shè)備時(shí)必須注意從如下幾個(gè)方面：第一，液壓支架在對(duì)采集的信息進(jìn)行分析發(fā)現(xiàn)，煤礦可以選擇兩柱掩護(hù)式液壓支架，不僅具有較好的伸縮量，而且能夠?qū)崿F(xiàn)快速移動(dòng)[7]。第二，滾筒式采煤機(jī)在開采薄煤層過程中，工作面底板位置往往不斷變化，依據(jù)此種情況可以借助矮機(jī)身以及長度較短的滾筒式采煤機(jī)，本工程使用集輸送機(jī)式滾筒采煤機(jī)，其可以實(shí)現(xiàn)視頻拍照，對(duì)開采煤層實(shí)現(xiàn)監(jiān)控[7]。第三，刮板運(yùn)輸機(jī)主要特點(diǎn)為：中部槽位置較低、寬度較大等，詳細(xì)的配置如表1 所示。

2.3 應(yīng)用效果

自從應(yīng)用了滾筒式薄煤層自動(dòng)開采技術(shù)，大大提高了工作面的生產(chǎn)能力，煤層工作面產(chǎn)煤量可以達(dá)到4.5 萬t/年，并且工作面能夠?qū)崿F(xiàn)自動(dòng)化控制[8]。

3 結(jié)語

對(duì)于中厚煤層的開采設(shè)備來講，薄煤層開采難度較大。由于自動(dòng)化技術(shù)的不斷發(fā)展，薄煤層自動(dòng)化設(shè)備借助進(jìn)回液原理，有效地解決了設(shè)備空間問題，及時(shí)位于低光照環(huán)境下，能夠?qū)崿F(xiàn)防塵監(jiān)控，不斷優(yōu)化開采效率，不斷提升設(shè)備的穩(wěn)定性，實(shí)現(xiàn)薄煤層開采的自動(dòng)化，不僅可以實(shí)現(xiàn)無人現(xiàn)場(chǎng)操作，而且可以提高經(jīng)濟(jì)效益。

與此同時(shí)，采用滾筒采煤機(jī)薄煤層自動(dòng)化開采技術(shù)極大地提高了開采效率以及生產(chǎn)量，保證了煤礦開采能夠及時(shí)完成生產(chǎn)計(jì)劃。在引用滾筒采煤機(jī)自動(dòng)化技術(shù)之后，極大地提高了裝煤效率，基于動(dòng)化采煤的情況下，優(yōu)化煤礦的開采效率，從而能夠獲得更好的經(jīng)濟(jì)效益。

表1 進(jìn)行煤礦開采作業(yè)主要設(shè)備配套方案