煤礦自動化采煤工藝應用研究

郭海軍

（霍州煤電集團安監局五人小組，山西 霍州 031400）

隨著科技的進步，煤礦井下也將逐漸實現智能化采煤，智能化采煤可以最大程度上減少工作面的作業人數、減輕職工的勞動強度和保證安全生產，本文主要對智能化采煤工藝做研究。

1 回采工藝

根據某礦采煤工作面所在采區煤層賦存情況及采區已回采工作面的成功經驗，該工作面采用后退式單一走向長壁采煤法，綜合智能機械化開采,一次采全高。自然垮落法處理采空區。

2 工藝流程

主要工藝流程：收液壓支架伸縮梁及護幫板（端頭架）→雙滾筒采煤機割煤、裝煤→可彎曲刮板輸送機裝煤、運煤→液壓支架支護頂板（移架）→推移刮板輸送機（清掃浮煤）→推移轉載機→循環端頭→采空區處理→50m兩次防突驗證。

3 工藝方式及要求

3.1 割煤方式

采用雙滾筒采煤機（MG 300/700-AWD）單向割煤方式，前滾筒割頂煤，后滾筒割底煤，進刀長度30～35 m，往返一次為兩個循環，循環進度0.8 m。

3.2 進刀方式

割煤采用機頭、機尾雙向斜切進刀割三角煤法，進刀距離30～35 m。即采煤機在機頭（機尾）沿工作面輸送機彎曲段向機尾（機頭）牽引進刀，使采煤機前、后滾筒截深均達到0.8 m后停止牽引，推移刮板輸送機，使其成為一條直線，然后調整前、后滾筒，牽引采煤機向機頭（機尾）割通三角煤，到機頭（機尾）后停止牽引，調整滾筒，牽引采煤機向機尾（機頭）正常割煤（見圖1）。

圖1 綜采工作面（采煤機）進刀示意圖

3.3 裝煤和運煤方式

由采煤機雙滾筒落煤，滾筒的螺旋葉片配合刮板輸送機鏟煤板的移動進行裝煤。

3.4 液壓支架支護頂板（移架）

工作面頂板支護：工作面采用ZY 6000/11/24D型掩護式支架153架和ZYG 6000/15/35D型掩護式支架2架，共155架支架支護頂板。

1）液壓支架支護頂板采用崗位工就地操作電液控控制器順序移架。

2）移架方式。滯后采煤機3～5 m跟機移架，移架步距0.8 m，采用及時支護方式，先移架后推移刮板輸送機。

3）當工作面底板不平、架腳鉆底時，合理使用支架抬腳油缸進行移架。

4）移架順序及要求。降架→移架（收支架伸縮梁）→升架→伸出支架伸縮梁。采煤機割煤時，首先將采煤機前滾筒前方相鄰兩架支架的伸縮梁收回，并隨著采煤機的割煤逐架收回，工作面追機進行移架作業。采煤機開始割煤后，距后滾筒1 m左右及時伸出支架伸縮梁，距采煤機后滾筒3～5 m即可開始將支架降架前移，移架時必須保證相鄰支架的推移千斤頂處于供液狀態，移架到位后及時伸出支架伸縮梁。移架操作時，先降架使頂梁距離頂板不超過200 mm即可移架。降架要緩慢，移架要一次到位，升架要及時，升架到頂梁接頂后保證支架初撐力達到24 MPa以上。待采煤機在兩端頭反刀后，先循環端頭支護再拉移端頭支架。

3.5 推移刮板輸送機（清掃浮煤）

1）推移刮板輸送機采用崗位工就地操作電液控控制器的方式順序推溜。

2）推移刮板輸送機與采煤機應保持8～15m距離，彎曲段不小于15m，刮板輸送機成一條直線。

3）推移輸送機機頭、機尾時，必須清理干凈浮煤、浮矸，及時拉移支架，待推移完機頭和機尾后，然后方可進行其他作業。

4）待工作面刮板輸送機機頭推移到位后，利用轉載機自移裝置將其向前推移一個循環，保證自移后轉載機機尾與刮板輸送機機頭搭接合理，流煤暢通。

5）浮煤每個循環清掃一次，推移刮板輸送機后，由清煤工逐架將浮煤清理至工作面刮板輸送機內；清煤時，清煤工站在支架與工作面刮板輸送機擋煤板之間，與采煤機后滾筒的距離不小于30 m，且要隨時觀察煤幫和支架接頂及架間活矸情況，以防煤體片幫和架間掉渣傷人。

3.6 轉載機推移

1）轉載機推移采用崗位工就地操作電液控控制器通過5ZY自移裝置進行推移。

2）推移轉載機時，由一名端頭支護工觀察機尾，另外一名端頭支護工操作電液控，轉載機司機觀察機頭。操作過程緩慢進行，發現問題立即停止操作，并及時處理。

3）推移流程：抬高轉載機機身；推移轉載機前移一個步距；使轉載機落地，并把導軌抬起；拉移導軌向前移動一個步距；把導軌落地，恢復到原位，準備進行下一個循環。

4）推移轉載機到位后，操作人員或機尾觀察人員確定轉載機機尾與刮板輸送機機頭搭接合理，出煤暢通。否則立即進行處理。

3.7 拉移超前支架

1）超前支架拉移采用崗位工就地操作電液控方式進行。

2）拉移支架時,至少由兩人完成。一人在超前支架處操作電液控制器，一人負責在安全地點觀察支架動作情況，嚴禁所移支架內及兩側站立人員。

3）工作面（機頭、機尾）推進兩個循環，兩巷超前支架拉移一次（兩個步距），拉移步距為800 mm。超前支架前4組可提前半個循環拉移，最后一組在煤機距兩端頭15個支架時進行拉移。拉移時按照由外向里順序進行，同組支架先拉移一側，再拉移另一側支架，邁步進行。一組完成后拉移下一組。

4）支架前移時,先把護壁板收回。操作支架前、后立柱同時迅速降下,當支架脫離頂板50 mm左右時,進行移架。移架時，立柱降下高度一般最大不超過200 mm，且根據巷道內頂板凹凸程度適當調整。

5）伸縮梁伸出時不能當頂梁使用。在支架前方底板有大塊冒落矸石或煤塊,或支架前方底板凹凸太深等情況時。端頭支護工應提前移開煤塊或矸石，墊木移架或采取其它方法處理后方可進行移架操作。移架后保證支架與底板垂直。

6）移架時如操作人員發現阻力過大,應迅速查明原因,并采取相應措施,嚴禁強拉硬拽、野蠻操作。

基于PSCAD/EMTDC電磁暫態仿真平臺，建立了電力系統模型，分別對電力系統輸電線路發生三相短路以及誤同期合閘進行了仿真計算，并分析了三相短路和誤同期合閘對電力系統的影響．該研究為電氣設備的選型、線路保護配置確定提供了理論依據，對電網初期設計和后期啟動調試具有重要參考價值．

7）升柱時,確保動作支架前后立柱同時進行升柱。根據頂板是否容易破碎等情況選擇合理的初撐力，以免破壞頂板。

8）當支架移動不慎偏移路線時，在首架下次前移時使用防倒千斤頂進行調整到合理位置。

3.8 采空區處理方法（自然垮落法）

4 地面及順槽集控中心遠程控制技術

4.1 割煤方式

集控中心操作人員通過“自動化”模式“一鍵”啟動工作面MG 300/700-AWD型雙滾筒采煤機雙向自動記憶割煤。

4.2 進刀方式

割煤采用機頭、機尾雙向斜切進刀割三角煤法。集控中心操作人員通過工作面視頻監控及定位傳感器位置顯示，觀察采煤機進刀情況。如發現采煤機未按設定截割方式作業，或其他特殊情況，集控中心操作人員立即停機閉鎖“自動化”操作系統，查找原因處理問題。

4.3 裝煤、運煤方式

由采煤機雙滾筒落煤，滾筒的螺旋葉片配合刮板輸送機鏟煤板的移動進行裝煤。

4.4 液壓支架支護頂板（移架）

4.4.1 工作面頂板支護

工作面采用ZY 6000/11/24D型掩護式支架153架支護頂板，運巷端頭使用一架ZYG 6000/15/35D掩護式支架。

1）集控中心操作人員通過“自動化”模式“一鍵”啟動液壓支架跟機順序移架支護頂板。

2）移架方式。通過集控中心支架操作臺設置初始跟機動作支架滯后采煤機后滾筒3～5m跟機移架，移架步距0.8 m，采用及時支護方式，先移架后推移刮板輸送機。

3）當工作面底板不平、架腳鉆底時，集控中心操作人員通過遠程控制單架抬腳進行移架。

4）移架順序及要求（同上）。集控中心操作人員通過工作面視頻監控及支架傳感器顯示，發現工作面有漏架，初撐力自動補壓后仍不足等情況時，集控中心操作人員通過遠程控制單架進行補拉或補壓。

4.5 推移刮板輸送機（清掃浮煤）

1）推移刮板輸送機采用“自動化”模式“一鍵”啟動液壓支架跟機順序推溜。

2）通過集控中心支架操作臺設置初始跟機推溜支架滯后采煤機后滾筒8～15 m距離，彎曲段不小于15 m，刮板輸送機成一條直線。

3）推移輸送機機頭、機尾時，必須清理干凈浮煤、浮矸，及時拉移支架，待推移完機頭和機尾后，然后方可進行其他作業。

4）待工作面刮板輸送機機頭推移到位后，利用轉載機自移裝置將其向前推移一個循環，保證自移后轉載機機尾與刮板輸送機機頭搭接合理，流煤暢通。

5）每班生產結束后，閉鎖“自動化”操作模式，由清煤工進入工作面進行清掃浮煤；清煤時，清煤工站在支架與工作面刮板輸送機擋煤板之間，閉鎖作業地點前后3個支架，防止電液控系統誤動作傷人，且要隨時觀察煤幫和支架接頂及架間活矸情況，以防煤體片幫和架間掉渣傷人。

4.6 轉載機推移、拉移超前支架

與崗位工就地操作模式相同。

4.7 采空區處理方法

自然垮落法。

5 結語

近年來雖然煤礦安全生產形勢有了一個很好的轉變，但煤礦的安全事故還是時有發生，自動化開采能夠最大程度的減少井下各作業地點的人數，最大程度的減少因為人的不安全行為造成的安全事故，自動化控制系統能夠正真實現煤礦的安全生產。