時間：2022-05-23 09:50:44
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1.機械化采煤作業現場管理的特征
1.1情感化特征
在機械化采煤作業的過程中，施工現場的環境和管理辦公的環境有著天壤之別，使得采煤作業現場的工人對管理人員頗有微詞，從而挫傷其在工作中的積極性和主動性，進而對整個采煤作業造成不利影響。而采煤作業的現場管理不但可以拉近普通工人和管理人員之間的距離，便于管理人員向普通工人傳輸工作經驗，而且可以讓普通工人體會到來自管理人員的尊重和關懷，從而在工作中投入更多的積極性。在實際的工作中，機械化采煤作業的現場管理對于消除環境差異帶來的不利影響極為有效，既體現了管理人員可以以身作則地深入生產一線，又體現了管理人員投身工程建設的決心，從而鼓舞普通工人在工作中的熱情。
1.2走動化特征
機械化采煤作業在管理中遇到的主要困難為無法將采煤作業現場遇到的問題和管理工作有效對接，而且作業現場的復雜性使得管理人員無法及時解決采煤作業中出現的矛盾，從而使管理人員失去了對采煤作業過程的控制。因此，機械化采煤作業的現場管理具備走動化的特征。通過走動化的現場管理，管理人員可以及時處理機械化采煤作業過程中出現的問題，化解采煤作業過程中出現的矛盾，從而使采煤作業可以順暢的進行。
1.3主動性特征
在煤炭企業的內部管理中，管理人員和普通工人之間的關系十分微妙，一方面管理人員需要加強對普通工人的有效管理，提高其在工作中的熱情與積極性，使普通工人全身心地投入到采煤作業中，另一方面普通工人會采用各種方法逃避管理人員的監管，規避可能受到的懲罰。而通過對機械化采煤作業進行現場管理，既可以發揮現場管理工作的主動性，又有利于平衡管理人員和普通工人之間的關系，指導普通工人安心工作。
2.機械化采煤作業現場管理的工作內容
機械化采煤作業的現場施工涉及到諸多的環節，而現場管理的內容也包括許多方面，而管理部門需要依據管理的內容制定針對性的管理措施。從綜合的角度分析，機械化采煤作業現場管理涉及的內容主要為四個方面：首先，管理人員需要深入到機械化采煤作業的現場，走動的范圍需要覆蓋所有采煤作業施工組與施工崗位，切實了解每個施工組的運行情況，加強與機械化采煤作業現場施工人員的近距離接觸；其次，管理人員需要和機械化采煤作業的施工人員進行有效的交流溝通，以面對面的交流方式，了解采煤作業施工人員的想法和心理需求，及時解決其在采煤作業過程中遇到的問題和矛盾。同時，管理人員需要盡可能多的與采煤作業施工人員進行交流，保證交流的人數高于所有施工人員的10％，以確定所了解的問題和矛盾具有普遍性和真實性。再次，管理人員需要做到換位思考，真實體驗采煤作業施工人員的心理感受和生活環境。管理人員可以在采煤作業的現場選擇可以勝任的工作崗位，以現場施工人員的身份完成其一天的工作安排，從而體會到現場施工人員真實的工作感受。最后，管理人員需要定期在采煤作業的現場召開座談會，圍繞著現場施工人員的心理需求和工作中遇到的困難，讓現場施工人員暢所欲言，以提高管理措施和問題處理措施的針對性和有效性。從具體的角度分析，機械化采煤作業的現場管理工作內容主要為：認真核查采煤作業的工作量和完成質量，并針對其中存在的問題提出有效的解決方案；仔細檢查采煤作業施工方法和施工過程的科學性，監管現場施工人員依據規范標準和要求進行采煤操作；嚴格控制好機械化采煤作業的施工進度，協調好相關部門之間的合作關系；做好機械化采煤施工材料質量的檢查工作，杜絕機械化采煤作業中的野蠻施工；監督各項管理措施的貫徹落實，保障機械化采煤作業的施工效率，提高施工人員的工作積極性。
3.機械化采煤作業現場管理工作的實施策略
機械化采煤作業的現場施工充滿了復雜性和多變性，現場施工管理的工作也非常困難。因此，管理人員需要注重機械化采煤作業現場管理工作的實施過程，采取有效的實施策略。一方面，管理部門需要做好機械化采煤作業現場管理的前期準備工作，選擇到施工現場走動的合適時間和地點，并將走動工作常態化，確保走動次數≥2次/月。同時，管理部門需要依據走動的結果，結合機械化采煤作業現場管理的要求，制定現場管理的實施計劃、現場管理的內容與現場管理的方向。此外，管理部門需要依據制定的管理計劃和管理措施，加大對機械化采煤作業現場管理的力度，貫徹落實各項管理的措施，保證管理措施落實到機械化采煤作業涉及的各個環節，監管采煤作業人員按照工作要求和標準開展工作，從而在確保采煤效率的基礎上，提高采煤工作的質量。另一方面，管理部門需要充分發揮機械化采煤作業現場管理在了解現場施工情況和加強與施工人員溝通交流等方面的優勢。為了保證現場管理信息的真實性和有效性，管理部門在進行走動巡查之前，不能將時間安排和檢查的內容事先告知現場工作組，以免施工工作組做好準備，使檢查失去了意義。同時，管理人員需要與普通工人建立良好的關系，這樣既有利于管理人員向普通工人傳達煤炭企業的決策信息與管理意圖，讓普通工人了解管理人員的職責和管理的流程，又便于管理人員聽取現場施工人員對采煤作業工作的意見與要求，改進管理工作的方法和措施，提高管理工作的效率和質量。
4.結束語
總之，社會的進步和經濟的發展使煤炭企業在迎來發展良機的同時，也對其機械化采煤作業的現場管理工作提出更高的要求。機械化采煤作業的現場管理在煤炭開采過程中起著重要的作用，也是提高煤炭開采工作效率的有效途徑。煤炭企業的管理人員只有在工作中定期深入到機械化采煤作業施工的現場，對施工的過程進行深入的了解與走動視察，通過與現場施工人員的溝通交流，才能真正了解機械化采煤現場施工人員的心里想法，獲取有價值的現場施工信息，這樣既可以為采取有效措施解決機械化采煤作業中出現的問題提供有力的依據，又可以提高機械化采煤現場管理工作的效率和質量，為促進煤炭企業健康平穩可持續發展創造有利的條件。
作者：趙峰 單位：山西陵川崇安蘇村煤業有限公司
1工業設計在采煤機上的應用
（1）結構設計在采煤機上的應用
在采煤機造型的設計過程中，通過對采煤機外觀的改進，以簡潔的形態，賦予采煤機外觀設計的整體美感；通過對采煤機零件或結構的改進，提高采煤機的性能與產量；通過對采煤機各部件的模塊化設計，提高了整機產品的適應性和靈活性；通過對采煤機在使用中人機交互設計，實現了人機關系的和諧統一，形成了一種健康可靠，又不失當代工業化美感的新型礦山機電模式。某公司的采煤機，牽引部采用雙T形導槽插裝式滑靴架結構，通過對采煤機牽引部中平滑靴與箱體近凸形連接、間隙配合方式，此機構首先使滑靴架在采煤機機身方向上有良好的地位，并有效地保護了聯接螺栓定位銷的使用壽命，并且也有效地改善了該部位的裝配工藝，同時能更有效地提高其安全可靠性，使在定位銷及螺栓失效的情況下仍能有效地起到連接滑靴與機身的作用，在外觀上也使采煤機外形上更加緊湊美觀，也加強了采煤機的剛性化；
（2）色彩在采煤機上的應用
長期以來，使用者及設計師更多考慮的是如何準確有效地實現采煤機的既定功能，往往忽略了在這種復雜、惡劣、昏暗的工作狀態下，工作者長期工作產生的不良心理暗示，此時如果選用適當的顏色就能起到積極有效且潛移默化的舒緩效果，而不同的色彩又能產生不同的生理和心理作用。與其他機械產品一樣，礦機產品的質量首先是功能，外觀色彩是為體現產品的功能服務的，色彩設計必須反映和表達產品的特點和作用，充分考慮人的生理，心理和環境等各方面因素。從采煤機整體色彩來看：由于采煤機的工作環境是在井下，井下黑暗一片，采煤機在井下工作時，采煤機的色彩即不能和工況色彩沖突太大，使井下工作人員產生視覺疲勞，也不能和工況色彩太近相似，導致區分不明顯，使人產生不穩定、壓抑的感覺。適當正確的色彩應該能使使用者在工作的過程中保持親切明快的感覺，調動并保持積極的情緒，從而提高工作效率，使操作者有一個舒適輕松的感覺。如采煤機以整體紅色設計為主，紅色為純色，鮮而不亮，與工況環境顏色不會產生太大的顏色反差，滑靴為黑色設計，體現出采煤機的厚重穩重感，滾筒以天藍、黃色或乳白色設計，色彩鮮亮，起到對采煤機以及工況環境的點綴作用，其占面積小，不會對視覺產生太大的視覺沖擊；
（3）人機工程學在采煤機上的應用
煤礦機械人性化設計應以人機工程學原理為基本的設計原則，同時運用人機界面學、產品語義學、造型美學、環境學和工程技術等原則，它是一項以人為核心的“人-機-環境”綜合的系統設計。通過系統的最優選擇和最佳設計等手段，使人與及其設備之間相互適應，功能分配合理，為人們設計合理、和諧的人-機-作業環境系統。比如某公司采煤機的牽引傳動箱，設有安全型旋轉式防護裝置。此裝置利用鉸接銷將防護板鉸接安裝在采煤機機身的箱體上，并用限位銷限位，每組采用5個螺栓進行緊固，當采煤機出現故障需要打開機身防護裝置檢修時，只需拆掉5個螺栓，然后握住把手將防護板拉出至限位末端，順時針（或逆時針）旋轉180°即可，此時防護板由鉸接銷支撐，由于限位銷的限位作用，防護板被拉至規定位置后不再移動，利用重力的作用，整個防護裝置就懸掛在箱體上。與傳統的采煤機防護板相比，此裝置具有良好的人性化設計理念和緊湊美觀的外形；重量輕便、容易安裝、操作簡單、維修方便、安全可靠等特點。這將大大減輕了煤礦井下維修工人的勞動強度，為井下安全生產提供了保障。
2工業設計針對煤機產品的意義
在傳統的礦山機械中，功能與可靠性為其長久以來的主要攻關對象，而當前的形勢是各家產品無論從開始的銷售、設計、生產到使用與售后都逐漸標準化成熟化的時候，如何提高用戶的使用感受及等多關注其用戶體驗性，關注其使用過程中的方便性，靈活性，舒適性，健康性就顯得尤為重要，而當代機械產品的工業設計此時就充當了提升產品附加競爭力的重要角色，其綜合運用產品形態、色彩、人機工程學等多個方面，不僅更充分地發揮了其使用特性，同時加強其人文價值，使產品更加易用，降低了勞動強度，提高了勞動效率，更成為一種對用戶有效的長期的保護形勢。在煤機發展基本成熟的今天，工業設計將成為采煤機設計的新方向之一。
作者：張麗明景明謝進單位：太重煤機有限公司
1煤礦開采技術現狀及趨勢
中國是世界上煤炭資源最豐富的國家之一，據不完全統計，我國煤炭明總儲量在9000億t以上，含煤面積55萬多平方千米，而且煤種齊全，我國一次性能量消費結構中，煤炭占75%以上，從煤中可以提取二百多種產品，因此煤炭工業發展的快慢，將直接關系到國計民生和我國的社會主義經濟建設。新中國成立后，原煤產量飛速增長，到2003年原煤產量已達30多億噸，居世界首位，近幾年來，由于對采煤方法進行了改革以及更新了一批現代化采煤設備，已使一批煤礦跨入了現代化高產高效煤礦的行列，隨著國民經濟的發展，煤礦安全條件將進一步得到改善，煤礦采煤生產技術將達到國際先進水平。從1954年英國裝備了世界上第一個綜合機械化采煤工作面，長壁綜采在世界上采用半個多世紀，已經成為煤礦開采的本質安全技術。發展長壁開采的早中期，也是煤炭科學研究異常活躍的時期。長壁工作面支架支護的目的，就是要把冒頂限制到最低限度，衡量支架效果的尺度是“冒頂”。
我國發展綜合機械化采煤的初期實踐也表明，控制頂板的關鍵，就是防止工作面端面的破壞，因而選擇支架不僅僅要有足夠的工作阻力，更重要的是對端面無支護空間頂板的有效支護。近年來，我國煤礦發展高產高效的重要經驗之一，是以高阻力、大功率、數字化自動控制、高可靠性的裝備支持工作面高速長距離推進，高產高效開采必須有可靠的地質保障系統，中國礦業大學韓德馨院士和彭蘇萍教授提出，“高產高效礦井地質保障系統是根據高產高效礦井機械化、集中化程度高的特點，以地質量化預測為先導，以物探、鉆探等綜合技術為手段，并依托先進的計算機技術實現生產地質工作的動態管理。它要求為礦井設計、采區布置、生產準備、采面布置到回采等各個層次或階段提供可靠的地質保障。因此，要實現煤礦生產的高產高效，除選擇優勢資源區塊為開采場地外，更重要的是對影響煤炭開采的地質因素有系統和清楚的掌握”。需要指出，并不是所有的礦區和礦井都有“得天獨厚”的條件，都能創造“世界紀錄”。依賴于一定的煤層賦存條件，一個礦區必須有一個合理的開發強度，也決定了工作面應有一個合理的生產能力，才能獲得最佳的經濟效益。從生態環境保護角度探討了礦區開發的可持續發展問題，認為應該堅持統一規劃、合理布局、適度規模、分散開發、就近轉化、保水采煤的開采總方針，堅決杜絕小煤窯濫采亂挖，組建大型集團公司統一開發，作好煤炭液化、氣化、水與煤關系的研究工作，確保礦區經濟發展與生態環境相協調。煤炭開采也要注意人與自然的和諧共存，夏玉成教授在“構造環境對煤礦區地表環境災害的控制作用”一文中指出，在不同構造環境下，同樣強度的地下采礦活動在地表所造成的環境災害現象是有明顯差異的。在不同構造條件的煤礦區，地質環境的抗擾動能力不同，因而對地下開采的承載能力也就不同?？箶_動能力強的煤礦區可以承受較大的開采強度，而抗擾動能力差的煤礦區，同樣強度的地下開采，就會導致嚴重的地表損害甚至環境災害。
從這個意義上說，與地下采礦有關的煤礦區地表環境災害，源于采動，但其形式與發展受控于構造環境。而采動損害是指由于地下采動在地表產生的開裂、沉降和塌陷等嚴重損害地表生態環境的地質災害。在構造介質、構造界面特征相似，開采強度也相同的條件下，煤礦區采動損害與其所處的構造應力場性質有關。在構造擠壓區，一定的地下開采強度可能不會對地表造成強烈損害；而在構造伸展區同樣強度的地下開采則可能對地表生態環境造成嚴重破壞。長壁開采應該提升到一個新的科學平臺，進行開采環境評價以保證合理的開采強度，不損害地表環境。
2規范小煤礦采煤方法
李毅中局長在最近召開的全國小煤礦安全基礎管理工作現場會上講話指出，20世紀80年代初國家放寬辦礦政策，提倡“國營、集體和個人一起上”、“大中小煤礦共同發展”，受“有水快流”的影響，個體煤礦大量出現。原有的集體所有制煤礦通過承包租賃、轉讓出售、股份改造等方法途徑，轉變為個體或民營煤礦。1995年全國鄉鎮煤礦多達72919處，產煤6.66億t，占當年全國煤炭產量的48.9％。2005年8月煤礦整頓關閉攻堅戰開始之際，全國共有小煤礦約2.3萬處。經過近兩年的努力，截至2007年6月底，累計關閉非法和不具備安全生產條件、破壞資源環境、不符合國家產業政策的礦井9075處。據統計在建、改擴建小礦約為3270處。以上合計，目前全國共有小煤礦1.7萬處左右。經過整頓關閉之后保留下來的小煤礦，安全生產基礎條件總體上得到改善，安全保障能力有所提高。這是對我國小煤礦發展現狀的總體認識。目前“合法”存在的有以下幾類：長壁留煤柱采煤法：其基本技術特征是工作面長壁布置、長壁推進。一類是每推進一段距離，保留一部分煤柱，形成問歇式推進；一類是在采空區保留一部分煤柱，以支撐頂板防止工作面切頂?，F代房柱式采煤法：主要是指引進國外連續采煤機房柱式采煤法或短壁采煤法，和在此基礎上發展的現代房柱式采煤，以連續采煤機或掘進機開掘巷房和回采煤柱、機械裝煤、采用梭車或膠輪車運輸、錨桿支護技術或專用自移支架為主要特征。條帶采煤法和條帶放頂煤采煤法：這是國內外“三下”采煤，為了控制地表下沉，廣泛采用的一種采煤方法。開采區域采用類似長壁布置的方式，上、下部邊界分別布置通風和運輸平巷，垂直于通風和運輸平巷劃分若干個開采條帶，條帶間保留一定寬度的煤柱支撐頂板。還有在若干個條帶開采后，保留一個寬度更大的隔離煤柱。采用條帶布置，在開采特厚煤層時，沿底板布置開采層，放落其上放的頂煤，稱為條帶放頂煤采煤法。上述三類采煤方法，實際上也是國內外除典型的長壁采煤方法外，廣泛采用的。都已形成自身的關鍵技術體系，鑒于文章分量限制，就不再贅述。長壁留煤柱開采，是國外在發展綜合機械化采煤前，采用的四類采空區控制方法之一。主要是單體支柱支護的條件下，支護阻力不足以抗御頂板壓力時采用。長壁留煤柱采煤方法長壁工作面不能連續推進，遇煤柱就搬家，一般采用單體支柱，制約生產能力，需要進一步改進。
3復雜地質條件下工作面高效開采技術
3.1地質條件
煤礦93下07工作面煤層平均厚度2.98m,煤層平均傾角11°,最大傾角15°,工作面整體為單斜構造,小構造極為發育,密度大,落差不太大。掘進過程中,上、下巷道及切眼共揭露小斷層53條。工作面直接頂為細砂巖,直接底為粉砂巖。最大涌水量為72m3/h,低瓦斯,有煤塵爆炸危險。
3.2過斷層技術的論證
根據斷層密,而落差較小的地質狀況,綜合各種過斷層方法的利弊,并通過經濟技術比較、技術可行性研究以及對設備性能進行充分研究的前提下,決定采用加強支護強行過斷層的方法開采93下07工作面。工作面強行過斷層,由于斷層帶附近裂隙發育,煤巖的整體性破壞嚴重,斷層附近的煤巖破碎嚴重,綜采面向前推進很容易形成端面冒頂,影響工作面的正常生產,為了分析綜采面過斷層時產生冒頂的原因,下面以綜采面過下斷層從上盤向下盤推進為例來說明，當綜采面從上盤接近斷層面時,斷層破碎帶弱變區A范圍內的煤層因破壞嚴重,其內聚力幾乎為零,容易發生片幫,使端面空項距增大,破碎的頂板巖層很容易造成冒頂。
3.3端面控制
綜采工作面破碎頂板的端面冒頂是影響生產的重要因素,據調查,因頂板控制不好造成工作面停產時間占總停產時間的2614%。93上07工作面由于斷層的影響和頂板本身性質的原因,頂板管理難度較大,因此端面控制也是實現工作面高產高效的一個重點。(1)端面距是影響生產的主要因素之一,研究表明,隨著端面控頂距離的增加,頂板冒落度也隨著增加。在93上07工作面開采過程中,要密切監視和嚴格管理頂板,在斷層頂板破碎處及巷道三角點處時要用坑代品、工字鋼、板梁及時接頂,防止空頂。頂板出現冒落時,要及時打木垛控頂。此外,端面距增加也是煤壁片幫的一個原因,因此在開采過程中要控制好采高,利用好支架的護幫作用,盡量減少片幫的面積和數量。
3.4工作面開采過程中的其他因素
(1)采高。由于開采過程中頂板條件不是很好,采高不宜過大,適當的降低采高可以有效地控制端面距,防止頂板的大規模破碎,產生冒頂。(2)工作面推進速度。工作面的地質條件復雜,根據礦山壓力顯現特性,工作面推進越快,壓力作用越不明顯,掘進越慢作用越明顯。(3)移架推溜方式。為了保護好頂板,應該先移架后推溜,這樣及時支護減小了空頂面積,對維護頂板的完整性有很好的作用。(4)超前支護。根據礦山壓力顯現特性和巖體的連續性原理,超前支護可以有效地緩解礦壓在切眼處的作用,從而對地質復雜而引起的頂板破壞有一定的保護作用。(5)端頭支護。兩巷道及切眼的連接處的三角煤處,壓力最大最易顯現,也最容易出現冒頂事故,在兩頭一定要加大支護強度,采用密集柱子支護加邁步抬棚支護。煤礦93下07工作面小斷層極為發育且密度大,通過嚴密的論證和科學的施工,取得了252m長的工作面月進尺180.45m、生產原煤20.6萬t的好成績。
4開采方法選擇
采煤方法的選擇必須堅持符合安全、經濟、煤炭采出率高的原則。采煤方法的選擇在基于上述原則的基礎上，應大力提高可采煤炭的回采率，看到具體煤層的優點以及它所適應的最合理的開采方法，減少資源浪費，加強環保。歸納為以下幾點：(1)在煤層埋藏比較淺，地質條件比較好的煤礦中應大力提倡綜采，依靠引進全套的先進設備，比如神華集團神東煤炭公司大柳塔，依靠先進的設備和優越的地理條件，實現了單井首次破千萬噸，2002年綜采工作面年產量達到847萬t，刷新世界紀錄。(2)對于煤層比較厚，且埋藏不是很淺的情況下，應充分利用放頂煤開采技術。比如兗礦集團興降莊礦綜采一隊產煤超639．92萬t，并創造了綜放工作面最高月產63．2萬t的全國紀錄。(3)對于急斜煤層則可以采用水平分層放頂煤開采工藝，提高回采率，并且大大提高工作面年產量。
1數控技術簡述
1.1數控技術的概念
數控技術，也就是通過計算機編碼的形式，實現同設備的對接，并且進行自動化操作和遠程運行過程的技術。這是一個將機械化同信息化相結合的技術，可以說比較廣泛的運用在工業生產的過程中。而現階段，由于信息技術的進一步發展，計算機的操作水平也有了飛躍性的提高，數控技術的復雜程度和精密程度也有了進一步的增強，在工業生產實踐過程中能夠發揮作用的領域也越來越廣，因而能夠進一步的在生產生活的過程中發揮自己的作用。
1.2數控技術的運用狀況
現階段的數控技術已經不僅僅是機床加工而已了，可以說從機械制造到使用方面，都可以有數控技術的具體應用。相對而言，自動化運行的成果，也是由于數控技術的產生而帶來的，因而機械自動化方面，可以說是運用比較廣泛的領域。就我國的現實情況來說，在工業生產方面本身已經達到世界先進水平，但就技術水平來說，還具有一定的差距。數控技術實際上也處于這樣的狀況，發展迅速但是距離高端水平尚有距離，因而在重視程度方面的加強，以及我國信息技術的發展，都可以說從環境方面加強了數控技術的發展空間。
2數控技術在煤炭工業中的意義
2.1對于精度和效率的提高
應當說在精度方面的提高也是很明顯的，數控技術之下實現了機械的自動化運作，因而實際上誤差相對于一般的人工操作就會有很大的緩解。由于自動化操作本身只是對于指令的重復執行，基本上只會因為機械本身為誤差而出現問題，就精度來說，可以有效地避免人工操作失誤的狀況，對于精度也是有提升的。效率方面同樣也是如此，數控技術本身的傳導和操作都運轉自如，也可以說是渾然一體，因而從煤的采集到輸送方面實際上都是完全的數字控制，對于生產效率來說，必然的也是大幅度地進行了節約的功能。
2.2對于安全生產的促進
安全性的提升可以說也是顯而易見的，由于數控技術的運用，使得操作人員能夠相對遠離操作一線，從而使得相對有一定危險性的采煤行業在對于人員的威脅方面有顯著的下降。數控技術一般而言更加適用于露天的煤礦開采，在露天開采方面的使用也更加廣泛，因而就這方面來說，對于開采的本身危險性的降低，以及通過精密化的操作來減少運行風險，都可以說不可忽視[1]。即使在井下開采，數控技術的運用同樣對于及時的預警以及危險操作的替代，有著不可忽視的作用。即使需要特定人員對于數控系統進行監控，也并非親臨一線，靠近生產的最前沿，因而在環境方面也可以說有一定的安全保障。再加上自動監測系統的出現，也進一步使得生產系統的故障排除有了更多的依靠。
2.3對于采煤成本的節約
成本方面也可以說有相當的結約。首先是人力成本方面，在機械大量使用之前可以說是典型的人力密集型產業需要大量的人力成本，而在機械使用之后則會對于人力成本有明顯的需求降低。而在數控技術發展普及之后，需要進行操作的人員需求則會進一步降低，從而更多的減少人力資源成本。而在技術成本上也可以這么說，大量的設備操作被簡化到計算機控制，可以對于機械操作方面作出很大的節約。而智能控制之下也能夠提高采煤的效率，從而減少對于原煤的篩選工作，進一步的減少成本支出。
3數控技術在采煤生產中的具體實用
3.1采煤機械制造方面
在機械制造方面，可以說數控機床的出現以及大范圍的使用進一步加強了采煤機械制造的效能，從而可以在重工業的源頭方面有著更進一步的發展。就采煤行業來說，采煤機是其主要的工作機械，而數控技術運用在機械制造方面，最主要的還是加強了機械本身的精密程度，并且能夠進一步將一些需要更高精度的技術運用在新的機械方面，從而加強采煤機械的效能[2]。比如說對于氣割的控制就屬于數控運用的典型方面，通過這些方面的使用，可以說對于采煤行業本身來說，作用是不可忽視的。
3.2采煤機械運行方面
而在采煤機械的運用方面，可以說數控技術的使用則是更加的廣泛，通過數控技術的有效使用，可以使得采煤機械真正的實現系統化的運轉，并且完全實現自動化的效率使用?？梢哉f對于控制來說，最主要的幾方面包括對于數控的自動關停、以及對于采用量的控制以及傳輸的一體化方面都是可以看得見的。而同樣的，在數控技術的自動故障檢測方面，也可以說是大幅度的排除了安全風險，使得效率和安全水平有了進一步的提高。
4結語
可以說科學技術就是第一生產力，因而對于采煤行業來說，將技術及時的運用和普及，通過結合自身實際情況加以推廣是非常的有必要的。數控技術的發展對于工業本身的促進十分明顯，也可以說是對于采煤行業的革命性發展，因此及時地進行技術革新和管理適應，可以說十分的有必要。
作者：陳德航 單位：四川職業技術學院
1.回采工作面“三機”的選擇
（1）對于采煤機的選擇，首先采煤機的選擇，要針對煤層賦存條件來決定采煤機截割高度，采煤機截割深度以及煤壁硬度抗剪強度進行參照開產；然后選用較為簡便、維修方便、價格便宜的采煤機；其次，選擇功能最為健全的采煤機；最后采煤機要滿足本煤層的進尺工作強度，使作業能夠有序進行。（2）對于刮板輸送機的選擇，首先要確保設備能夠滿足工作面落煤量的需求，其最大工作能力應該滿足1.2倍采煤機生產能力；其次，刮板輸送機的特征應該針對工作面的傾斜角度，根據鋪設的長度等方面進行選擇；最后所選擇的刮板輸送設備要完全能與采煤機配合使用，刮板輸送機的結構及使用維護要方便。（3）液壓支架的選擇一般來講，首先要考慮的是所要支護的地質條件，確定支護的強度；其次結合液壓支架的支護面對通風口的空間位置，進行配合，確保在采風量達標的情況下完成支護工作；然后，根據煤層賦存，選擇價格合適的液壓支架；最后液壓支架的選擇要和采煤機與刮板輸送機相互配合，支架的寬度要和刮板輸送機溜槽長度相等，這樣在一定程度上才能完成回采工作面的生產任務。
2.機械選型
第一，采煤機的選型要考慮到采煤機的切割速度，結合實際情況在提高采煤的同時，根據煤礦開采的進度來選擇合適的采煤機。而這個時候我們還應該考慮到采煤機的額定生產能力，根據我們采煤機的能力計算方程：Q=60VHBP（H是開采高度，V是進尺速度，B是滾筒橫截面寬，P是所采煤質的密度），來確定采煤機的選型。采煤機的功率大小一般取決于煤層硬度和開采厚度和采煤機牽引速度決定，在我國還沒有確切的計算采煤機功率的計算方法，而上面的方程也只是粗略的計算，國外先進國家，因為其高度機械化，其計算也比較合理，其推算出的數值也更為精確。第二，液壓支架的選型上，根據工作面的圍巖壓力進行選擇，其中要考慮到的因素有巷道標高，圍巖壓力系數，頂板巖層垮塌率，底板冒底系數，煤層瓦斯儲存量。這些都是我們選擇液壓支架的一項重要表準，是保證液壓支架能在服務年限內正常工作的一項參照數據。而液壓支架的支護強度計算公式，我們通常用的就是Q=K1H1og*0.001cosα（K1指的是支架上部頂巖厚度系數，Q是說所需支護強度，H指才高最大值，α就是煤層傾角）。根絕這個結算方法，計算出我們回采工作面所需要的是哪一類液壓支架然后進行安排。第三，采煤工作面刮板輸送機的選擇上，近年來綜合采煤技術的進程不斷加快，綜合采煤即機械采和人工采的配合采煤法，所以對刮板輸送機的要求也與日俱增，主要仍舊是刮板輸送機的負載量和額定輸送功率的不斷增加，導致了對刮板輸送機的選擇。隨著綜合機械化裝備技術和綜合管理水平的提高，對刮板輸送機的輸送長度有了新的標準，所以在選型上就有了新的參數標準。
3.創新幾點設備開發和使用
3.1采煤機的防滑處理
首先在采煤機開機過程中，現場需要對采煤機牽引組、行走組、液壓制動組、運輸機組等機組進行檢查，看是否需要維修。然后在割煤過程中，采用合適的回采工藝流程進行規范化的作業，進行軌道移駕，運輸機彎曲盡量靠近采煤機。其中表現突出的就是雙翼雙向上行割煤，此割煤的時候，滾筒上下全部落地。針對傾角較大的采煤工作面，通過對采煤機的PLC程序的調整，可以啟動采煤機進行割煤進程，應當先牽引后松閘，從而防止機器下滑。而采煤機要及時檢查實心花鍵軸是否需要更換，防止大傾角采煤中出現滑軌事件的發生。最后，采用具有制動能效的四項變頻技術進行采煤機的控制，可實現在惡劣作業環境下的均速割煤，啟動前要檢查制動系統的彈簧是否需要更換，從而確保采煤機的制動正常。
3.2液壓支架的防滑處理
若要保障回采工作面的順利和安全，防止液壓支架的倒塌尤為重要，在實踐中我們通過以下的有序操作和技術工藝來完成防倒滑工作。首先對于支架底部進行防倒滑處理，一般采用在下側錨鏈加固，頂部進行穩定點支撐，中間進行螺絲加固。然后是工作面的機巷超前風巷回采，在根據回采工作面傾斜角度變化的情況下，不斷的調整機巷的超前量，進而保證支架運輸機的穩定。再然后跟頂跟底回采，第一次來壓和斷層褶曲面以及嚴重冒底片幫區時，采高應該嚴格控制。最后加強工程質量，嚴格控制頂底板切割線劃分，同時保證液壓支架和運輸機的固定，進而保證各項作業不滯后。而針對頂底板起伏不穩定的地區，適當做出修正工作，確保液壓支架的防滑工作。
3.3刮板輸送機的安全治理措施
為實現有效的溜煤輸送，在刮板輸送機的刮板上適當的改進，應對大傾斜角度的運煤進程，而大傾斜角度的運輸，往往是上下山運輸，那么上坡時的功率就會加大，此時刮板輸送機功率加大，就可能導致機械老化，或者起火，其液壓潤滑油要保證其充足，而電機負荷量應當在應對此類情況而進行更換，從而保證運輸的安全性和穩定性。刮板輸送機嚴禁站人，此項制度在井下作業中已經提出了好些年了，期間對工人的傷害也不是一例兩例，輸送機皮帶載人，不僅加重了皮帶的符合，還會影響到所載人的生命安全。刮板輸送機中部煤巖破碎裝置，可以減小煤塊大小，從而使輸送機的負載降低。從而保障刮板輸送機的安全進程。
4.結語
我國現行綜合機械化采煤工作的進程，其目的是把回采工作做到更為合理、科學、高效。而如何將這些任務緊密的結合在一起，就成為了實現采煤回采工作的重中之重，各設備之間合理的匹配，可以將工作效率科學化的提高到一個極限。機電設備之間的相互配套還能夠有效的改善回采工作的作業條件，一定程度上還可以提高回采工作的穩定有序進程，從而降低危險系數。
作者：張迎春 單位：陜西延長石油巴拉素煤業有限公司
我國煤炭開采量始終維持在世界高位，在使用傳統采煤技術作業的時期，煤礦事故呈現比較高的發生率。隨著我國科學技術的進步，采煤設備的機電一體化，其發展進程由引進原機、學習研究，到實現部分設備的國產化，對于一些技術含量較高的軟硬件關鍵技術，我國目前尚在科研攻關與研究實驗階段。雖然我國的采煤設備機電一體化技術還處在起步階段，但是，該技術帶來的煤炭生產高效性與安全性，是無與倫比的；該技術給煤礦職工帶來的舒適性與方便性，是前所未有的。因此，有必要進一步加強機電—體化技術對采煤設備的促進作用研究，讓該項技術發揮更大的效果。
1采煤設備機電一體化技術的研究
1.1傳感系統。采煤設備的機電一體化傳感系統可以實現對電壓、電流、功率、速度、溫度、壓力、液位高度、支架支撐力、液壓流量等實施有效的測定。在傳感系統的性能提升方面，首先，應提升對設備細微動作變化的感應檢測，例如：采煤機機身傾斜度，搖臂擺動幅度、動力牽引、設備行徑、煤巖分離、運輸行程、油缸支撐度、液壓支架壓力和流量等；其次，在信號傳輸方面，應該進一步提高其可靠性、規范性與精準性。
1.2監測系統。監測系統的主要功能是依據計算機數據模式，收集采煤設備在日常工作狀態中的各項情況，與計算機預先設定的數據進行比較，從而實現對設備的全面測量，同時，將計算機數據轉化為人們可以識別的文字、數字與圖案，方便操作者實施有效監測。監控系統是傳感系統與控制系統的連接紐帶，是人們探知設備工作狀態的有效途徑。
1.3控制系統。通過計算機技術，可以實現機電一體化的有效控制，在采煤設備正常工作的狀態下，控制系統只要依照計算機事先設置好的指令，對設備進行有序的操控就可以了。能夠凸顯控制系統技術水平的時候，首先，能否控制采煤設備維持長時間運行的穩定，若能，則說明該系統性能比較優異。比如，在日常采煤的時候，對挖掘進程、傳輸過載、機具姿勢調整等是否能夠實現柔性調整；其次，當遇到突發狀況的時候，控制系統能否及時實現智能化的有效控制。比如，在遭遇設備故障、煤層坍塌、異物堵塞等情況時，能否及時下達正確的指令，能否采取精確的動作，實現停機、倒車、減速等動作。目前，對于采煤設備可靠性控制是一個科技難關，如何開發微電子技術和計算機技術的更多功能，使之在設備自檢自診、故障自我檢測與排除、作業環境監視與反饋、智能化無人化等方面實現突破，是科研工作者與設備操作者需要面對的研究方向。
2機電一體化技術對采煤設備的促進作用
2.1可以提高自動化操作程度。使用安裝有機電一體化技術的采煤設備，通過簡單的電腦操作，下達執行指令，就可以實現高效率的采煤作業。該項技術可以有效降低煤礦工人的勞動強度，可以大幅度提高采煤效率，可以有效規避因工人經驗不足而引發的安全隱患。有些比較先進的裝有機電一體化技術的采煤設備，甚至可以實現遠程操控與智能化無人操作，徹底顛覆了煤礦工人的傳統形象。
2.2可以在節能減排的同時提高開采效率。使用安裝有機電一體化技術的采煤設備，首先，可以減少人力勞動成本；其次，可以整合各個分散的小設備，膠帶輸送機、通風機、提升機等，減少無效功的浪費；最后，自動化作業的最大優勢就是可以大幅提高開采速度。因此，使用該采煤設備，可以有效提升煤炭企業的市場競爭力。
2.3可以降低維護強度與維修成本。使用安裝有機電一體化技術的采煤設備，可以實現全設備的系統化監控與報警，對于一些較為簡單的設備故障，系統通過識別，啟動自我維護功能，將微小的故障及時消滅掉，避免設備帶病作業。對于簡化維修程序、降低維修成本、延長機器壽命、提高工作效率、改善職工工作環境都具有管理優勢。
2.4可以提高工人隊伍的整體作業水平。使用安裝有機電一體化技術的采煤設備，必然會帶動煤炭生產中的自動化改革進程。新的設備本身就具有較強的學習性與經濟性，對職工自身水平的提高起到了督促與帶動作用。新設備的工作模式必然拉動供電、排水、通風、提升等各項保證系統的升級換代，否則就會影響生產效率。對煤礦的軟硬件系統進行必要的改進，在改進與以后的維護工作中，職工的作業水平必然會隨之得到提高。
3結語
機電一體化采煤設備在煤炭生產企業得到了越來越廣泛的應用，對我國煤炭生產做出了不凡的貢獻。隨著科技的不斷進步，機電一體化采煤設備的升級研究與應用必然會得到更為長足的發展。
作者：孫緒斌 單位：陜煤集團神南產業發展有限公司
1緩傾斜長壁薄煤層的開采
對于采煤機的選擇，可靠性高、體積小并且功率大的薄煤層采煤機或者刨煤機更受煤礦公司的青睞。除此之外，還應該采用適宜的采煤機來加強采煤機的穩定性，另外還需要依據開采的薄煤層的實際狀況與所選用的采煤機運營合理且高效的配套開采技術，這樣更能發揮出采煤機或刨煤機的作用，提高煤礦開采的工作效率。
2煤礦采煤工藝的主要技術
一般而言，井巷布置、開采的礦壓控制、沖擊地壓防治、瓦斯與火災防治等是對深礦井進行開采的關鍵，同時也是煤礦井下開采生產技術所必須克服的技術難點，目前我國的煤礦井下開采技術有了一定的提高但仍有很多不足，這些問題的解決能夠促進我國的煤礦井下開采技術有一個新的提高。
2.1巷道布置開采技術
巷道作為煤礦開采過程中的重要通道，它的合理性與安全性直接影響到煤礦井的工程能否順利進行，也直接影響到煤礦井的開采成本的高低。所以，煤礦公司應該重視巷道的布置，應實地考察礦井，結合自身的井下采煤的方式，做出最合理的礦井巷道布置。在研究巷道布置的時候，應該充分考慮煤礦的開采技術的嫻熟程度和該煤礦內的作業環境以及該礦井的地勢情況，不僅能節約運輸成本和節省工程時間，還有利于提高煤礦的工作效率。
2.2采場圍巖控制技術
采場圍巖控制技術對于我國的煤礦安全事業具有十分重要的意義，采場圍巖的不穩定必然會造成采礦工作人員的安全隱患。在另一方面，結合現代化理論和分析法、計算測量技術，可以得出煤礦的地質結構情況。所以，應進一步完善圍巖控制技術理論，這不僅能夠保障煤礦開采的安全性，而且能將對煤礦采場的巖層情況置于掌握中，為井下開采提供便利。堅硬巖層頂板和破碎巖層頂板是煤礦井頂板主要的兩種類型。深孔預裂爆破處理技術、高壓注水處理技術是最為常見的傳統巖層處理方法，但是因為在實際運用中其繁瑣的操作程序以及高成本費用的缺陷，與現在高技術、低成本的要求相悖，因此無法滿足采礦工程所要求的標準而很少被運用。因此巖層頂板處理技術的革新和進步是十分重要的，是必然的趨勢。
2.3“三下”采煤技術
“三下”采煤技術比較適用于保護村莊的情形，其主要是通過模擬數值計算以及模擬相似材料來進行各項填充技術與組合的填充技術，另外還包括村莊的房屋的加固以及重建方面的技術。
3結束語
中國的儲煤量大，分布廣泛，所以我國的煤層儲存條件十分多樣。我國主要的煤礦煤層是緩斜、傾斜和急斜三種，其中緩斜占主要部分。但煤層的多樣導致我國采煤方式的多樣性。隨著長期的實踐和探索，采煤的生產技術有了很大的提高，采煤的方法也有很多的創新。但是隨著時代的發展。采礦的技術和方法也需要不斷地革新。這不僅有利于進一步改善煤礦的安全條件，也有利于提高煤礦的效率，取得更好的經濟效益。
作者：崔振華 單位：山西高河能源有限公司
1北山煤礦采煤沉陷區地質災害類型及特征
1.1滑坡北山煤礦采煤沉陷區存在3處滑坡，分別編號HP1、HP2和HP3。HP1屬于黃土滑坡，平面形態不規則，滑坡長26m，寬31m，滑體平均厚度6m，體積約4700m3，相對高差18m，平均坡度37°，主滑方向292°，滑體巖性自上而下為粉土和粉質黏土，滑面為圓弧形；HP2為巖質滑坡，平面形態呈圈椅狀，滑坡長22m，寬53m，滑體平均厚度4m，體積約4660m3，相對高差12m，平均坡度28°，主滑方向253°，滑體巖性自上而下為砂巖和泥頁巖，滑面為折線形；HP3為楔形體巖質滑坡，平面形態呈“八”字形，滑坡長35m，最寬處約25m，楔形體最厚處為6m，體積約3800m3，相對高差32m，平均坡度56°，滑體巖性自上而下為砂巖、泥巖和砂巖，主滑方向66°，并沿結構面下滑3.5m，楔形體滑坡處于欠穩定狀態，工況條件改變時可能再次發生滑動。
1.2不穩定邊坡受采空塌陷及工程開挖共同作用的影響，采煤沉陷區內沿溝谷兩岸斷續分布有16處邊坡，大部分為巖質邊坡，少量為黃土邊坡。巖質邊坡的坡體主要為砂巖、泥巖，坡度較陡，一般為44~58°，坡高為4~12m不等，坡面風化嚴重，節理裂隙發育，整體穩定性較好，局部發生崩滑破壞；黃土邊坡的坡體為馬蘭黃土，坡度較陡，近乎直立，坡高3~8m不等，大孔隙結構及垂直節理發育，局部發生崩滑，一處邊坡已經發生滑坡。
1.3潛在泥石流采煤沉陷區內分布一條走向近南北的溝谷，溝谷三面環山，一面開口，呈長瓢狀，溝底高程在1099~1186m，溝床縱坡比降平均140‰，溝坡高差24~49m，坡度40~65°；溝谷谷底及東部溝坡上存在3處煤矸石棄渣、建筑垃圾及切坡棄渣組成的松散狀堆積體，體積大約25900m3；溝谷匯水面積約2km2。在暴雨等極端氣象條件下可能誘發泥石流，對溝谷的建構物及下游村莊造成嚴重危害。
2北山煤礦采煤沉陷區生態環境破壞現狀
大規模的煤炭開采對于原本生態環境脆弱的山西來說就是“雪上加霜”。北山煤礦工程、道路的建設及棄渣的隨意堆積，使原本森林覆蓋率達43.1%的烏金山國家森林公園出現大量大面積的斑駁，與周圍生態環境嚴重不協調；煤矸石堆自燃產生的SO2、H2S等廢氣使烏金山國家森林公園部分區域彌漫著強烈的刺激性氣味；在降雨條件下，煤矸石堆的淋濾液中含有大量的有害化學成分，能夠腐蝕土壤、污染地下水。
3地質災害與生態環境綜合治理方案
北山煤礦采煤沉陷區位于烏金山國家森林公園內，治理方案的選擇綜合考慮了森林公園的生態環境、地質災害的威脅、山西旅游發展戰略及社會需求等諸多因素。
3.1采空區的注漿及地面塌陷、地裂縫的回填復墾采空塌陷坑面積廣闊，且位于烏金山國家森林公園內，考慮到需要在塌陷坑內建設娛樂設施、蓄水池等構筑物，確定對采空塌陷坑進行工程治理后重新利用。綜合考慮上述因素，采空區采用注漿進行工程治理，地表塌陷坑、地裂縫采用回填、整平、復墾、綠化等措施進行綜合治理。注漿的范圍包括采空區地表建構筑物附加荷載大的區域及蓄水池的區域，注漿面積為43034m2，總注漿量為91465m3，注漿材料采用水泥粉煤灰漿，水固比1∶1.2~1∶1.5，水泥含量占固相的20%，帷幕孔間距為20m，注漿孔間距為25m，呈梅花形布置；塌陷坑及地裂縫采用表土剝離，開挖，分層回填碾壓的方式回填至設計標高，并回填10cm厚度的種植土，最后平鋪草皮綠化。
3.2滑坡的綜合治理方案采煤沉陷區內滑坡處于欠穩定狀態，需要通過工程措施進行錨固。HP1和HP2采用削方+預應力錨索框架梁+植被綠化+截排水的綜合治理方案，即通過削坡清除滑體、減小荷載、整平坡面；錨索錨固段長度為6~8m，錨索總長根據滑面位置和滑體厚度確定，框架梁尺寸為4m×4m，截面寬400mm，厚500mm，框架梁將錨索的拉力均勻分散到坡面上，與錨索一起為滑坡提供足夠的錨固力；坡面綠化采用草-灌多層次立體防護，草本種類選用高羊茅并混播一定比例的紫花苜蓿，灌木類型則選用沙棘；坡頂距離框架梁5m處設置一道截水溝，截水溝斷面尺寸依據匯水面積和降雨強度計算確定。HP3采用肋板墻+預應力錨索+生態綠化的綜合治理方案，即通過削方使滑坡不同坡段的坡度保持一致；肋板厚400mm，寬6m，肋柱寬600mm，厚700mm，設置間距為3m；錨索設置在肋柱上，垂直間距為2.5m，錨索長度的設置與上述原則相同；待上述工程施工完畢后，沿著坡頂、坡底各栽植一排五葉地錦進行生態綠化；坡頂設置截水溝，方法與HP1和HP2的截水溝設置方法相同。
3.3不穩定邊坡的綜合治理方案對采煤沉陷區內16處不穩定邊坡選取具有代表性的剖面，采用極限平衡法，在不同工況條件對其進行穩定性計算和評價。治理方案依據邊坡的穩定程度可以分為2種：當邊坡的穩定性系數Fs＜1.05，處于欠穩定或者不穩定狀態時，采用削坡+復合錨桿框架梁+排水的綜合防治措施，即通過削坡，整平坡面并將坡度削為1∶1或更緩，框架梁尺寸為4m×4m，截面寬400mm，厚500mm，為了呼應烏金山國家森林公園的生態景觀，在框架內使用漿砌片石砌筑一個拱頂直徑為3m的拱形骨架，骨架內碼放生態植被袋，坡頂依據地形設置截水溝，如圖1所示；當邊坡的穩定性系數Fs在1.05和邊坡穩定安全系數Fst之間，處于基本穩定狀態時，采用削坡+生態植被袋+排水的綜合防治措施，即通過削坡清除坡面植被、整平坡面，自坡底向上按一定規則依次碼放生態植被袋，如圖2所示。
3.4潛在泥石流的綜合治理方案綜合考慮周圍生態景觀、地質災害威脅、場地利用狀況、治理費用等因素，確定潛在泥石流的治理方案為固源。即對3處松散堆積體物源依據地形條件按照1∶1.5的坡率分層碾壓夯實，坡面采用漿砌片石拱形骨架進行護坡，拱形骨架寬3m，具體尺寸見圖3，骨架內填鋪一層厚30cm的種植土，然后鋪設草皮進行生態綠化。
4討論
采煤沉陷區內地質災害的發育過程與生態環境的破壞狀況并不是相互獨立的，而是相輔相成、相互促進的。生態環境的破壞和地質災害的發生往往同時存在，生態環境的破壞可以直接或間接導致地質災害的發生；地質災害的發生又會嚴重加劇生態環境的破壞。就榆次北山煤礦采煤沉陷區來說，地下采煤活動、人類的工程開挖和肆意堆填導致區內生態環境的嚴重破壞和眾多地質災害的發生。具體來說，地下采煤活動導致大面積地表沉陷形成塌陷坑和地裂縫，進而造成地表水土流失，植被嚴重破壞，生態環境愈發惡劣；區內植被覆蓋率驟減導致地表水更易進入坡體，進而引發邊坡失穩，發生崩塌、滑坡等地質災害；煤矸石等松散堆積體不僅破壞植被，污染空氣、水源、土壤，而且作為泥石流物源在暴雨等惡劣氣象條件下可能發生泥石流等地質災害。上述地質災害發育過程及發生時，更會進一步加劇區內生態環境的破壞。由地質災害和生態環境的相互關聯性可知，采煤沉陷區內地質災害的治理方案和生態環境的恢復治理方案必須全局統籌、綜合考慮、綜合防治。對采煤沉陷區的治理而言，不能僅對區內地質災害采取工程措施而忽視生態環境的恢復治理，否則惡劣的生態環境將導致新的地質災害的產生；也不能僅對區內生態環境進行恢復治理而無視地質災害的威脅，否則地質災害一旦發生，區內生態環境將在短時內發生嚴重破壞，之前耗費大量資金的生態環境恢復工程將失去意義；區內生態環境恢復和地質災害治理分開前后來做也是不可行的，前后分開治理的方案不僅會造成經濟上的浪費，還會導致地質災害的工程與生態恢復工程之間存在縫隙，不能和諧統一、共同發揮作用，起到事倍功半的作用。
本文所述的綜合治理方案，是在對采煤沉陷區內地質災害現狀和生態環境破壞程度綜合分析評價的基礎上、結合當地旅游發展戰略和社會需求等多種因素統籌考慮下制定的，與其他治理方案相比具有以下5個方面的優點：（1）設計方案充分體現生態防護的理念，生態植被袋不僅增加了區內綠化面積，而且對邊坡的穩定性起到了主導的防護作用；框架梁內、復合框架梁內及拱形骨架內的坡面植草不僅在生態環境恢復中起到主導作用，還能夠對坡面起到積極的防護作用；（2）設計方案中五葉地錦等生態綠化措施有效地增強了肋板墻等工程措施的耐久性；（3）框架梁、復合框架梁、拱形骨架等工程措施在錨固邊坡的同時，為坡面綠化提供骨架，使得整體坡面綠化看起來更有活力；（4）帶狀的生態植被袋防護系統、矩形的框架梁護坡系統、拱形的復合框架梁護坡系統、拱形的骨架系統使得區內生態綠化結構復雜多樣化，為烏金山國家森林公園的景觀添加色彩；（5）工程措施與生態恢復措施相結合、地質災害治理工程與生態環境恢復工程相結合的綜合治理方案，在經濟上要優于其他方案。5結語（1）山西省在進行大規模煤礦開采過程中，采煤塌陷區內地質災害頻發，生態環境惡劣，在對采煤塌陷區進行治理過程中，需要綜合考慮地質災害治理、生態環境恢復、經濟轉型發展、社會需求等諸多因素；（2）山西榆次北山煤礦采煤塌陷區內地質災害類型為地面塌陷及地裂縫、滑坡、不穩定邊坡及潛在泥石流等；生態環境惡劣主要體現在植被破壞嚴重、廢渣的肆意堆積、廢氣污染大氣、廢水腐蝕土地等方面；（3）綜合考慮地質災害治理、生態環境恢復、山西的經濟發展戰略及當地社會需求等4個因素，工程治理方案與生態環境恢復方案相互耦合、共同作用，形成一套完整的綜合治理方案；（4）治理方案能夠消除北山煤礦采煤塌陷區內地質災害的威脅，恢復區內原來的生態環境狀況，符合山西的旅游發展戰略，滿足社會需求，可以為山西省其他采煤塌陷區的治理提供思路和參考。
作者：秦朝亮龍建輝經明趙金亮單位：太原理工大學礦業工程學院山西冶金巖土工程勘察總公司
摘要：《采煤概論》是中職煤礦專業開設的一門重要的專業基礎課程。這門課程對于采煤方面的理論闡釋十分透徹，論述翔實。在現實的中職煤礦專業教學中，學生對采煤概論這門課的關注度比較低，造成這種情況的原因十分復雜，但無論如何，學生如果不學習好這門專業課，就無法良好構建專業理論基礎。為了提高這門專業課在學生中的影響，當務之急是探討適合學生學習的教學策略。
關鍵詞：煤礦專業;中職教學;專業基礎教學
中職院校是我國職業教育體系中重要的組成部分。中職院校為社會培養的是具有綜合素質的專業型人才，也就是說，除了具有良好的操作能力和執行能力，學生需要擁有雄厚的理論基礎支撐自己的操作。一些專業基礎和專業理論的教學顯得十分重要。對于煤礦專業學生來說，學習好采煤概論，對于未來的職業發展和個人提高有重要意義。
一、采煤概論課程的教學現狀
采煤概論這門課程對于煤礦專業的學生來說十分重要，但卻一直被學生忽略。這會直接導致學生在未來的工作和發展中缺失良好的理論基礎，很難有本質上的提高突破。學生對這門課的態度不能單一地從學生一方面尋找原因，教師教學的方式也有待改進。面對采煤概論課程的教學現狀，我們要從多個角度進行分析。1.課堂教學的內容與學生的實際生活脫節。采煤概論中涉及的內容是煤礦專業的基礎理論，內容比較抽象。作為剛剛從初中升學至職業教育的學生來說，他們的生活閱歷有限，即使已經進入這個專業，也沒有見過開礦采煤的場景，很難想象專業操作的場景。例如，采煤專業中涉及的上山、下山、石門等名詞，學生可能難以理解，這就給學生的學習造成很大障礙。一旦學習效果不佳，學生的學習動力和學習熱情就會不足，就會本能地抵觸這一課程。2.教師的教學方式難以喚起學生的興趣。采煤概論的教學內容難以理解，如果教師的教學方式比較陳舊，學生更加難以提起對這門課的興趣。在傳統的授課方式中，由于采煤概論的理論性內容比較多，教師主要采取講授式教學，簡單來說就是教師講，學生記。但沒有理解的記憶是十分困難的，學生在聽課時對專業詞匯一知半解，課下難以將其與自己的經驗結合在一起，時間一長，遺忘的內容就會比較多。在這樣的教學方法和教學環境中，學生難以對這門課產生學習興趣。
二、提高學生對采煤概論課程教學的關注策略
通過上面的論述，我們大概可以了解學生并不是不想學好采煤概論這門課程，而是在學習過程中遇到的阻礙太多。教師的任務是在教學中注重改革教學方法，為學生破除學習障礙。1.為學生設置任務，進行任務教學。由于采煤概論的教學效果比較抽象，學生難以在學習中獲得成就感。教師應該為學生創設能夠獲得成就感的環節。任務教學法就是很好的方式。任務教學法可以將理論教學中的抽象內容分解為具體的教學模塊，學生通過解決具體問題將整體的學習內容匯總到一起，這樣既能夠提高學生的學習效率，又能夠讓學生在學習中獲得階段性的成就感，感知到自己在學習過程中的進步。例如，教師講解煤礦巷道中的各種名詞時可以讓學生先在課下預習各種名詞的定義，然后在課堂教學中抽選學生上臺為大家談一談自己對這些設施的理解。學生完成這個任務的過程中主動查相關資料，為大家講解的過程中能夠強化自己的理解。這樣的學習會讓學生看到自己學習的具體成果，能夠更好地激發學生的學習興趣。2.利用信息技術進行教學。在現代教學的實踐中，信息技術與課堂教學的結合是常用的方式。信息技術的聲、光等優勢可以彌補傳統課堂教學中的不足。采用信息技術，如多媒體投影、電子白板等可以讓學生在學習中直觀地看到教材中的理論在實際情況中的運用方式，能夠讓學生更簡單、快速地理解自己所學的知識內容。例如，教師講解巷道中的設施布置時可以為學生展示一些巷道中的實景圖片或者實地錄制的視頻。在這些圖像中，教師可以直接為學生指出每一種設施的作用，讓學生直接看到這些設施的實際應用。在這樣的教學方式里，學生再也不是憑空想象煤礦的場景，而是能夠直觀地看到自己未來的工作情況，這為學生的未來工作提供了一些間接經驗，讓學生能夠更好地迎接自己未來的工作。
綜上所述，學生對于課程不感興趣，教師不能僅從教學內容上找原因。在現代教育方式下，很多教學中的問題可以通過技術解決。學生如果不能理解抽象的理論，教師可以利用具體的影像資料和更活潑的教學方式讓學生獲得學習成就感，提高學習興趣。
作者:韓承花 單位:山西省陽泉煤礦技工學校
1煤礦自動化系統主要控制方式
1.1恒壓頻比(V/F)控制
恒壓頻比控制屬于開環調節,通過保持異步電機電壓和頻率之比近似相同以調節煤礦電機轉速的調節方法。V/F控制最大的優點,就是使用簡單,沒有復雜的算法流程、坐標變換及電機模型辨識過程,用戶使用起來十分的容易。而且,由于屬于開環控制,即便在負載出現任意擾動的情況下,輸出值也保持固定,不會受到什么影響。所以在某些時候,尤其是穩定度要求高的情況下,會采用該種控制方法。但由于其開環控制特性,控制精度低,無法像矢量控制那樣實現無偏差控制。這種控制方式主要運用于對精度要求不高的煤礦設備,如風機、水泵等。
1.2轉差率控制
根據電機轉速計算公式,轉差率控制是通過改變電機轉差率的大小來實現對電機轉速進行改變的控制方法。主要通過改變電機定子電壓和轉子電阻的方式進行。小功率電機或者電機轉速較慢的情況下會采用轉差率控制方法。恒壓頻比控制和轉差率控制方式都是基于電機系統的穩態模型和在穩態運行規律下進行控制的。這兩種控制方式無法對電機內部磁場的大小和位置進行控制,因而電機只能實現較為精確的轉速控制,而轉矩控制能力差。要想精確控制轉矩,就必須在動態過程中對電動機的磁場大小和位置進行控制。
1.3矢量控制(VC)
矢量控制是目前煤礦自動化領域中比較先進的控制方法。交流異步電機是一個十分復雜的系統。矢量控制的基本控制原理就是通過對異步電機定子電流在不同坐標系下進行矢量變換,最終將電流分解為可以分別控制的用于勵磁分量和用于產生電磁轉矩分量。矢量控制策略的基本思路就是將交流異步電機的耦合變量解耦,實現各個變量的獨立控制,使異步電機和直流電機一樣,獲得良好的控制性能。
1.4直接轉矩控制(DTC)
直接轉矩控制技術是基于矢量控制理論而建立的一種新型交流異步電機控制技術,直接轉矩控制將不會像矢量控制那樣考慮變量解耦的問題,而是直接控制電磁轉矩。直接轉矩控制不需要將交流異步電機轉化為直流電機的數學模型,而只關注電磁轉矩的變化。因此,和矢量控制不同,直接轉矩控制無需進行復雜的坐標變換和電機數學模型。但是,直接轉矩控制也有其缺點,例如低速情況下轉矩脈動大,啟動電流沖擊大等。目前,兆瓦級的大功率電牽采煤設備中直接轉矩控制方法運用的較為廣泛。
2自動化系統在煤礦采煤中的應用
2.1試驗臺機械結構及總體布置
變速器試驗臺是一個綜合了機械、電氣、液壓原理的機電系統。其具體工作原理是驅動電機連續輸入額定轉速和扭矩,以模擬變速器在煤礦采煤工作中的輸入工況。由于驅動電機最高轉速的限制,往往無法達到發動機最高轉速的要求,因此,在驅動電機后加入一個升速齒輪箱,以滿足采煤系統的試驗能力要求。為了更接近礦區采煤的真實工況,在變速器輸入端增加一個慣量盤,其旋轉時的轉動慣量與在離合器飛輪和傳動軸旋轉時產生的轉動慣量相同。試驗臺的末端是加載裝置及其匹配的冷卻系統,它能給變速器施加阻力矩,以模擬設備采煤時的負載和道路阻尼。
2.2驅動設備的選擇
驅動設備需要給試驗變速器輸入試驗所要求的轉速和扭矩,驅動設備可以采用內燃機,也可以采用電動機作為輸入動力源。兩種不同的動力源均有其各自不同的優缺點。采用內燃機作為采煤系統驅動端,使得試驗更加接近變速器在采煤應用中的實際工況。但是內燃機也有較多缺點,比如噪聲大,產生的廢氣污染環境,而且內燃機轉速和扭矩不易控制,會導致試驗結果產生較大的誤差。采用電動機作為試驗臺動力源有噪音小、占地面積小、啟停方便、無污染、易于控制等優點。正是因為采用電動機作為試驗臺動力源具有較多的優點,目前電動機已經廣泛應用在各種煤礦傳動系統試驗設備上。
2.3加載裝置的選擇
加載裝置在整個采煤系統中為被測變速器施加負載轉矩,目前主流的工業設備一般采用測功機作為加載裝置。測功機一般用于測試發動機的功率,也可作為齒輪箱、減速機、變速箱試驗設備的負載裝置。測功機主要由功率吸收、負載調速、轉矩調節和冷卻部分組成。根據負載轉矩輸出方式的不同,一般可以將測功機分為水力測功機、電力測功機和電渦流測功機三種。自動化采煤系統一般采用開式布局,在保證試驗需求的情況下,基于上表的三種測功機的性能對比,采用電渦流測功機較適合于基礎的自動化采煤系統。該文采用一臺長沙湘儀動力測試儀器有限公司生產的CW-150系列電渦流測功機作為研究對象,其額定吸收功率為150kW,額定扭矩為520N?m,額定轉速為2500rpm。
2.4發動機速度特性分析
該文所建立的自動化采煤系統模型,選用交流異步電機作為試驗臺架的驅動系統,驅動試驗變速器及負載機構的運轉。這里所選用的驅動電機應能完全覆蓋被測變速器所匹配采煤設備發動機的全部性能和運行工況,同時還應具備轉速和轉矩的調節能力。為了使試驗結果更加準確,這里我們先要對發動機的速度特性進行簡要分析,從而為異步電機參數的確定提供理論依據。
2.5驅動電機主要參數的確定
在確定了采用交流異步電機作為驅動電機之后,就必須確定驅動電機的各種參數,從而完成異步電機驅動的變速器試驗臺動力學仿真。而部分電動機參數的確定必須參照發動機相關參數的確定原則,這樣才能提高驅動電機模擬發動機驅動的精確度。對于任意的一臺異步電機,它的參數例如定子電阻、轉子電阻、定子漏感、轉子漏感、定轉子互感、電機極對數以及轉子的轉動慣量等是異步電機所固有的參數,需要通過電動機試驗進行選定。而對于額定功率、額定轉速和額定轉矩等動力學參數,需要根據電動機所使用的特定場合進行選定。由于這里是用異步電機模擬汽車發動機作為驅動源,則其動力學參數參照發動機的參數確定則。
3結語
現階段,自動化控制技術在煤礦領域中的應用越來越廣泛,其性能的優劣直接影響到煤礦采煤的效率。通過模擬設備在實際采煤中的各種工況,從而能有效的檢測煤礦設備的各項性能。該文主要研究了煤礦采煤系統及其驅動電機矢量控制系統,通過分析自動化采煤系統的總布置方案,確定了布置結構及其各個組件的選型。對比了發動機和不同類型電機的特性,最終確立了異步電機作為自動化采煤驅動電機的可行性。
作者:趙建平 單位:太原煤氣化集團公司生產技術管理部
1耐磨層焊接工藝及存在的問題
（1）工藝方案
搖臂殼體已精加工完畢，殼體的壁厚僅為70mm。如果直接在煤壁側殼體上堆焊耐磨層，因焊接面積太大，焊接熱量和應力釋放將使搖臂殼體各軸承孔變形，因此決定在搖臂裝配后進行焊接，以控制焊接變形，并采用耐磨板塞焊的工藝進行處理。具體工藝：用一塊厚10mm材料為16Mn的鋼板，按圖紙要求將軸孔和外形尺寸切割好，各軸孔單邊留10mm間隙，并將塞焊的孔鉆好，板上按要求堆焊耐磨層，然后在裝配好的搖臂殼體上進行塞焊，同時在耐磨層鋼板的周邊進行焊接，并在加工好的軸孔周邊進行點焊。此工藝雖然避開了搖臂因加工后進行大量焊接而引起的變形，但是卻存在很多問題。
（2）焊接后存在的問題
裝配好的搖臂在焊接耐磨板時，由于耐磨板的翹曲變形，導致耐磨板和煤壁側大平面不能貼合無法焊接。以至于在焊接時，對耐磨板翹曲部分進行不斷的敲擊使焊接部位貼合，工作量大而且很難保證焊接的質量，同時由于不斷的敲擊沖力，對搖臂裝配精度也有很大的影響，再加之在點焊軸孔端周邊時，雖然焊接量比較少，但是對搖臂軸孔端的軸承影響很大，更容易誘導軸承在加載時的噪音和抱死燒毀的發生，而且點焊和塞焊的效果在實際的使用過程中效果并不好，因為在截割煤的生產過程中，大量原煤的沖擊和摩擦，導致點焊部位和塞焊部位過早開裂，使耐磨板剝落，防護時間有限。
2改進后的工藝方案
由于用戶要求在后續的搖臂生產中新增焊接耐磨層，因此決定對耐磨層的焊接工藝進行改進，避免在精加工后焊接耐磨層。精加工后焊接耐磨層不但在實施和使用過程中都存在諸多問題，同時也與一般加工工藝理論相背離，因此要求將耐磨層的焊接放在精加工之前完成。
（1）耐磨層焊條性能及要求
DELCROME90為高鉻鑄鐵合金堆焊材料，由于碳含量和合金元素高，具有鐵基合金中最優良的耐磨性，堆焊層不宜進行切削加工。注意事項：①堆焊前焊條須經250℃左右烘焙1h；②可不予熱施焊，但堆焊層會出現橫向裂紋，用預熱540℃和焊后緩冷措施可使焊層橫向裂紋縮小到最小程度；③對于較大剛性的高碳鋼和合金鋼工件堆焊宜采用一定的預熱和焊后去應力熱處理。
（2）搖臂殼體的加工工藝流程及分析
搖臂殼體的加工工藝流程：劃線－粗加工－焊水道蓋板－去應力熱處理－半精加工－精加工。如果放在半精加工后焊接，會因焊接殼體壁厚太薄（70mm）而變形，同時焊接后的應力釋放又會引起精加工后軸孔的變形，因此放在半精加工之后不合理。同時從焊接耐磨層的焊條DELCROME90的性能和要求可以看出，耐磨層焊接的應力集中及熱變形非常大，焊接后應進行去應力退火，這和搖臂的加工工藝流程中焊接水道后進行去應力熱處理相吻合，因此將耐磨層的焊接添加到粗加工后的焊接水道蓋板工序，是最合理的。但是搖臂煤壁側大平面作為軸孔的加工測量基準及A、B面加工的安裝基準如圖2所示，如果按圖紙設計要求焊接耐磨層，焊接后搖臂殼體在半精加工和精加工時，就失去了測量和安裝基準，如果做其它的輔助基準也將給測量帶來很大困難且不準確，因此需要對粗加工后的耐磨層焊接工藝進行探索和研究。
（3）工藝方案的制定
從上述的工藝分析可以看出，耐磨層焊接放在粗加工后的問題主要有2個方面：側面加工基準和軸孔測量基準。首先對于側面加工基準的解決，結合搖臂殼體加工圖紙和焊接耐磨層的尺寸要求進行計算對比，發現搖臂在焊接耐磨層后，端面兩端還有100mm和80mm寬的平面，即C、D面可以作為側面A、B面加工基準，其次是軸孔的測量基準，考慮到測量基準的統一性，因此考慮在焊接時沿中心線留出40mm寬的平面做為軸孔的測量基準，同時根據現場的使用情況進行分析，留出的40mm寬平面，并不影響耐磨層的防護功效，因此，評定此方案可行。
3工藝方案的優化
為了保證焊接耐磨層尺寸準確及外形美觀，制作了如圖3所示的劃線樣板，在一個5mm厚的鋼板上，按焊接耐磨層的尺寸進行切割，各孔邊留出5mm的間隙，并將不需要加工的部位留出來，焊接前按樣板進行劃線，按劃線范圍進行焊接，保證了焊接質量，同時也給加工帶來了便利，避免了因焊接超過加工尺寸，加工時損傷刀具。
4改進后的效果
經過工藝改進，耐磨層焊接質量得到了保證，避免了大量的人力物力浪費，提高了搖臂的生產率，在煤礦生產使用過程中效果良好。
作者:安學玲 單位:天地科技股份有限公司
1我國目前的采煤機械裝備
1．1電牽引采煤機
二十世紀末，煤炭科學研究院上海研究院與國外公司合作，致力于研究更為先進的采煤機，終于在二十世紀90年代成功研制出我國第一臺交流變頻電牽引采煤機。從此之后，我國的電牽引采煤機得到了非常快速的發展，我國的電牽引采煤技術也在日益的改進與實際運用中越來越成熟，基本實現了采煤機無線技術的目標。同時電牽引采煤機還具有截割電機、牽引電機、冷卻系統的溫度測驗以及對機械等的保護功能。
1．2刮板式輸送機
隨著我國采礦技術的不斷提高，對各方面的安全系數也有著越來越高的要求，我國的刮板式輸送機技術水平也在不斷提高。刮板式輸送機引進了很多的新技術、新材料以及新工藝，技術含量在不斷上升。刮板式輸送機的成功，使我國的煤礦開采徹底擺脫了在大型輸送機方面完全依賴進口的被動局面。
1．3帶式輸送機
帶式輸送機一直都是我國煤礦開采運輸中的主流。隨著我國采煤技術的不斷提升，安全礦井的生產能力也在不斷增強，對輸送機的技能也提出了更高的要求。從目前來看，我國的大型輸送機主要采用先進的變頻驅動控制技術，能有效實現輸送機的軟啟動。為了使輸送機始終平穩的運行，即始終保持適度的擾度，在輸送機上采用了先進的液壓自控張緊裝置。隨收稿日期:2015－02－05作者簡介:張寧(1980－)，男，經濟師，太原理工大學礦業工程學院礦業工程碩士研究生在讀。著各式各類先進技術的運用，現在我國的帶式輸送機已經形成了系列，同時也提升了水平，最重要的是可以適應我國多樣的礦井。
2采煤機械裝備中的自動化技術
近年以來，我國的采煤裝備以及技術等各方面都有了很好的發展，同時采煤機械設備的自動化技術也取得了較大的發展。
2．1液壓支架中的電液控制系統
液壓支架電液控制系統方面的功能主要有支架的自降功能、自動推移刮板輸送機、自動化跟機作業、遠程操作作業等等，并且液壓支架的電液控制系統已經完全擺托了對進口的依賴，實現了國產化。國內有很多液壓支架電液控制系統的研究單位，主要分布在北京、河南、山西、廣東等地，其中北京是主要的分布范圍。
2．2智能型采礦機的自動化控制
智能型采礦機已經基本實現了記憶割煤、檢測采煤位置、搖臂調高控制以及機身水平測試等等功能。國內的采礦機廠家有很多，都實現了挖礦機的這一重要功能。
2．3刮板輸送機中的自動化技術
刮板式輸送機的自動化功能不僅僅包括減速器、溫度測試，還有電機的降壓啟動、鏈條張力檢測以及破碎機自動推移等等。刮板式輸送機的自動化技術在國內多家成套裝備供應商家那里已經取得了突破，“三機”控制系統已經實現國產化。目前，多家公司組織專門的技術研究人員參與自動化控制方面的研究，并將無線、視頻、音頻等手段應用于輸送機的自動化控制，致力于實現“無人跟機作業，有人安全值守”的理念。
3與國外先進機械裝備對比
不可否認，我國自主研發的電牽引采煤機、液壓支架、刮板式以及帶式輸送設備等都具有很強的技術實力，即使是在國外，也是有很強的競爭力的。但是，我國目前的煤礦開采機械設備同國外的相比仍有很多不足之處，主要體現在可靠性、安全性、智能化、信息化、自動化等方面，這些都是我國需要進一步提高的方面。
3．1液壓支架
國產的液壓支架主要是在材料、元部件、高級控制方面輸與國外高端產品，而中國的液壓支架的全自動控制系統還處在剛剛起步的階段，更不要說與外國先進設備一較高下了。
3．2采煤機
國產的采煤機主要是在智能化功能方面弱于國外高端采煤機。如記憶割煤、遠程遙控等等方面。要想取得長遠的進步，必須在已有技術的基礎上，借鑒國外的先進技術，同時也要有自己自主創新的過程。
3．3輸送機
與國外高端輸送機相比，國內的刮板式輸送機主要是在自動伸縮機頭以及在線故障診斷等方面存在著不足之處;對于帶式輸送機，主要是在動態分析、自控張緊技術等方面屬于國外。
3．4自動化技術
在自動化技術以及設備的自動化方面，國內的科研單位在三維檢測、自動找直等方面弱于國外技術。另外，我國的采煤設備，主要是以單機控制為主，缺乏聯動控制;缺乏運輸設備智能的一體化控制等等。
4我國采煤機械裝備以及技術的發展方向
要想實現我國采煤技術以及開采機械設備的真正獨立，必須要依靠自主創新，以期能夠實現即使是在極其惡劣的情況下，也能安全信息傳輸、煤巖識別以及對安全的感知等等;形成一套依靠視頻、音頻、感知等手段的集檢測、控制于一體的智能控制裝備。通過對自動化技術的運用，將我國現有的液壓支架、電牽引采煤機、刮板式輸送機、帶式輸送機等有機地結合起來，全面提升我國采煤機械裝備以及自動化技術的現有水平。努力為我國參與世界競爭創造條件。
5結語
科學技術是一切生產力的關鍵，雖然我國的采煤技術方面已經取得了很大的進展，但從上面所述我國采礦業在各方面的不足可以看出，我國的采礦業要取得更大的進步，需要讓核心技術與科學技術齊頭并進、相互促進發展。
作者:張寧單位:太原理工大學
1煤礦采煤技術安全管理與安全生產的關系
在煤礦采煤的過程中，必須重視安全生產在整個采煤過程中的重要性，它不僅僅是煤礦生產的重要組成部分，更是對煤礦的發展起到了不可替代的巨大推動作用。但在此過程中如何做好安全生產呢？這就需要相關煤礦工作人員必須加強煤礦開采技術水平以及管理方式的提高，針對各個開采環節出現的問題給予高度的重視，及時解決。
2煤礦采煤技術與安全管理存在的問題與不足
2.1相關資金投入不夠。
現階段，隨著企事業單位的不斷改革與創新，一些煤礦企業在產業結構調整以后，開始出現大幅度的下滑現象，有些企業甚至出現了自負盈虧的現象。企業要想獲得長久的發展，就必須在技術上以及管理上超越其他同行業的發展水平，但往往需要大量的資金作為后備的技術支持與補充。技術的提升不僅僅需要工作人員業務操作水平的提高，更需要擁有先進的設備儀器作為支撐，整備的落后不僅僅導致管理上的缺失，更容易出現虧損。雖然在某些煤礦企業，領導極其重視管理安全以及采煤技術的重要性，但是由于缺乏資金，也很難在實際開采中提升技術水平與管理水平。
2.2安全生產紀律缺乏。
對于一個企業而言，紀律是安全生產的重要保障。但往往在實際的煤礦企業中，一些領導卻忽視對紀律管理，從而導致安全生產上沒有明確的規章制度，一片混亂，有的甚至嚴重影響了企業的正常生產經營秩序。其導致的不安全因素有很多，例如，員工在上下班以及輪休的過程中不能按照單位的制度執行，隨意性很大，將安全生產紀律流于形式，不能發揮作用，這在很大程度上不僅僅影響了企業的發展，而且很容易因為這種散漫的工作態度而導致安全事故的發生，所以，必須建立嚴格的考察管理制度，將紀律責任落實到每一位員工的心里，制定嚴格的監督管理機制，發現問題及時解決處理，絕不能輕縱。
2.3員工素質普遍偏低。
大多數煤礦生產企業，員工素質相對都較低，一般情況下都是由底層的工作人員提拔到管理層的，對于管理的相關知識并不熟悉了解，但憑借經驗進行管理，所以說管理水平差，很難在企業中發揮應有的效用，這樣就為安全生產留下了極大的隱患。對于煤礦企業發展而言，必須提高其員工整體水平以及管理能力的培養，讓安全意識貫穿于整個行業的發展過程中，促進行業的發展。
2.4安全教育培訓缺乏。
一些煤礦生產企業為了獲得更多的經濟利潤，不僅僅忽視員工整體素質的提高，還不斷地進行裁員，縮短辦公人員的人數，減少開支，從而使其大多數的煤礦工人要身兼數職，很多教育培訓的開展也只是單獨停留在形式上，沒有一個很好的貫徹落實。不斷的延長工作時間，降低工作效率，在企業發展中，建立完善的培訓機制是極其重要的，缺乏有效的進步空間，這將大大降低員工的責任心以及安全意識，影響企業長久發展。
3加強煤礦采煤技術與安全管理的策略
3.1科學設計煤礦開采方案
對于煤礦開采的設計，開采設備的選擇，相關的安全技術措施等等，都要進行整體規劃和選擇，滿足煤礦開采的實際需要。在設計開采方案的時候，應該綜合考慮地質條件、先進技術和設備的使用、先進工藝流程等情況，在巷道的布置上力求簡單，在滿足安全生產的前提下，注意節約資金。防治安全事故的措施要得力，對相關的技術方案和技術措施都要進行對比分析，提高方案的科學性和合理性，保證煤礦的安全生產。
3.2有效治理煤礦事故隱患
煤礦井下作業本身就受到水、瓦斯、頂板等的影響，如果生產環節中的某些工作處理不當，就會導致安全事故的發生，危及職工的安全。因此，必須排除煤礦生產中的安全隱患，對于小的隱患，也要及時排查和處理，以防止隱患上升，造成較大的安全事故。同時，還要建立健全的規章制度，完善事故監測手段，采取有效的安全事故防治措施。在煤礦開采的過程中，如果出現局部瓦斯超限的情況，采掘工作面接近含水層等情況，應該根據實際情況，制定臨時管理措施，并加強管理工作，消除安全隱患。
3.3抓好煤礦安全生產要點
第一、在煤礦開采企業中，建立一通三防管理制度，并明確管理部門和相關責任人的職責，協調好各方的工作，充分發揮他們在管理工作中的合力。第二、重視礦井通風技術管理，做好對通風系統的設置和管理，對于不合格的通風系統，要及時進行改造，保證通風系統的正常運行。同時，廣大員工要愛護通風系統，做好通風系統的防塵工作，避免人為破壞。第三，加大對通風防塵設施的資金投入，保證系統的安全可靠，提高整個煤礦的安全管理水平。
3.4依靠科技進步加強管理
科技進步在保障煤礦安全生產方面的作用是不言而喻的。所以，必須依靠科技進步，對采煤工藝進行改進，重視新技術、新工藝、新設備的運用，改善生產作業環境，保證煤礦開采的安全。值得注意的是，新技術、新工藝的運用需要因地制宜，并有足夠的資金支持，只有這樣，才能發揮最大的效益。
4結束語
總而言之，采煤技術的運用和安全管理工作對煤礦開采企業有著重要的作用。今后在實際工作，我們一定要充分認識安全生產的重要性，積極運用相關采煤技術，并加強安全管理工作，以保證煤礦的安全生產，杜絕安全事故的發生，提高煤礦生產的綜合效益。
作者：高迎閣單位：山西鄉寧焦煤集團王蟒溝煤業有限公司
論文關鍵詞：截齒模態分析有限元法動態設計
論文摘要：采煤機截齒截割煤體時，截齒承受隨時間而變化的動載荷。為了掌握采煤機截齒工作時應力、位移的分布情況，避免共振現象的發生，對它進行模態分析和動態設計具有重要意義。所述模態分析和動態設計的內容和步驟，可為采煤機截齒的設計提供理論依據。
一、引言
采煤機截齒是直接破碎煤體的刀具。它在工作中經常受到強烈的沖擊和磨損，更換截齒的工作也很頻繁，它消耗量的大小直接關系到采煤成本的高低，因此，設計出結構合理、選材正確的截齒具有重要意義。
二、采煤機截齒的截煤原理和外載荷
通過討論采煤機截齒的截煤原理，正確確定截齒所承受的外載荷，為截齒的動態設計及優化配置做好準備。
綜合截齒截煤過程可以看出，采煤機截齒在正常工作時的受力是相當復雜的，截齒的截煤過程是“密實核”的形成、發育、收縮、再發育、再收縮直到消失的過程。同時，截齒所承受的截割阻力、推進阻力和側向力也隨之變化，即截齒將承受隨時間變化的動載荷。
采煤機截齒外載荷的特性與截齒的幾何參數有一定的關系。當截角較大時，刀具前面對煤體的力朝向煤體內部，煤因受到強烈的擠壓而形成“密實核”，這時截割阻力較大，推薦值為55—65。；前角因與截角互為余角，所以前角的影響正好與截角相反；當后角小于5。時，截割阻力和牽引阻力要顯著增大，推薦值為6—12。
截齒在滾筒圓周表面上的排列方式也直接影響著截齒外載荷的特性。為了減小外載荷的波動，提高機器運轉的平穩性，截齒排列應遵守以下基本原則：端盤截齒應傾斜安裝；端盤截齒所截出的截縫寬度不宜過大，以免增加截齒載荷，一般取80—120rlln3為宜；截齒應均勻地分布在滾筒的圓周上，使同時截入的截齒數基本保持不變，以保持采煤機工作的穩定性；截線距的大小是根據煤質硬度決定的，在中硬煤質里，截線距以40—60rlln3為宜，截線距過大，會造成單齒負荷增加，影響采煤機的工作穩定性；在螺旋葉片上的截齒，一般按0。安裝，既不傾斜于煤壁，也不傾斜于采空區，這樣可以充分發揮截齒的截割作用，減少側向力。
三、模態分析在采煤機截齒動態設計應用中的方法
以模態分析為基礎的結構動態設計是近年來振動工程界開展的最廣泛的研究領域之一。模態分析在采煤機截齒動態設計應用中的方法主要有以下幾方面：
(1)載荷識別
由采煤機截齒的截煤原理知道，要想得到截齒所承受的外載荷的精確值，僅僅依靠理論計算的方法是比較困難的?？梢岳幂d荷識別的方法達到此目的：首先測得系統的頻響函數和模態參數，然后測得其在實際載荷作用下的響應，依此識別對應響應的外載荷。
(2)靈敏度分析
當截齒的某階固有頻率比較接近工作頻率時，需要修改結構物理參數，這就是靈敏度分析所要解決的問題。需要從如下幾方面加以考慮：修改質量對模態頻率和模態振型的影響最大，而且，對高階模態的模態頻率和振型的影響大于對低階模態的影響；模態振型中變形較大的部位是敏感部位，修改振型中變形較大部位對模態頻率和模態振型影響較大；修改剛度對低階模態振型的影響大，剛度變化對各階模態特征值影響相同；修改阻尼對高階與低階振型的影響程度相差不明顯。
(3)物理參數修改
有限元法(FEM)模態分析和實驗模態分析(EMA)是模態分析的基本方法。前者比后者要方便得多，特別是在修改截齒結構時，能夠快速、方便地預測修改后結構的各種動態特性。為了有效地利用FEM這一有力工具，可以使用EMA結果對截齒FEM模型進行修正，以得到準確的FEM模型。
(4)物理參數識別
物理參數識別是指僅從實驗模態分析結果中識別物理參數，其實質是一個實驗建模問題。
(5)再分析
再分析的目的是根據截齒物理參數的修改量估算修改后結構的模態參數，再分析與物理參數修改互為逆問題。如果是基于FEM模型的再分析，則只需要重新求解一遍特征值問題即可。如果是基于EMA模型的再分析，雙模態空間分析法是最基本、最通用的方法。
(6)結構優化設計
截齒結構修改量是以物理參數(質量、剛度、阻尼)表示的，而工程設計中最終需要的是以結構參數(尺寸、形狀、材料特性等)表示的修改量。如何修改結構參數，使結構特性(包括靜態和動態特性)達到最優，是結構優化設計要解決的問題。結構動態優化設計是以結構的固有頻率和動力響應作為目標函數或約束條件，通過優化設計降低振動水平，保證結構性能，改善工作環境。
四、模態分析在采煤機截齒動態設計應用中的內容和步驟
(1)截齒結構初步設計按照設計任務要求，從截齒結構原理出發進行初步設計，繪制初步設計結構圖。
(2)應用FEM對初步設計結果進行動態性能校核和修改。
①建立截齒力學模型根據截齒安裝方法的不同，截齒分為徑向截齒(即刀形截齒)和切向截齒(即鎬形截齒)。這里以徑向截齒為例。徑向截齒由刀頭和刀柄兩部分組成，其中刀頭由前面、后面、側面、主切削面和側切削面組成。根據徑向截齒的固定方法和結構特點，整個結構被簡化為齒柄固定，齒頭自由的懸臂梁結構。②建立截齒有限元模型為了提高精度和加強曲線邊界的適應性，并結合采煤機截齒的尺寸特點，采用8節點等參塊單元進行有限元網格剖分。此單元是一個六面體，每一個面是平面或直母線的翹曲面。單元間在節點處鉸接，每一個單元有8個節點。根據計算精度的要求，不同的部位采用不同大小的單元，相應單元網格的疏密程度也不相同。采煤機截齒的齒尖部分直接破碎煤體，它受到的沖擊和磨損也最大，也最容易遭到破壞，因此，對于截齒齒尖部分的單元要劃分得小一些、密一些。截齒齒尖的材料與刀頭的其他部分的材料不同，因此把這一分界線作為單元的邊界線。
截齒不同部分的位移和應力的分布事先難于估計，首先以粗略的網格進行第1次計算，然后根據計算結果，調整網格的疏密程度，再進行第2次計算，直到滿足要求為止。
③計算截齒的固有頻率和振型與物理參數修改對采煤機截齒有限元模型進行模態分析，得到其各階固有頻率和固有振型。檢驗這些模態參數是否符合模態參數模型準則，如各階固有頻率是否遠離外部激勵頻率，對結構振動貢獻較大的振型，應保證其不影響結構正常工作。如不滿足，通過特征靈敏度分析，求得修改質量陣和剛度陣，由再分析的方法或重新求解特征值問題，得到修改后的固有頻率和振型，直到滿足要求為止。
④計算截齒的動態響應與物理參數修改根據理論計算或經驗預估結構載荷，并由經驗假設系統的阻尼，按上面得到的有限元模型計算系統的動態響應，包括位移、速度、加速度、變形、應力等，檢驗是否滿足響應準則(預設的安全要求)。如不滿足，通過響應靈敏度分析修改有限元模型，得到修正質量陣和修正剛度陣，重新計算結構響應，直到滿足要求為止。此時可以制造截齒的實驗模型。
(3)截齒實驗模態分析
對截齒實驗模型進行模態實驗，得到實驗模態參數。檢驗實驗模態參數是否滿足模態參數準則。若不滿足，通過特征靈敏度分析和再分析估計修改后結構模態參數，直至滿足要求為止。
(4)截齒結構動態修改
由滿足要求的模態參數可繼續開展以下工作：①物理參數修改：結合實驗模態結果對由FEM得到的質量陣、剛度陣求修改質量陣和修改剛度陣，得到修改后的質量陣、剛度陣；②物理參數識別：直接求解廣義逆特征值問題，求得、K、C；③載荷識別：根據實驗模態參數和響應要求，估算系統的實際振動環境。
在上述3項工作的基礎上，通過FEM計算系統響應，或者在修改截齒模型后實測系統響應，檢驗是否滿足響應準則。如不滿足，需通過響應靈敏度分析，修改截齒結構和再分析，估算模態參數和響應，直到滿足要求為止。
(5)截齒結構優化設計
在上述截齒動態修改工作中，一般只能得到物理參數的修改量。若以截齒參數(尺寸、形狀、材料性質等)為設計變量進行優化設計，可直接得到滿足動態要求的結構形式。公務員之家
(6)生產正式產品
滿足上述各步要求之后，截齒即可投人正式生產。
五、結語
(1)模態分析為截齒的性能評估和結構設計提供了一個強有力的工具。其可靠的分析結果可以作為產品性能評估的有效標準，圍繞其結果開展的各種動態設計方法更使模態分析成為結構設計的重要基礎。有限元法模態分析和實驗模態分析是結構動態設計的基本方法。應用這些方法，可以大大提高截齒的動態性能，縮短設計周期。
(2)采煤機截齒截割煤體時，截齒承受的外載荷是隨時問變化的動載荷。采煤機截齒在靜、動態載荷作用下的結構特性具有很大的不同，必須對其進行模態分析和動態設計。
(3)截齒在工作過程中，與周圍的煤體長時間摩擦，會產生大量熱量，因此，在截齒的響應計算中，還應綜合考慮溫度應力的作用。
(4)文中所述模態分析和動態設計的內容和步驟，可為采煤機截齒的設計和生產部門提供參考，對一般復雜結構系統的動態設計也有一定的借鑒作用。
一、急傾斜煤層開采的主要特點
1.急傾斜煤層的構造復雜,斷層和褶曲多,煤層厚度變化較大,開采煤層的賦存條件普遍較差、儲量少、開采困難、采煤工作面生產能力小。因此,開采急傾斜煤層的礦井多數是中、小型礦井。
2.急傾斜煤層的傾角大于巖石安息角,采煤工作面采下的煤能自動下滑,從而簡化了工作面的裝運工作,但下滑的煤和矸石容易沖倒支架,砸傷人員,急傾斜煤層和圍巖的節理發育,初次來壓和周期來壓與不明顯,易發生無預兆的大面積突然冒頂垮落,造成頂板事故,給生產帶來一些不安全因素。因此,生產的不安全因素多,安全性差。
3.急傾斜煤層頂板壓力垂直作用于支架或煤柱上的分力比緩傾斜煤層小,而沿傾斜作用的分力大,煤層開采后,煤層頂、底板都有可能沿傾斜方向滑動垮落,支架穩定性差,易發生扭曲與傾倒。因而工作面支護工作的難度大。
二、急傾斜煤層開采技術存在的問題
總的來說,目前我國急傾斜煤層開采方法中不同程度地存在很多問題,這些問題主要表現在以下幾個方面:
1.煤炭損失率高。主要存在于那些采落的煤炭與采空區冒落矸石無隔離設施的采煤方法,如斜坡式、小分段爆破、水力采煤、倉儲式等。這些采煤方法的煤炭損失率有的高達40%-50%,與此同時,生產的煤炭往往有較高的含矸率。煤炭損失率高,不但給煤炭自燃創造了條件,而且浪費資源,縮短礦井壽命。
2.巷道掘進率高。這些問題主要表現在斜坡式、小分段爆破和沿傾斜推進的掩護支架等采煤方法中。這些采煤法,有相當大的一部分巷道是在支承壓力帶內掘進和維護的,維護這些巷道的工作量很大。掘進率高,增加了巷道掘進維護的費用,影響工作面的接替,給通風管理工作造成困難。尤其在有沖擊地壓危險的煤層中,巷道對煤體切割過多,增加了沖擊地壓的危險。
3.通風條件差。這一問題,大部分急傾斜煤層采煤方法都不同程度地存在,而斜坡式、小分段爆破、倉儲式和長孔爆破采煤法尤為嚴重。這些采煤方法中,通風系統復雜,有的采煤工作面為獨頭通風,工作面風流中,煤塵和瓦斯的含量較高,對工人的健康和安全危害較大。
4.工人勞動強度大。這是所有急傾斜煤層采煤方法共同的缺點,由于煤層賦存條件的限制,急傾斜煤層中大部分巷道和工作面坡度大、空間小,工人在工作面落煤、支護、運料、行走均十分困難,勞動強度大。
5.開采效益差。與傾斜或近水平煤層比較,急傾斜煤層的開采不僅單產低、工效低,而且成本高、煤質差,因此,這類急傾斜煤層礦井規模小、效益差。
三、急傾斜煤層采煤方法的分析
1.合理劃分采區,加大采區尺寸盡量加大采區尺寸,加大采區的煤炭儲量。劃分采區時,根據生產設備及回采工藝的要求,避免人為地劃分采區邊界,適當加大采區的走向長度,加大階段垂高。
2.優化回采工藝,提高生產效率
目前我國急傾斜煤層開采工藝相對比較落后,絕大多數礦井采用炮采工藝和風鎬落煤工藝,工人勞動強度大,安全狀況差。優化回采工藝最主要的就是提高回采機械化程度。要提高礦井開采的機械化程度,可以從局部機械化和全局機械化兩個方面來考慮。局部機械化指的是從支護方式、落煤方式以及運輸方式幾個方面單獨考慮改進方法,以提高礦這幾個方面的機械化程度。全局機械化是采用綜合機械化采煤方式,從破煤、裝煤、運煤以及支護四個方面來實現機械化。
在一定的條件下,對開采技術條件進行評價,尋求最適宜的采煤方法,并且通過對工作面開采工藝、設備及系統配置的分析,采取改造系統的薄弱環節、完善工藝系統和開采技術等措施來有效地提高工作面單產。如加大采區走向長度,改進回采工藝,合理確定采煤工作面的支護方式等。在通常情況下,急傾斜煤層采區的走向長度比較小,可采儲量少,只能滿足幾個月的正常生產,造成采面搬遷頻繁,而且需要留設大量的保護煤柱,影響資源回收率。這不僅影響礦井的正常生產,增加無效工時,同時也造成了資源浪費,降低了工作面設備的使用效率,影響機械化程度的提高。在生產過程中,根據礦井地質條件的變化,加大采區走向長度,不僅可以增加采區儲量和服務年限,減少工作面搬遷次數,而且還能減少區間煤柱的損失,減少準備巷道的掘進工程量,進而增大采區生產有效工時比率。加大采區的走向長度,還可以增加采區同時開采的工作面個數,能提高采區的生產能力,有利于采區和礦井的集中生產。
3.改進巷道布置,優化生產系統
選擇巷道布置方式時,首先要滿足安全生產的要求,保證每個采區、回采工作面均至少有2個安全出口,實現工作面全負壓通風。其次,巷道布置方式要與采煤方法一致,同回采工藝結合,充分考慮水平巷道、傾斜巷道各自的優缺點,盡量不采用垂直巷道,提出系統簡單、布置合理的準備、回采巷道。
四、結論
我國開采急傾斜煤層的歷史悠久,由于經濟欠發達,受科學技術、國家產業政策和生產力發展水平等的限制,大、中、小礦井并存,且中、小型煤礦特別多,因此采用的采煤方法很多。本文總結與提升急傾斜煤層的采煤方法與采場礦山壓力顯現的規律;并針對目前開采存在的主要技術難題,提出急傾斜煤層開采的發展方向與對策,指導急傾斜煤層的安全生產實踐,提高企業經濟效益,促進急傾斜煤層采煤方法的發展。
