薄煤層綜采自動化采煤技術分析

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隨著采煤技術不斷趨于自動化發展，越來越多的煤礦企業開始引入自動化技術，其中，薄煤層綜采自動化采煤技術取得了可觀的應用效果[1]。在煤炭需求量增加的大背景下，自動化技術的引入可有效提升采煤的安全性。但就目前而言，薄煤層綜采自動化采煤技術仍存在各種缺陷，為了更加有效地發揮出自動化技術的優勢，需要盡快提出策略解決相應問題。

1薄煤層開采現狀與問題

作為中國目前煤礦開采發展的主要方向[2]，薄煤層開采受到了越來越多的關注。中國前期所采煤炭資源大多來自中厚煤層或厚煤層，薄煤層開采量僅僅占據很小的比例，因此相應采煤技術不夠成熟。但隨著中國工業水平的不斷發展，深層煤炭資源開采殆盡，其存儲量急劇減少。這一大背景的驅動下，薄煤層開采已成為當今采煤發展的主要發展方向。但在實際生產過程中，井下條件的限制再加上薄煤層自身的特點，使得煤炭開采迎來了新挑戰，例如：巷道頂板較薄，安全性較低；煤炭截割過程會對圍巖造成破壞，存在一定的安全隱患；采煤機等設備極易遭到破壞；攝像系統不清晰等。在該情況下，需要進一步改進傳感器的通信能力，提升采煤系統運行的穩定性[3]，加強對機電設備的管理維護工作，在保障安全的前提下，提升生產效率，進而提升企業的經濟效益。

2薄煤層綜采自動化采煤技術研究

目前主要采用的薄煤層綜采自動化采煤技術如圖1所示[4]。下面分別對各技術做出闡述。

2.1支護技術

一般來說，煤礦實際開采中采用的是四連桿液壓支架。該種支架在生產過程中具有較高的穩定性，但支架體積過大，靈活性較差，使得運輸過程難度增大，并不適用于薄煤層開采[5]。因此在薄煤層開采中，應當結合實際生產條件對傳統的四連桿液壓支架進行改進，使它起到支撐油缸的作用，并且需要在油缸兩側對頂梁和底座進行固定，進而通過對油缸位置的調整來控制頂梁的狀態。此外，增加四連桿液壓支架的支撐負載能進一步提升支架的安全穩定性。在實際生產過程中，可利用紅外線的發射與接收來實現支架自動控制功能，進而確認采煤機所處位置。同時，為進一步提升采煤機傳輸信息的能力，可在支架位置處安裝采煤機輔助攝像頭，在對采煤機進行實時監控的同時，有效提升薄煤層的綜采自動化效率。

2.2綜采技術

調查結果表明，由于受到采煤機體積較大的限制，薄煤層開采過程中會存在工作面橫截面積較大等問題，在一定的采高條件下對液壓支架穩定性要求較高。再加上薄煤層開采空間較為狹窄，要想順利開展采煤作業，首先應當解決液壓支架的移動和承載問題。具體來說，在薄煤層綜采自動化采煤技術中，應當從以下幾點入手進行優化：采煤機外觀、截割方式與行進方式，而后輔以對液壓支架的維護來實現巷道支架的自動化移動。此外，利用自動化設備的多重通信手段，對巷道內的煤層信息等各項參數進行反饋，針對性地對采煤機的防護支架進行控制，完成采煤機自動化作業。該方案主要通過自動化的手段來達到提升防護支架的承載能力，同時也能保障采煤機的移動作業，具有更強的適用性。除此之外，還需要對先進的智能監測設備等加以充分利用，不斷地完善其監測功能，進一步提升采煤機的自動化水平。

2.3電控自動化技術

薄煤層綜采自動化電控采煤能克服薄煤層作業條件限制問題，針對性地解決了采煤機存在的電源耦合器問題和智能化裝置問題。電控自動化技術的主要研究目的是解決采煤設備運行過程中的安全性和穩定性問題，通過綜采工作面集中控制系統（見圖2）對井下各類機電設備的運行狀況進行實時監測[6]，在保證安全的前提下，盡可能使設備發揮出最大效果。具體來說，電控自動化技術實現的關鍵就是不斷地對井下設備信息通信方式及效果進行優化，充分利用計算機技術，對紅外傳感器、電源耦合器等設備及線路進行檢修及維護，消除安全隱患，預防它出現問題。此外，調整設備的安裝調節，通過計算機控制系統完成自動化控制，實現設備的自動化運行。電控自動化技術的應用中還應該完成對井下作業各個環節的監測，保證各設備的參數能穩定傳輸，并解決施工條件帶來的限制問題。利用該技術可以高效實現井下各類信息的自動化采集處理，進而保障采煤過程的安全。

2.4采煤機自動化技術

要想實現采煤機在巷道中的順利運行，應采用體積較小的設備，并且采取斜切進刀的截割方式進行采煤。薄煤層綜采中，傳統的采煤設備沒有通信接口，且自動化程度極低，無法完成對設備參數的監測與控制。要想進一步提升采煤機設備的自動化水平，其控制系統最好采用雙向通信的方式，實現對數據的準確接收及對轉子轉速和牽引速度等控制指令的準確發送。在薄煤層綜采過程中，應當將采煤機信號設備、刮板機信號設備等與總控制臺相連接，以實現對巷道的全面化、自動化、集中化控制，實現對控制系統的優化，以降低投入成本[7]。

2.5采煤機的遠程控制

在薄煤層綜采自動化采煤過程中，要使采煤機遠程控制得到更好的實現，就應該不斷完善其視頻監控系統，包括以太網連接、攝像頭像素、控制臺等的優化。在各個液壓支架上都安裝視頻監控裝置，不僅能夠擴大控制臺的作業環境監控范圍，還能夠使薄煤層的開采效率有所提升。在采煤機滾筒正前方位置安裝攝像頭，再配以相關的分析裝置，能夠達到辨別煤巖的目的，隨后利用局域網將所識別到的信息傳輸至總控制臺顯示屏上顯示出來。利用組態軟件進行輔助工作，能夠提升采煤機的遠程控制功能，并對所收集到的信息進行實時顯示，對采煤機運行過程中所出現的故障進行實時記錄，提升采煤機的自動化控制水平。一般來說，采煤機遠程控制主要有三種模式：手動控制、記憶控制和定高控制，在選擇控制模式時應考慮具體的工作條件。采煤機遠程控制能夠有效結合現代化技術完成對采煤機的狀態監測與控制，能夠幫助相關技術人員更加全面地了解采煤機的運行狀態。

3薄煤層綜采自動化采煤技術的應用效果

3.1安全效果和經濟效益

在薄煤層綜采技術逐漸向自動化發展的過程中，采煤技術的更新使得其操作流程更加簡化，同時還在一定程度上提高了作業的安全性，保障煤礦開采過程的順利進行，有效提升開采效率。在各類設備運行的過程中，可借助遠程控制系統提高自動化水平，保障薄煤層綜采自動化采煤的安全性。將自動化技術應用到薄煤層綜采中，既能夠使煤炭開采的質量及效率大大提升，還能夠進一步提升煤礦企業的經濟效益[8]。以中型煤礦企業來說，相比于傳統的開采技術，綜采自動化采煤技術僅僅需要2年時間就能夠提高經濟效益，其效果遠優于傳統技術，并且應用范圍更大。

3.2應用效果

在薄煤層綜采過程中，對液壓支架結構及供液系統的優化能夠滿足支架的移動與支撐能力，并且運行效率也有了大大提升。特別是將遠程控制系統安裝在采煤機上后，不僅能夠實現對采煤機狀態的監測與控制，減少人工投入的成本，還能夠在一定程度上提高生產過程中的安全性，降低事故發生的概率，使企業的經濟效益有所提升。特別是在限制條件較多的薄煤層和極薄煤層開采中，自動化采煤技術更能夠發揮其自身優勢，具有良好的應用前景。根據薄煤層綜采自動化采煤技術的特點，可分別將電控自動化、采煤機自動化及遠程控制等技術應用到不同的工作環境中，不斷優化開采的機電設備，實現采煤自動化。目前而言，受特殊的地質情況及各類限制性因素的影響，薄煤層煤炭資源開采率僅能達到10%[9]，不僅無法滿足社會的需求，還造成了大量的資源浪費。因此，對采煤技術及設備進行優化極其重要，特別是綜采自動化采煤技術，能夠有效提升開采過程的機械化程度，提高煤炭資源的開采率，獲得更高得經濟效益。

3.3推廣價值

在實際的薄煤層開采過程中，不應該盲目選擇綜采自動化采煤技術，需要結合實際情況選擇，逐步進行技術的推廣。該過程中除了需要借助相關的理論完善工作，還需要使技術更好地適應實際生產環境，在應用效果較好的前提下對技術做好下一步推廣。在薄煤層開采技術研究的推動下，煤炭資源的開采效率不斷提升，進一步提升了企業的經濟效益。優化后的技術過程能有效滿足0.9m的采高需求。應運用斜板直行的側推原理，在刮板機降低高度的前提下提升輸送機的裝載效果。在研究技術的同時不斷對操作程序進行優化，盡量使界面簡單易懂，進行成本控制，同時需注意實際應用中的安全性。利用遠程監控技術對采煤機等設備進行檢測控制，保持其截割速度穩定，進一步提升開采進度，并保障開采質量。通過對一系列薄煤層綜采自動化采煤技術的研究應用，可為后期薄煤層中的煤炭開采提供技術支持，大大提升開采效率。

4結語

在中國技術發展日新月異的時代背景下，各行業的競爭越來越激烈，要想提升企業的競爭力，就需要不斷做好科技創新。在薄煤層綜采采煤過程中，自動化技術的引入能夠加速煤礦企業的發展。后期的研究需緊密圍繞現有技術的特點，結合煤礦工作環境，做好自動化技術相關的創新，充分發揮自動化技術的優勢，提高企業的經濟效益。

參考文獻：

［1］秦晉凱.試論薄煤層綜采自動化采煤技術的應用［J］.機械管理開發，2018，33(2)：138-139.

［2］閆蹬杭.薄煤層綜采自動化采煤工藝在黃陵一號煤礦的應用實踐［J］.技術與市場，2017，24(9)：64-65.

［3］康俊.薄煤層綜采自動化采煤工藝技術研究與應用策略［J］.能源與節能，2017(7)：176-177.

［4］汪超.試論薄煤層綜采自動化采煤技術的應用［J］.山東工業技術，2019(5)：102.

［5］楊奉倫.試論薄煤層綜采自動化采煤技術的應用［J］.建筑工程技術與設計，2018，16(21)：151-152.

［6］張獻軍.煤礦井下高效綜采作業技術的應用研究［J］.機械管理開發，2020，35(6)：250-251.

［7］閆鈺.ZY3200型液壓支架在薄煤層采煤中的應用［J］.機械管理開發，2020，35(7)：180-182.

［8］栗平生.自動化技術在綜采工作面的應用［J］.機械管理開發，2020，35(6)：274-275.

［9］陜永明.薄煤層綜采成套設備開采技術的應用［J］.機械管理開發，2020，35(6)：142-144.

作者:劉梁青 單位:霍州煤電集團呂臨能化有限公司