机械自动化技术在煤矿中的应用

赵涤非

(山西潞安矿业集团司马煤业公司)

机械自动化技术在煤矿中的应用

赵涤非

(山西潞安矿业集团司马煤业公司)

近年来，煤矿机械化与电气自动化水平得到快速提升，机械化与电气自动化技术在煤矿中得到了广泛应用，大大提高了煤矿的生产效率。对机械化与电气自动化技术在煤矿中的应用情况分别进行了详细分析，在此基础上对其应用前景进行了展望，对于进一步提高煤矿机械化与电气自动化水平具有一定的参考价值。

机械化 电气自动化 煤矿生产效率 应用前景

煤矿机械自动化水平关系着矿井的生产质量与效率，是衡量煤矿现代化程度的主要标志。在煤矿生产过程中，尤其是井下作业环境十分恶劣，有着众多的机械设备，虽然近年来大量煤矿企业的机械化、电气自动化水平得到了快速提升，但就整体而言，我国煤矿自动化水平仍较低，远远落后于电力、钢铁、石油等行业[1-3]。因此，如何提高煤矿机械自动化水平，是现阶段煤矿企业亟需解决的问题之一。通过对机械化、电气自动化技术在煤矿的应用现状进行分析，并就其应用前景进行讨论，为提升煤矿机械化、电气自动化水平提供参考。

1 机械自动化技术发展概述

相比于国外发达国家，我国机械自动化水平提升空间较大，自动化范围十分有限。因此，应根据适应性与实用性的原则，以柔性生产为重要保证，对信息系统以及人机界面进行优化，充分发挥计算机管理作用，并与普遍机械自动化设备相结合，对个别环节实行人工干预，从而提高机械自动化技术水平。在机械自动化技术发展过程中，必须要得到自动化生产线、零件检测、电子学以及相关配套设备与技术的支持，应加大对可编程控制器、系统软件、新型刀具、微处理机、控制系统以及自动化元件的研究力度，积极引入国内外最先进的机械自动化技术，提高煤矿的生产质量与效率。

2 机械自动化技术应用现状

2.1 应用特点

(1)采掘设备突破较大。自20世纪80年代以来，我国不断更新煤矿采掘技术与设备，使得采掘机械化水平的提升有了良好的基础。目前，随着我国煤矿生产设备制造技术的不断完善，已经能够制造出高效综采成套设备，如由神华企业合作研发的7 m 液压支架，既具备完全自主知识产权，同时也是全球最高支架，改变了我国大型支架必须依赖进口的现状。中煤科工集团自主研发了重型刮板输送机，满足了年产超过千万吨的大型矿井一次采全高综采工作需求。目前我国已经具备自主生产年产千万吨的综采成套设备的能力。

(2)煤矿建设水平进步较快。超级工作面产煤具有产量、采宽以及采高大等优势，目前我国已能够独立设计出千万吨以上的露天矿与矿井[4]。现阶段我国大部分新建矿井对生产系统进行了简化，除去井底车场，使用胶带运输机实现对煤炭的连续运输，运用天轨胶轮车实现运输效率的提升，实现了大采高厚煤层一次采全高综采面，年产千万吨以上的目标，建设了很多2 000万t级的露天矿和千万吨级的特大型矿井，我国综采工作面的技术经济指标逐步与国际接轨，并在实际运用中取得了较好效果。

(3)采煤技术日益先进。随着我国在井工煤矿等方面有了重大突破，目前新建矿井的基本模式为千万吨级的综采工作面，其中大采高综采技术、综采放顶煤技术在国际上处于领先地位，综采工作面在7 m以上。在我国宁夏、山西等矿井自动化采煤试验中，不断取得了突破性进展，以远程控制的方式，适当调整并控制了综采工作面[5]。近年来我国露天煤矿连续、半连续开采不断有了重大进展，原煤生产能力超过了2 000万t/a。

2.2 具体应用

短长壁综采是将长壁工作面布置于已掘巷道巷柱式开发区内，同时使用了综采成套设备回采煤柱的采煤方法。通过运用长壁综采的采煤方法，能够有效提高产量，只有开切眼、运输平巷、回风平巷被布置于工作面巷道中，有着较好的通风系统。

在应用短壁综合机械化采煤技术时：①回采巷道实现机械化挖进，能够提高综采工作面各端头的工作效率；②适应于开采缓倾斜中厚及厚煤层的中小型矿井，在无法布置长壁综采工作面和大型矿井回采块段小的开采煤层也有应用；③对于条件较为特殊的煤层，其综采技术装备研发取得了长足发展，对于工作面顶板出现破碎的情况，已经研发出机身较窄的采煤机；对于需要进行分层开采的情况，可以利用自动铺联网液压支架；对于硬度较高的可以使用顶板软化技术，必要时可结合高支护强度液压支架；④对于相对较厚的煤层，应用一次采全高的厚煤层顶煤综采技术，如此煤口位置便可以划分为低位、中位以及高位3个不同的等级，同时从实际情况出发可配合使用单台输送机或双台输送机，对于厚6～12 m的煤层开采工作面来讲，可有效简化预防采取分层开采方式所带来的大量巷道以及与之相配套的支护或者是分层铺网工作，符合经济性原则。

采煤机由中厚煤层开始发展，逐步过渡到大功率、薄煤层、大采高强力滚筒采煤机。牵引方式逐步从有链到无链液压，再到电磁滑差无链电牵引以及变频调速无链电牵引。液压支架高度由薄煤层到中厚煤层，再到厚煤层[6]。通过多年发展，支架型式由以往的掩护式已发展出了两柱掩护式低位放顶煤液压支架、两柱式的高位放顶煤以及四柱支撑式低位放顶煤等不同的架型。

生产辅助过程的机械化装备取得了一定的成果，为尽快实现矿井现代化创造了有利条件，在实践中应用范围最广的辅助运输设备主要有单轨吊、齿轨车、卡轨车、胶轮车以及无轨胶轮车等，牵引动力有钢丝绳牵引、电牵引以及柴油牵引等3种类型，可在很大程度上减轻工人的工作负担，综采设备的使用效率也因此得到了明显提升。

目前，通过引入一系列矿井通信、矿井安全以及设备工况监测控制系统，在很大程度上改善了矿井安全条件，为矿井装备的正常运行提供了有力保障。我国采煤机主要研究内容为专家诊断系统的可靠性和综采工作面装备远程监控系统。通过应用该类系统，可以对综采装备液压支架与采煤机进行远程监控，采煤机可根据煤层变化对煤层进行自动切割，按照煤层的软硬程度适当调整采煤速度，能够对综采支架液压系统压力及其各点受力情况进行动态检测，并不断加以完善，还可对支架推移输送机的拉移进行自动调节。

3 应用前景

(1)促进煤矿安全生产。由于煤矿作业危险性极高，因而在煤矿实际生产过程中，安全问题是重中之重。在煤矿生产中充分应用机械自动化技术，能够最大限度解决煤矿中潜在的诸多安全问题，确保煤矿安全生产。

(2)提高煤矿生产效率。提高煤矿生产过程的机械自动化技术水平，能够大大提升煤矿的生产效率。通过采用机械自动化技术，能够在无人监管的前提下，自主选择程序，自主进行作业，且不受时间的限制，从而能够最大限度降低煤矿的生产成本。

(3)加快生产技术更新。煤矿企业通过大量应用机械自动化技术，能够加快煤矿产业技术更新速度。在此过程中，应注重配合使用其他的开采输送技术，从而最大限度促进煤矿产业技术更新换代，并加快整个产业的技术更新速度，实现企业自身社会效益与经济效益的提升。

4 结 语

通过梳理近年来煤矿企业的机械自动化技术的应用情况，并对其发展趋势进行了讨论，对于进一步提高煤矿企业机械自动化水平具有一定的参考价值。

[1] 张丽娟.煤矿通风系统中自动化控制技术的应用[J].现代矿业，2015(8)：243-244.

[2] 张少锋.提高小空煤矿机械化水平途径与措施[J].煤炭工程，2013，45(12)：142-144.

[3] 肖同社.煤矿采掘机械化现状与对策措施研究[J].中国煤炭，2013，39(10):71-73.

[4] 韩 微.机械自动化在煤矿机械制造中的运用分析[J].科技资讯，2013(1)：74-75.

[5] 刘 斌.论机械自动化技术在机械制造业中的应用[J].企业技术开发，2013(3)：45-46.

[6] 张青花.浅谈机械自动化在煤矿采掘中的应用[J].技术与市场，2015(4):72-73.

2015-05-21)

赵涤非(1983—)，男，工程师，047105 山西省长治市长治县苏店镇。