矿层综采自动化采矿工艺技术研究与应用

（国电建投内蒙古能源有限公司，内蒙古 鄂尔多斯 017000）

目前，我国用于采矿的主要设备是采矿机械和综采配套设备。在实际生产条件和技术基础允许下，采用综采配套全自动化采矿工艺技术进行采矿。本文将采矿工艺相适应的综采配套全自动化采矿工艺技术集中在察哈素矿井厚矿层的工作层进行分析和研究，以对厚矿安全高效自动开采的问题能够很好的解决，提高了我国矿产资源的安全性和持续有效的发展。

1 综采工作面的设计原则

收集，装载，运输，是所有综采工作机械化的基础。在21世纪，大型现代矿山的产量和工作量都很高。目前综采高产发展趋势看，设计高效综采工作面长度增加，需求面更深的截面可以切割无烟煤、提高容量机器速度。作为对这些要求的回应，对于综采系统设计考虑了以下原则。

（1）机械设备的选择主要是满足先进技术，生产可靠设备，增加发现多样化设备的可能性，提高效率和效率。同时，不同的设备必须相互兼容，保证运输运输将是安全的，并增加交通枢纽的缓冲能力，以达到供应平衡并充分利用收集的好处。

（2）为区域工作表面的快速连续开采创造条件，增加工作表面的工作时间，减少移动量，并保证快速移动。同时要加大工作速度、增大弯曲巷道，特别是通过渠道，充分利用连续采煤复合顶板完整性，利用道路通车条件，以保证表面需更换工作。

（3）对于辅助运输系统，需要简单、不那么狭窄、快速和方便地将人员转移到工作场所，作为提高工作场所生产能力的重要因素，并在街头得到保证。

2 厚矿层长壁大采高综采工作面设备选型及采煤工艺

2.1 厚矿层采矿工作面的设备

（1）采煤机。选用完全引进的成套综采工作面其采煤机组，为使工作面产量均衡，采煤机的实际截割牵引速度应根据煤层厚薄变化适当调整，空载时要求其速度不小于25m/min，以减少辅助工作时间。根据厚煤层首采区厚度，选用美国久益公司的JOY-7LS7/LWS790型采煤机，适用于该煤田煤层特征。

（2）工作面可弯曲刮板输送机、转载机、破碎机。根据环节能力配套，工作面可弯曲刮板输送机的额定运量确定为3000t/h。一是运输能力与采煤机生产能力相适应，二是外型尺寸和牵引方式与采煤机相匹配，三是运输机长度与工作面长度相一致。

（3）液压支架。架型选择，液压支架是综采工作面主要设备之一，根据本矿区特性，选择一个高工作阻力的双柱支架，它将适应上层，这是一个中等稳定的长壁工作面。

（4）顺槽可伸缩胶带输送机。根据工作面推进长度、运量及倾角（0°～1°），顺槽可伸缩胶带输送机选择PVG多点驱动的胶带输送机，经计算胶带的安全系数达到7.6，满足安全要求。

2.2 适合本矿的厚煤层的采煤工艺

工作面开采煤层为近水平厚煤层，采用走向长壁式采煤法，后退式采煤，采用大采高一次采全高综合机械化采煤工艺，自然垮落法管理采空区顶板。采煤机往返一次进两刀，采用端头斜切式进刀方式进刀。整个工艺流程为正常割煤、装煤→运煤→移架→推移刮板输送机→端头斜切进刀→移端头支架→推移端头刮板输送机→割三角煤。

（1）割煤方式：双向割煤，往返一次割两刀。①牵引方式：电牵引。②牵引速度：平均速度8.87m/min。③进刀方式：端头斜切式进刀。④进刀总长度：不小于54.7m。

（2）装煤方式：通过采煤机滚筒的螺旋叶片进行装载，推溜装煤。

（3）运煤方式：采煤机把煤装入工作面刮板运输机后，再由胶运顺槽内转载机、皮带输送机，转运31采区辅助胶运大巷（东西段）至31采区辅助胶运大巷（南北段）至一水平东翼胶带运输大巷胶带运输机，进入井底煤仓，最后经主斜井皮带运至地面。

（4）支护方式：工作面采用ZY12000/28/63D掩护式液压支架进行支护；最大控顶距为4439+701+800=5940mm，最小控顶距为4439+701=5140mm。

（5）移架：采用跟机移架的方式，滞后前滚筒2-3架进行移架。

（6）采空区管理方式：采用自然垮落法管理采空区顶板。

3 矿层液压支架及综采自动化采矿工艺技术分析

由于先进设计方法的广泛应用，例如可靠性计算和有限元分析，使用液压支架和全机械化采矿技术的采矿提高了采矿矿层的效果。

3.1 液压支架采矿技术

矿井下综合采矿的关键设备是液压支架。它有效地支撑工作表面的顶部并防止陨石坠落，它还能够推移输送采矿机和输送机，使采矿表面的能够连续前进。主要由以下几部分控件组成：液压缸控制回路，红外传动系统，信号传输系统，控制传感器通讯系统，和数据转换等。

3.2 矿井综采设备关键技术

（1）采矿机。该装置可以实现远程控制，远程控制和机外工作，确保采矿作业安全高效的采矿，牵引速度快，更好地适应矿井层工作面的振动，如：利用交流电MG160/360-WD非机载交流变频电，进行牵引采矿机。

（2）矿用输送机。在所有地下煤炭运输中，使用带式输送机，无轨橡胶轮胎用于辅助运输。

3.3 矿层自动化远程控制技术

在采矿层全自动化采矿过程中，对于三维确定采矿机的位置，自动平整工作面等可利用自动遥控技术进行，以及远程控制采矿技术的自动监测，和采矿的引进的割矿自定位设备的导航技术，矿物自动识别技术，电液控制液压支架技术，刮板输送机自动转移技术，工作面自动控制和监测技术，地下矿井高速双向通信技术等，使采矿实现无人化，智能化，信息化和自动化技术。主要技术流程包括：①全景动态视频监控矿层综采工作面。该技术允许在从生产方到开发的整个长度上全角度的视频监控，对生产现场的工作条件能够全面掌控，以及自动传输数据和监控。②采矿机具有自动控制功能。在采矿机中，提高采矿机的切割能力可以使用记忆切割，自主定位和远程监控来实现，提高切割速度并实现自动调节，远程通信和控制采矿设备滚筒的操作。③无人矿管理系统。这种自动控制主要是针对三机配套的设备，矿井下的工业以太网，视频传输等。它可以实时监控采矿机的状态，工作表面的自动化系统中进行远程监控。

4 结语

综采自动化采矿技术比较安全高效，根据具体的地质和矿层条件，选择合适的综采技术和关键技术，对矿山综采设备的实现集中控制，更好地实施矿物层的自动化，智能化等采矿技术。