薄煤层开采自动化技术论文

1薄煤层开采历史

我国煤炭的开采已有很久的历史，我国各个煤矿的薄煤层的开采都相对较晚，主要经历了以下发展阶段：以炮采工艺为主开采薄煤层始于20世纪50年代；60年代广泛应用深截煤机掏槽，爆破落煤技术；到20世纪70年代，随着钢丝绳牵引刨煤机、全液压驱动刨煤机和刮斗刨煤机等不同类型的刨煤机的研制成功，薄煤层机组得到大力发展；BM-100型薄煤层滚筒采煤机研制成功于1974年。天府矿务局和徐州矿务局在20世纪90年代分别从俄罗斯和乌克兰引进了螺旋钻采煤机，新汶矿业集团在2003年引进了2台三钻头的螺旋钻采煤机。此时，我国各煤矿的薄煤层、极薄煤层的煤炭得到了有效开采，打破了部分薄煤层利用传统采煤工艺不能开采的僵局。

2薄煤层开采的特点

2.1薄煤层采煤的工艺特点

由于采煤机开采薄煤层时，采高较低，这种情况下，采煤机机身要足够低，另外就是采煤机必需有不应低于100～200kW足够的功率；过煤和过机空间高度要足够；为适应煤层变化，机身应尽可能短；尽可能不用人工在工作面开切口进刀采煤；采煤机的结构应简单可靠，以便于安装维护。为满足这些要求，薄煤层采煤机分为爬底板式和骑输送机式两类。爬底板式采煤机机面高度低，机身位于滚筒开出的机道内。对于厚度大于0.18～0.19m的煤层要用骑输送机式采煤机开采，这种采煤机由输送机机槽支承和导向。两种采煤机在采高相同时，爬底板式采煤机过煤空间高，工作面过风断面大、工作安全，还可增大电机功率，生产能力较大，可用于开采0.16～0.18m的煤层。

2.2薄煤层自动化开采的两种技术途径

2.2.1刨煤机综采机组。刨煤机采煤是一种“浅截深、多循环”的采煤设备，结构简单、工作可靠，便于维修，对薄煤层开采具有特有的优势，不仅能达到高产，也能最大限度地保证人身安全。因此，刨煤机是实现薄煤层高产高效的有效途径。提高刨煤机刨硬煤的能力和提高刨头调向装置的灵敏度可提高刨煤机的生产力。提高刨煤机刨硬煤的能力可通过增加刨煤机的装机功率，提高部分元部件的可靠性来实现。2003年8月，山西焦煤集团马兰矿投产了一套全自动刨煤机系统，开始了薄煤层无人工作面开采，最高日产可达6280t。

2.2.2滚筒采煤机机组。目前滚筒采煤机自动化割煤工艺主要有采煤机尾滚筒随动割煤和采煤机记忆割煤两种。

3自动化技术的组成

3.1采煤机程序控制自动割煤技术采煤机采用记忆割煤技术，通过示范刀学习，煤机自动记录工作面内任一位置滚筒高度参数。由采煤机上的摇臂角度传感器来计算滚筒高度；左右牵引部D齿轮上安装有速度传感器，可以自动计算煤机的位置和方向；记忆割煤时，根据记录的滚筒轨迹，煤机可自动调整滚筒高度并实现自动割煤；记忆割煤时，煤机会在程序预设位置自动停机并调整滚筒高度，需要人工发出换向指令及给定牵引速度；煤机会自动记录煤机在不同位置煤层的倾角、起伏变化，通过参数设置可以对工作面规律性的变化进行补偿。

3.2支架与采煤机联动技术

支架与采煤机联动技术的解决途径：支架通过红外线接收器接收煤机上红外线发射器发射的信号确定煤机位置。按照预先设定的程序，支架可自动完成移架和推溜。在工作面两端头，可以由程序控制自动完成三角区内支架的动作。每台支架都有一个独立控制器，控制器之间可以相互通讯。支架主控计算机，可以监视工作面内每台支架的传感器状态及设置支架参数，并可以进行远程遥控。

3.3自动化信息通讯技术

自动化信息通讯技术的解决途径，煤机与JOS、监视器之间通过随机电缆及光缆通讯。由通讯电缆在支架主控计算机与支架之间、相邻两架之间传输信号。数据上传系统，所有信号传输至地面调度室，便于远程控制。

3.4设备状态监测技术

工作面常见的问题，通过设备传感器及随机视频摄像系统监视设备状态，并及时调整设备状态加以解决。由立柱压力传感器、自动补压系统可防止支架未接顶；支架行程传感器监测拉架或推溜是否到位；支架倾角传感器可防止支架倾斜；随机成像系统可监测煤机与支架是否有干涉；JOS、支架主控计算机可诊断煤机、三机、支架故障并排除。

3.5采煤机割煤的远程干预

通过在煤机上装一套随机摄像系统来监视煤机滚筒位置，视频信号经过随机光缆传输至控制台的监视器上。煤机信息（滚筒高度、电机电流等）通过随机电缆传输至控制台JOS（JOY顺槽主控计算机）。控制台设置远控遥控器，遥控信号经过随机光缆将传输至于煤机，自动化操作人员根据视频监视器和JOS提供的工作面及设备信息实现对煤机的远程遥控。

4开采自动化存在的问题

（1）由于矿井下条件局限，随机摄像系统成像清晰度不高，须进一步研究提高摄像系统的清晰度；

（2）割煤时震动大，采煤机上安装的电气元件较易损坏；

（3）需要进一步提高各类传感器的可靠性及精度；

（4）提高设备的稳定性，减少维修；

（5）自动化割煤在煤层赋存条件复杂的条件下如何使用值得进一步研究；

（6）操作及维护人员的技术水平需要进一步提高。

5结语

煤炭实现自动化开采是未来的发展方向，自动化开采可以降低劳动强度，提高工人安全系数，达到安全生产，提高资源回收率，延长矿井服务年限，提高煤矿工效和经济效益。我国煤炭开采年代久远，很多中厚煤层已经开采，现在亟需开采薄煤层及极薄煤层，研究和推行薄煤层的自动化开采技术至关重要。因此，薄煤层自动化开采技术在煤炭开采工作中起到十分重要的作用。

作者:李猛运李同卓刘平单位:河南理工大学河南南车重型装备有限公司