煤矿采煤技术与自动化技术的应用

摘要：随着采煤技术的发展，煤矿开采的效率和安全性得到了大幅度提高。采煤技术进步的关键在于自动化技术的应用，实现了煤矿开采的机械化。分析了采煤技术的发展现状，探讨了自动化技术在采煤中应用的关键，可以为认识采煤技术的发展提供一定的参考。

关键词：煤矿；采煤技术；自动化技术

近几十年来，煤矿采煤技术得到了飞速的发展，一个显著的特点就是煤矿开采的效率和安全性大幅度提高，对工人的需求量越来越少。采煤技术发展的关键在于电气自动化和机械自动化技术的应用，实现了生产的集中控制[1-2]。目前，采煤技术正朝着智能化方向发展，尽力实现煤矿的无人化开采，从而突破综采技术的产量瓶颈。自动化技术已经在综采中的方方面面得到了应用，极大地提升了煤矿开采的效率。本文从煤矿采煤技术的发展现状入手，探讨了自动化技术在采煤中应用的关键。

1煤矿开采技术的发展现状分析

中国煤矿多是井工开采，露天开采较少，这导致煤矿开采技术多集中于井工开采方面。由于中国的煤矿赋存条件比较复杂，多采用长壁采煤技术，主要有炮采技术、普采技术和综采技术。下面将对这几种技术的发展现状进行具体的分析。

1.1炮采技术

炮采技术，全称“放炮采煤技术”，其主要是通过在煤壁上钻眼安放炸药爆破的方式来实现煤层的开采。在采煤过程中，需要人工装煤，即工人用铁铲或铁锹将崩落的煤体铲到输送带上，装煤时工人的劳动量极大；采用单体液压支柱来支护顶板，支护的强度低，移架时需要全人工作业。炮采技术的工人劳动量非常大，整个过程需要大量的工人，包括打眼、装煤以及移架等工艺。可以说，炮采技术的机械化程度非常低，对煤层的开采效率非常低。炮采工作面的年产量通常只有几十吨，而且开采时的安全条件也非常差。这种开采技术目前只有少数的地方煤矿还在应用。

1.2普采技术

普采技术，全称“普通机械化采煤技术”，其主要是采用采煤机来实现对煤层的开采。这项技术的主要特点是实现了破煤的机械化，但是在顶板支护时仍然采用单体液压支柱，工人并没有真正从繁重的体力劳动中解放出来。由于采煤机的割煤速度快，而单体液压支柱重新支护顶板的速度较慢，普采技术相较于炮采技术效率并没有得到很大的提升。一般地，普采工作面的年产量在几十万吨到一百万吨左右。总的来说，普采技术实现了煤层开采的半自动化，即实现了装煤的自动化，但顶板的支护还需要大量的人工来完成。这种开采技术在地方煤矿得到了普遍的应用。

1.3综采技术

综采技术，全称“综合机械化采煤技术”，其主要是采用大功率采煤机来割煤、采用液压支架来支护顶板，实现煤层开采的全自动化。这项技术的特点是将工人从繁重的体力劳动中解放出来，极大地提高了煤层开采的效率，其关键在于综采液压支架的应用。在采用液压支架后，对顶板的支护强度和支护密度更高，极大地保证了作业空间的安全性。目前，综采技术是中国煤矿开采技术发展的主要方向，经过多年的发展又衍生出大采高技术（采用超高的液压支架）、放顶煤开采技术（采用放顶煤支架），极大地丰富了综采技术的内容。一般地，综采工作面的年产量可以达到几百万吨，也有少数的综采工作面可以达到几千万吨。综采技术的应用不仅提高了开采的效率，还有助于实现煤矿的节能减排。

2自动化技术应用的关键分析

自动化技术代表了最先进的生产力。只有在采煤中高效应用自动化技术，才能充分发挥采煤技术的优势。从目前的情况来看，只有综采应用了自动化技术。综采中应用自动化技术的具体体现为使用了液压支架的电液控制系统和现在正在应用的智能化开采技术。下面将重点分析自动化技术在这两方面应用的关键。

2.1液压支架的电液控制系统

综采技术的高产高效可以说归功于液压支架的应用。在工作面回采过程中，顶板的管理十分重要。在采用液压支架后，可以实现对顶板的全自动化管理。当采煤机切割完煤层后，电液控制系统（见图1）能自动实现对液压支架的升降，并使液压支架跟随采煤机，从而使整个回采过程能自动循环。液压支架状态的自动控制是综采工作面正常生产的核心。在回采过程中，液压支架的主要行程有降架→移架→升架，降架是通过将液压支架中的液压油抽出实现的，移架是由采煤机拖动的，升架是液压支架到达指定的位置并进行切顶支护，即向液压缸中注入液压油提供对顶板的支撑力。液压支架的状态控制不仅要求具有较高的准确性，还要求具有极高的效率[3]。在采用液压支架电液控制系统后，整个液压支架的行程可以在几十秒钟内完成，而且准确度极高。先进的液压支架电液控制系统是综采工作面持续高产运行的关键。

2.2智能化开采技术

计算机技术、自动化技术、智能化设备在煤矿开采中的应用，能够有效地缓解煤矿开采的人工压力，减少工人的劳动力输出。通过计算机系统发挥自动化技术的优势，对采煤过程中的数据进行运算和存储，计算机自身具有较小的体积，消耗较低的功率，能够在煤矿自动化开采中得到有效的应用，从而提高煤矿自动化开采的水平。综采技术的发展已经到了末期，煤矿开采的产量已经不能进一步提高。为此，在综采技术的基础上又逐步发展了智能化开采技术。可以说，智能化开采技术是综采技术的高级阶段，其主张实现煤矿开采的全自动化控制，进一步减员提效。这项技术应用的关键在于实现对采煤机的自动化控制。采煤机的自动控制是一项复杂的过程，主要是因为不仅要对采煤机的方位进行实时控制，还要对采煤机的切割高度进行实时控制。对采煤机的方位进行自动控制的目的是防止采煤机跑偏，不利于采煤机的安全作业[4]。通过各种传感器采集采煤机的实时位置信息，并通过视频监控技术实时观测，从而获得准确的采煤机的方位调整方案。采煤机切割高度实时调节的关键在于实现对煤层厚度的实时监测并进行处理，而这可以通过各种探测器来实现。总之，要想实现采煤机的自动化控制，必须要综合运用各种信息化技术，使之与自动化技术相结合。

3结语

煤矿开采技术经过几十年的发展和市场的选择，已经日趋成熟，其中最重要的体现在于采煤技术的自动化水平逐渐提高。由炮采技术的纯手工化到普采技术的半自动化再到综采技术的全自动化，采煤技术经历了很长时间的发展。综采技术已经较好地融合了自动化技术，具有较高的效率，其中一个重要的体现是液压支架电液控制系统的应用。目前，综采技术正在朝着智能化开采的方向发展，其关键在于实现采煤机的自动控制。希望所分析内容可以为认识自动化技术在煤矿开采中的应用提供一定的参考。

参考文献：

［1］张士通.浅谈煤矿采煤技术的发展与自动化技术应用关键分析［J］.中国石油和化工标准与质量，2020，40(22)：156-158.

［2］马贵生.自动化技术在煤矿开采中的应用分析［J］.科技资讯，2020，18(30)：69-71.

［3］曹路远.浅议煤矿的自动化开采技术［J］.中国石油和化工标准与质量，2020，40(13)：221-222.

［4］高峰.我国煤矿开采机械装备及自动化技术新进展［J］.当代化工研究，2020(12)：4-5.

作者：王颖清 单位：晋能控股煤业集团轩岗煤电有限公司刘家梁煤矿