煤礦采煤技術與自動化技術的應用

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摘要：隨著采煤技術的發展，煤礦開采的效率和安全性得到了大幅度提高。采煤技術進步的關鍵在于自動化技術的應用，實現了煤礦開采的機械化。分析了采煤技術的發展現狀，探討了自動化技術在采煤中應用的關鍵，可以為認識采煤技術的發展提供一定的參考。

關鍵詞：煤礦；采煤技術；自動化技術

近幾十年來，煤礦采煤技術得到了飛速的發展，一個顯著的特點就是煤礦開采的效率和安全性大幅度提高，對工人的需求量越來越少。采煤技術發展的關鍵在于電氣自動化和機械自動化技術的應用，實現了生產的集中控制[1-2]。目前，采煤技術正朝著智能化方向發展，盡力實現煤礦的無人化開采，從而突破綜采技術的產量瓶頸。自動化技術已經在綜采中的方方面面得到了應用，極大地提升了煤礦開采的效率。本文從煤礦采煤技術的發展現狀入手，探討了自動化技術在采煤中應用的關鍵。

1煤礦開采技術的發展現狀分析

中國煤礦多是井工開采，露天開采較少，這導致煤礦開采技術多集中于井工開采方面。由于中國的煤礦賦存條件比較復雜，多采用長壁采煤技術，主要有炮采技術、普采技術和綜采技術。下面將對這幾種技術的發展現狀進行具體的分析。

1.1炮采技術

炮采技術，全稱“放炮采煤技術”，其主要是通過在煤壁上鉆眼安放炸藥爆破的方式來實現煤層的開采。在采煤過程中，需要人工裝煤，即工人用鐵鏟或鐵鍬將崩落的煤體鏟到輸送帶上，裝煤時工人的勞動量極大；采用單體液壓支柱來支護頂板，支護的強度低，移架時需要全人工作業。炮采技術的工人勞動量非常大，整個過程需要大量的工人，包括打眼、裝煤以及移架等工藝?？梢哉f，炮采技術的機械化程度非常低，對煤層的開采效率非常低。炮采工作面的年產量通常只有幾十噸，而且開采時的安全條件也非常差。這種開采技術目前只有少數的地方煤礦還在應用。

1.2普采技術

普采技術，全稱“普通機械化采煤技術”，其主要是采用采煤機來實現對煤層的開采。這項技術的主要特點是實現了破煤的機械化，但是在頂板支護時仍然采用單體液壓支柱，工人并沒有真正從繁重的體力勞動中解放出來。由于采煤機的割煤速度快，而單體液壓支柱重新支護頂板的速度較慢，普采技術相較于炮采技術效率并沒有得到很大的提升。一般地，普采工作面的年產量在幾十萬噸到一百萬噸左右?？偟膩碚f，普采技術實現了煤層開采的半自動化，即實現了裝煤的自動化，但頂板的支護還需要大量的人工來完成。這種開采技術在地方煤礦得到了普遍的應用。

1.3綜采技術

綜采技術，全稱“綜合機械化采煤技術”，其主要是采用大功率采煤機來割煤、采用液壓支架來支護頂板，實現煤層開采的全自動化。這項技術的特點是將工人從繁重的體力勞動中解放出來，極大地提高了煤層開采的效率，其關鍵在于綜采液壓支架的應用。在采用液壓支架后，對頂板的支護強度和支護密度更高，極大地保證了作業空間的安全性。目前，綜采技術是中國煤礦開采技術發展的主要方向，經過多年的發展又衍生出大采高技術（采用超高的液壓支架）、放頂煤開采技術（采用放頂煤支架），極大地豐富了綜采技術的內容。一般地，綜采工作面的年產量可以達到幾百萬噸，也有少數的綜采工作面可以達到幾千萬噸。綜采技術的應用不僅提高了開采的效率，還有助于實現煤礦的節能減排。

2自動化技術應用的關鍵分析

自動化技術代表了最先進的生產力。只有在采煤中高效應用自動化技術，才能充分發揮采煤技術的優勢。從目前的情況來看，只有綜采應用了自動化技術。綜采中應用自動化技術的具體體現為使用了液壓支架的電液控制系統和現在正在應用的智能化開采技術。下面將重點分析自動化技術在這兩方面應用的關鍵。

2.1液壓支架的電液控制系統

綜采技術的高產高效可以說歸功于液壓支架的應用。在工作面回采過程中，頂板的管理十分重要。在采用液壓支架后，可以實現對頂板的全自動化管理。當采煤機切割完煤層后，電液控制系統（見圖1）能自動實現對液壓支架的升降，并使液壓支架跟隨采煤機，從而使整個回采過程能自動循環。液壓支架狀態的自動控制是綜采工作面正常生產的核心。在回采過程中，液壓支架的主要行程有降架→移架→升架，降架是通過將液壓支架中的液壓油抽出實現的，移架是由采煤機拖動的，升架是液壓支架到達指定的位置并進行切頂支護，即向液壓缸中注入液壓油提供對頂板的支撐力。液壓支架的狀態控制不僅要求具有較高的準確性，還要求具有極高的效率[3]。在采用液壓支架電液控制系統后，整個液壓支架的行程可以在幾十秒鐘內完成，而且準確度極高。先進的液壓支架電液控制系統是綜采工作面持續高產運行的關鍵。

2.2智能化開采技術

計算機技術、自動化技術、智能化設備在煤礦開采中的應用，能夠有效地緩解煤礦開采的人工壓力，減少工人的勞動力輸出。通過計算機系統發揮自動化技術的優勢，對采煤過程中的數據進行運算和存儲，計算機自身具有較小的體積，消耗較低的功率，能夠在煤礦自動化開采中得到有效的應用，從而提高煤礦自動化開采的水平。綜采技術的發展已經到了末期，煤礦開采的產量已經不能進一步提高。為此，在綜采技術的基礎上又逐步發展了智能化開采技術。可以說，智能化開采技術是綜采技術的高級階段，其主張實現煤礦開采的全自動化控制，進一步減員提效。這項技術應用的關鍵在于實現對采煤機的自動化控制。采煤機的自動控制是一項復雜的過程，主要是因為不僅要對采煤機的方位進行實時控制，還要對采煤機的切割高度進行實時控制。對采煤機的方位進行自動控制的目的是防止采煤機跑偏，不利于采煤機的安全作業[4]。通過各種傳感器采集采煤機的實時位置信息，并通過視頻監控技術實時觀測，從而獲得準確的采煤機的方位調整方案。采煤機切割高度實時調節的關鍵在于實現對煤層厚度的實時監測并進行處理，而這可以通過各種探測器來實現?？傊?，要想實現采煤機的自動化控制，必須要綜合運用各種信息化技術，使之與自動化技術相結合。

3結語

煤礦開采技術經過幾十年的發展和市場的選擇，已經日趨成熟，其中最重要的體現在于采煤技術的自動化水平逐漸提高。由炮采技術的純手工化到普采技術的半自動化再到綜采技術的全自動化，采煤技術經歷了很長時間的發展。綜采技術已經較好地融合了自動化技術，具有較高的效率，其中一個重要的體現是液壓支架電液控制系統的應用。目前，綜采技術正在朝著智能化開采的方向發展，其關鍵在于實現采煤機的自動控制。希望所分析內容可以為認識自動化技術在煤礦開采中的應用提供一定的參考。

參考文獻：

［1］張士通.淺談煤礦采煤技術的發展與自動化技術應用關鍵分析［J］.中國石油和化工標準與質量，2020，40(22)：156-158.

［2］馬貴生.自動化技術在煤礦開采中的應用分析［J］.科技資訊，2020，18(30)：69-71.

［3］曹路遠.淺議煤礦的自動化開采技術［J］.中國石油和化工標準與質量，2020，40(13)：221-222.

［4］高峰.我國煤礦開采機械裝備及自動化技術新進展［J］.當代化工研究，2020(12)：4-5.

作者：王穎清 單位：晉能控股煤業集團軒崗煤電有限公司劉家梁煤礦