探析厚煤層開采中煤礦綜采技術和自動化裝備的運用研究

華亭煤業集團有限責任公司山寨煤礦 甘肅 平涼 744100

1 引言

在目前我國社會快速發展以及對煤炭資源的需求量在持續增長的同時,也增加了煤礦企業的開采規模和礦井開采深度。而在目前的煤礦開采工作中,厚煤層是重要的組成部分,我國針對厚煤層開采技術及其配套設備的研究也在持續開展,同時也在上述新形勢下對厚煤層開采的研究也更加迫切。而相對于薄煤層來說,厚煤層的地質環境較為復雜,容易由于安全性、開采技術以及設備而影響正常的開采作業。為了確保厚煤層開采效率以及開采作業安全,需要對煤礦綜采技術及其自動化設備進行應用。

2 厚煤層開采中煤礦綜采技術的應用

2．1 頂煤弱化技術 在厚煤層開采作業中比較廣泛應用的就是放頂煤技術,通過此技術的應用可以實現厚煤層開采中回采率的提升以及材料損耗問題的減少,可以實現全厚開采并降低自然發火問題的概率,從而提升厚煤層開采量。但是在此技術的應用中也表現出具有較高頂煤冒放性的問題,為此就提出了預先應用頂煤弱化技術的策略。此技術的應用,需要結合頂煤技術的規律和破壞特點,通過爆破手段來破壞煤炭資源的完整性,改變其頂煤力學性質以及整體結構,在有效抵抗外力的同時也實現頂煤整體強度的降低。通過此技術的應用可以實現對頂煤垮冒程度和最后破碎度的有效控制,實現頂板所傳遞頂煤壓力的減少。在此技術的實際應用中,通常在部分頂煤上直接應用弱化措施,也就是在頂煤的垮冒特征、最終的破碎度等符合頂煤放出條件的部分頂煤上應用此技術,還要在應用過程中充分利用山體壓力。

2．2 放頂煤液壓支架技術 在厚煤層開采作業中所應用的放頂煤液壓支架,其長側護板、內伸縮梁、頂梁結構等比較完善和簡單,通過單鉸接機后可以通過支架和斷面板來實現斷面頂板的完全封閉,因此,通過此技術的應用,可以確保內部過煤空間不會隨著采煤高度和頂梁工作狀態的改變而改變。其中彎曲的支架后掩護梁可以有效抵御外界干擾,實現厚煤層開采效率的提升。

2．3 減沉注漿技術 由于在厚煤層開采中會由于新的煤層對巖層進行覆蓋而導致垮落冒落帶的出現,此問題還會導致在地下煤層中出現下沉的離層帶。在煤礦開采中會不可避免影響煤層地下空間并破壞巖體原有的平衡狀態,這時就需要在巖層移動時做好空間的適當補充來阻止巖層向上發展,防止在煤礦開采中出現地表下沉的問題,所采用的技術就是減沉注漿技術。此技術在厚煤層開采中發揮良好的支撐壓力的效果,可以實現巖層下沉問題對地表造成危害的降低,實現對煤炭開采中對生態環境破壞的減少。此技術的應用中,首先需要在地面上鉆孔之后向其中注入混合漿液,對巖離層的空間高壓進行覆蓋,并對水進行利用來對相關填充物體進行向離層帶輸送,經過脫水和填充物沉淀之后,保證其密實度以及體積滿足支撐效果的要求。

3 厚煤層開采中煤礦自動化裝備的應用

針對目前厚煤層開采作業表現出具有惡劣環境并具有較低安全程度和開采效率的現狀,需要在改進綜采設備配套技術的同時,還要改善設備的應用方法和技巧,實現其操作熟練程度和專業水平的提升。首先就是要結合厚煤層實際情況進行合適綜采設備的選擇。通常針對采煤機需要滿足2．5～5．3m采高的要求來達到遙控控制的目的,并且將擋煤板安裝在此設備的上方45°位置。此外,還要結合情況來對支架頂梁進行延長來達到采煤機截割深度的要求,避免出現冒頂問題。也要在液壓支架上進行護幫裝置的安裝,并將其高度控制在800mm,或者通過二級護幫的安裝來滿足2．5～3m高度變化的要求。最后還要結合采煤機來進行刮板輸送機牽引方式和外形的選擇,保證其長度和工作面長度相近來滿足采煤機的輸送能力要求。

4 煤礦綜采自動化技術的發展

針對厚煤層的上述特點,在應用上述煤礦綜采技術以及自動化裝備來提升開采效率的同時,隨著煤礦安全生產要求的不斷提高以及綜采技術的發展,也逐漸將無人自動化技術應用其中,推動煤礦綜采自動化技術的發展。一是三機自動控制。此種自動化技術在采煤機中的應用,主要是應用通過自動導航和自主定位系統組成的自動控制系統,可以實現采煤機的精確和高速定位。此外,針對液壓支架的電液控制方式來說,也是集中了多種技術來實現隨機聯動和自動控制的自動化控制方式。而且目前刮板輸送機也在向新型智能化方向發展,可以實現自動控制以及自動推移。二是三機共工況檢查與診斷。將自動化技術應用于三機中,實現對其運行工況的自動檢測和故障診斷,可以實現采煤機智能檢測水平的提升,主要是通過自動調鏈和驅動裝置的應用來檢測工況,同時通過ACTS、CST與工況監測的應用來推動其向智能方向發展,起到減少事故概率、降低事故危害以及確保安全運行的作用。三是災害預報。在厚煤層開采中,通過自動檢測和預報系統的應用,也就是通過傳感器來掌控頂底板巖層以及煤層的厚度和空間分布,將上述監控數據向控制中心傳輸,然后進行經過軟件分析以及與地質信息的結合來進行判斷和處理,在實現工作面生產效率提升的同時,也減少工作事故的數量。也就是在綜合監測以及綜采和綜掘同時發展的同時,推動無人自動預測的應用和發展。四是采煤－環境系統。通過此模型的應用主要是確保厚煤層開采的安全性,也就是通過先進技術的應用來保證無人工作區間的可靠性和高效性。通過此系統在對周邊環境和機電設施的運行情況進行判別的同時,還可以對相應的數據進行收集來進行預測、分析和診斷,保證機電設施始終處于最佳運行狀態和空間中。

5 結語

厚煤層開采本身具有較大的難度和安全風險,在目前全社會對煤炭資源的需求在不斷增加的同時,也提高了對煤礦生產安全性的要求。為此針對厚煤層的特點,需要對先進的頂煤弱化技術、放頂煤液壓支架技術以及減沉注漿技術進行合理應用,并結合先進的自動化設備推動自動化技術與厚煤層綜采技術的結合,推動煤礦企業的快速發展。