煤礦建設中綜合機械化方法的應用淺談

張立國

[摘要]我國煤炭資源豐富，既是用煤大國也是產煤大國，大量的煤礦主要分布在我國中東部及西北地區。煤炭開采成本和煤礦施工安全是煤礦建設中最重要的兩個事情，隨著煤炭價格不斷下行，煤炭企業的成本壓力逐漸增加，而綜合機械化采煤方法能夠有效的降低生產成本，提高煤礦生產安全。煤礦建設中綜合機械化配套與普通機械化施工有著較本質區別，綜合機械化配套施工技術主要是利用綜合機械化配套工藝和電氣自動化技術來實現施工生產高效，安全，減少勞動力支出。煤礦綜合機械化設備能力大、運行效率高、且具有人性化設計等優勢，因此對其進行深入研究有助于提高煤礦建設工程的質量，安全，進度，創造最佳煤礦建設工程效益。

[關鍵詞]煤礦建設；綜合機械化；設備；工藝；分析

引言：

對于煤礦建設而言，綜合機械化工藝的進步程度直接關系到整個礦井建設過程中的建設效率和施工建設的安全，決定了煤礦企業的生產及經營效益，也說明了礦井建設工程的成功與否，因此必須選擇最佳的綜合機械化工藝，而隨著煤礦建設工藝進步越來越多，其中綜合機械化配套施工工藝是當前國內較為先進的礦井建設技術，該技術通過電氣設備與自動化控制系統相關聯，配套設備之間組成一系列的施工配套系統，從而利用較少的人工實現自動化工藝，提高了煤礦建設效率也能降低采煤成本，人工使用減少在很大程度上也可以降低煤礦事故的傷亡率，因此對該方法進行研究具有重要意義，有必要探索煤礦綜合機械化方法在煤礦建設領域的具體應用方式，以期給出更好的綜合機械化配套施工方法，推動我國煤炭生產行業更加高效和安全

1綜合機械化配套施工設備

綜合機械化施工設備的最主要特點就是使用效率高和能力強，因此可以適應更復雜的井下環境和高強度的井下作業周期，綜合機械化技術是國際領先的煤礦生產技術，該技術的實現使礦井建設中的掘進、開拓、回采作業都實現了設備化和自動化，節省了人力、物力，尤其是在綜采工作面的作業過程，綜采液壓支架設備的出現極大的提高了采面作業安全系數和支護效率，極大的提高了生產效率。比如采面的上、下出口位置由于壓力大且存在放頂步距的情況，因此屬于傷亡事故高發區域，而超前支護配套設備的出現可以在該區域形成連續的頂板支護，從而降低了上、下出口處的傷亡事故。

面對嚴峻的煤炭市場行情，煤炭開采必須向著高效、低成本的方向發展，而這就意味著煤礦設計，施工過程中必須優化、安全和高效，從而提高生產效率和降低安全成本，此外大型綜合機械化設備的引入可以實現大采高、大傾向的采面設計，這對于提高資源回收率和降低工作面布置成本具有重要意義。綜采工作面的設備可靠性強，可以有效的減少設備檢修與維護時間，長時間連續作業的優秀性能也是的綜合機械化設備更適應井下的高強度作業環境。

采用大能力的新型綜掘綜采裝備來實現長期綜掘綜采工作面高產高效，也是今后煤礦建設期間煤礦生產期間機械化的發展方向，其裝備的主要特點如下：

（1）設備能力大

大功率（>800kW）電牽引綜掘機的小時生產能力在1000-1200t以上，扒斗裝載機，皮帶運輸機、轉載機、破碎機的小時生產能力在500-2000t以上；

（2）自動化程度高

實現了機電一體化：為了適應綜掘機快速掘進巷道的要求，綜掘機具備自動調高、對位等功能；液壓支架采用電液控制，能實現綜掘機、刮板輸送機和液壓支架的自動控制；設備性能好、可靠性高。

2綜合機械化采煤工藝

走向長壁采煤方法是國內較為成熟的采煤工藝，首先布置軌道回風上山和皮帶運輸上山運料，同時掘出風道和石門，風道、石門中間開切眼，貫通后形成循環風，然后布置皮帶輸送機，煤炭從切眼位置由綜合機械化設備采下后由刮板輸送機輸送至下出口，然后由轉載系統將煤炭輸送至皮帶，再由皮帶輸送至放煤井，放煤井安置礦車或是斜井皮帶裝置，將煤炭資源運輸至地面。由上述可以看出，綜合機械化采煤工藝是一套完整的采煤設備集合，在各個階段均由自動化設備實現控制，有效的閉鎖裝置和安全保護裝置也使得此類設備具有本質安全的特性。

階段綜合機械化采煤工藝的應用主要基于兩個條件：即回采巷道實現機械化快速掘進和實現了綜采工作面上、下端頭的快速作業。這種采煤工藝使用于開采緩傾斜中厚及厚煤層的中小型礦井，以及大型礦井回采段高小、不適宜布置長壁綜采工作面開采的煤層。

短長壁綜采是在已掘巷道巷柱式開發區內布置長壁工作面，并用綜采成套設備回采煤柱的新式采煤法。實踐證明，短長壁綜采在印度有廣闊的推廣前景，對中國中小型煤礦由巷柱式開采改為長壁綜采也具有借鑒價值。綜采工作面放頂煤開采的生產過程是：工作面采煤機先截煤、移煤和推移輸送機等工序：進行2-3刀后暫停截煤，依次分段打開支架上放煤窗口放頂煤，出現矸石時，立即關閉放煤窗口；直到工作面全長頂煤放完為止，即完成一次放煤的生產過程。頂煤放完后，綜采工作面便可繼續向前推進。

近些年煤炭資源的開采速度不斷提高，煤炭市場的競爭使得大多數的煤炭企業更傾向于優先開發厚煤層、穩定煤層和市場價值高的煤層，這就導致設計人存在著極大的不合理，許多工作面布置后剩余儲量既無法銷賬報損最大量開采也無法再進行工作面設計回采。此外，薄煤層資源在資源總量中的占比正在逐漸上升，對薄煤層的機械化開采工藝已經有了初步成果，如果能夠利用綜合機械化方法進行薄煤層開開采，那么將為我國煤炭資源帶來極大的提高。

在薄煤層中，由于受煤層薄、人員活動空間小等限制，在采煤方法的選擇上是一個難題。傳統的采煤工藝通常采用工作面打眼放炮落煤方法，該種開采方法產量低、安全性差。要提高單產水平和工作面效率，實現礦井安全高效開采，必須采用綜合機械化開采。擴大綜采的應用范圍，提高綜采的經濟效益，實現煤礦生產的高產高效，是煤炭工業科技發展的一項重要目標，同時對煤礦的可持續性發展起到至關重要作用。

3綜合機械化采煤方法中電氣自動化的應用

綜合機械化采煤設備原只針對中厚煤層和厚煤層的放頂開采技術，隨著薄煤層的占比增加，薄煤層開采設備也應相應的進行研發和應用，此外有些煤層還可以避開放頂煤的劣勢，直接利用大采高實現煤厚全采。液壓支架電液控制系統在美國、澳大利亞、德國等煤炭生產發達國家得到了普遍的應用，液壓支架電液控制系統是實現綜采工作面高產高效的關鍵技術設備，是今后發展的必然方向充分發揮機電一體化技術在煤礦開采中的作用。目前從國內煤礦的技術、經濟條件和效益出發，電液控制液壓支架主要用于年產400萬噸以上的一次采全高長壁工作面，600萬噸以上放頂煤工作面及薄煤層高效開采工作面。

電氣自動化技術使得綜合機械采煤系統能夠更加人性化的操作，比如采面綜機的割煤系統是通過遙控進行遠程操作的，員工不必時刻跟隨機組移動，系統進行割煤時自動噴霧來降低煤塵，這些都極大的保護了煤礦工人的身體，此外割煤時設備可以根據煤層軟硬程度調整切割力度和速度，避免損壞設備，這些都是對設備的保護，因此電氣自動化技術的加入使得綜合機械化采煤工藝更加完整和更具有普適性。

4結語

對于煤礦企業而言，未來的發展趨勢是高效生產，而綜合機械化方法是推動煤礦生產效率提升的最關鍵方法和技術，因此必須重視該方法在煤礦建設中的應用，從操作人員素質、設備研發、工藝流程創新等多個方面入手完善企業的綜合機械化方法推廣環境，促進企業向高產高效更快的發展。