薄煤层综采自动化采煤技术分析

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随着采煤技术不断趋于自动化发展，越来越多的煤矿企业开始引入自动化技术，其中，薄煤层综采自动化采煤技术取得了可观的应用效果[1]。在煤炭需求量增加的大背景下，自动化技术的引入可有效提升采煤的安全性。但就目前而言，薄煤层综采自动化采煤技术仍存在各种缺陷，为了更加有效地发挥出自动化技术的优势，需要尽快提出策略解决相应问题。

1薄煤层开采现状与问题

作为中国目前煤矿开采发展的主要方向[2]，薄煤层开采受到了越来越多的关注。中国前期所采煤炭资源大多来自中厚煤层或厚煤层，薄煤层开采量仅仅占据很小的比例，因此相应采煤技术不够成熟。但随着中国工业水平的不断发展，深层煤炭资源开采殆尽，其存储量急剧减少。这一大背景的驱动下，薄煤层开采已成为当今采煤发展的主要发展方向。但在实际生产过程中，井下条件的限制再加上薄煤层自身的特点，使得煤炭开采迎来了新挑战，例如：巷道顶板较薄，安全性较低；煤炭截割过程会对围岩造成破坏，存在一定的安全隐患；采煤机等设备极易遭到破坏；摄像系统不清晰等。在该情况下，需要进一步改进传感器的通信能力，提升采煤系统运行的稳定性[3]，加强对机电设备的管理维护工作，在保障安全的前提下，提升生产效率，进而提升企业的经济效益。

2薄煤层综采自动化采煤技术研究

目前主要采用的薄煤层综采自动化采煤技术如图1所示[4]。下面分别对各技术做出阐述。

2.1支护技术

一般来说，煤矿实际开采中采用的是四连杆液压支架。该种支架在生产过程中具有较高的稳定性，但支架体积过大，灵活性较差，使得运输过程难度增大，并不适用于薄煤层开采[5]。因此在薄煤层开采中，应当结合实际生产条件对传统的四连杆液压支架进行改进，使它起到支撑油缸的作用，并且需要在油缸两侧对顶梁和底座进行固定，进而通过对油缸位置的调整来控制顶梁的状态。此外，增加四连杆液压支架的支撑负载能进一步提升支架的安全稳定性。在实际生产过程中，可利用红外线的发射与接收来实现支架自动控制功能，进而确认采煤机所处位置。同时，为进一步提升采煤机传输信息的能力，可在支架位置处安装采煤机辅助摄像头，在对采煤机进行实时监控的同时，有效提升薄煤层的综采自动化效率。

2.2综采技术

调查结果表明，由于受到采煤机体积较大的限制，薄煤层开采过程中会存在工作面横截面积较大等问题，在一定的采高条件下对液压支架稳定性要求较高。再加上薄煤层开采空间较为狭窄，要想顺利开展采煤作业，首先应当解决液压支架的移动和承载问题。具体来说，在薄煤层综采自动化采煤技术中，应当从以下几点入手进行优化：采煤机外观、截割方式与行进方式，而后辅以对液压支架的维护来实现巷道支架的自动化移动。此外，利用自动化设备的多重通信手段，对巷道内的煤层信息等各项参数进行反馈，针对性地对采煤机的防护支架进行控制，完成采煤机自动化作业。该方案主要通过自动化的手段来达到提升防护支架的承载能力，同时也能保障采煤机的移动作业，具有更强的适用性。除此之外，还需要对先进的智能监测设备等加以充分利用，不断地完善其监测功能，进一步提升采煤机的自动化水平。

2.3电控自动化技术

薄煤层综采自动化电控采煤能克服薄煤层作业条件限制问题，针对性地解决了采煤机存在的电源耦合器问题和智能化装置问题。电控自动化技术的主要研究目的是解决采煤设备运行过程中的安全性和稳定性问题，通过综采工作面集中控制系统（见图2）对井下各类机电设备的运行状况进行实时监测[6]，在保证安全的前提下，尽可能使设备发挥出最大效果。具体来说，电控自动化技术实现的关键就是不断地对井下设备信息通信方式及效果进行优化，充分利用计算机技术，对红外传感器、电源耦合器等设备及线路进行检修及维护，消除安全隐患，预防它出现问题。此外，调整设备的安装调节，通过计算机控制系统完成自动化控制，实现设备的自动化运行。电控自动化技术的应用中还应该完成对井下作业各个环节的监测，保证各设备的参数能稳定传输，并解决施工条件带来的限制问题。利用该技术可以高效实现井下各类信息的自动化采集处理，进而保障采煤过程的安全。

2.4采煤机自动化技术

要想实现采煤机在巷道中的顺利运行，应采用体积较小的设备，并且采取斜切进刀的截割方式进行采煤。薄煤层综采中，传统的采煤设备没有通信接口，且自动化程度极低，无法完成对设备参数的监测与控制。要想进一步提升采煤机设备的自动化水平，其控制系统最好采用双向通信的方式，实现对数据的准确接收及对转子转速和牵引速度等控制指令的准确发送。在薄煤层综采过程中，应当将采煤机信号设备、刮板机信号设备等与总控制台相连接，以实现对巷道的全面化、自动化、集中化控制，实现对控制系统的优化，以降低投入成本[7]。

2.5采煤机的远程控制

在薄煤层综采自动化采煤过程中，要使采煤机远程控制得到更好的实现，就应该不断完善其视频监控系统，包括以太网连接、摄像头像素、控制台等的优化。在各个液压支架上都安装视频监控装置，不仅能够扩大控制台的作业环境监控范围，还能够使薄煤层的开采效率有所提升。在采煤机滚筒正前方位置安装摄像头，再配以相关的分析装置，能够达到辨别煤岩的目的，随后利用局域网将所识别到的信息传输至总控制台显示屏上显示出来。利用组态软件进行辅助工作，能够提升采煤机的远程控制功能，并对所收集到的信息进行实时显示，对采煤机运行过程中所出现的故障进行实时记录，提升采煤机的自动化控制水平。一般来说，采煤机远程控制主要有三种模式：手动控制、记忆控制和定高控制，在选择控制模式时应考虑具体的工作条件。采煤机远程控制能够有效结合现代化技术完成对采煤机的状态监测与控制，能够帮助相关技术人员更加全面地了解采煤机的运行状态。

3薄煤层综采自动化采煤技术的应用效果

3.1安全效果和经济效益

在薄煤层综采技术逐渐向自动化发展的过程中，采煤技术的更新使得其操作流程更加简化，同时还在一定程度上提高了作业的安全性，保障煤矿开采过程的顺利进行，有效提升开采效率。在各类设备运行的过程中，可借助远程控制系统提高自动化水平，保障薄煤层综采自动化采煤的安全性。将自动化技术应用到薄煤层综采中，既能够使煤炭开采的质量及效率大大提升，还能够进一步提升煤矿企业的经济效益[8]。以中型煤矿企业来说，相比于传统的开采技术，综采自动化采煤技术仅仅需要2年时间就能够提高经济效益，其效果远优于传统技术，并且应用范围更大。

3.2应用效果

在薄煤层综采过程中，对液压支架结构及供液系统的优化能够满足支架的移动与支撑能力，并且运行效率也有了大大提升。特别是将远程控制系统安装在采煤机上后，不仅能够实现对采煤机状态的监测与控制，减少人工投入的成本，还能够在一定程度上提高生产过程中的安全性，降低事故发生的概率，使企业的经济效益有所提升。特别是在限制条件较多的薄煤层和极薄煤层开采中，自动化采煤技术更能够发挥其自身优势，具有良好的应用前景。根据薄煤层综采自动化采煤技术的特点，可分别将电控自动化、采煤机自动化及远程控制等技术应用到不同的工作环境中，不断优化开采的机电设备，实现采煤自动化。目前而言，受特殊的地质情况及各类限制性因素的影响，薄煤层煤炭资源开采率仅能达到10%[9]，不仅无法满足社会的需求，还造成了大量的资源浪费。因此，对采煤技术及设备进行优化极其重要，特别是综采自动化采煤技术，能够有效提升开采过程的机械化程度，提高煤炭资源的开采率，获得更高得经济效益。

3.3推广价值

在实际的薄煤层开采过程中，不应该盲目选择综采自动化采煤技术，需要结合实际情况选择，逐步进行技术的推广。该过程中除了需要借助相关的理论完善工作，还需要使技术更好地适应实际生产环境，在应用效果较好的前提下对技术做好下一步推广。在薄煤层开采技术研究的推动下，煤炭资源的开采效率不断提升，进一步提升了企业的经济效益。优化后的技术过程能有效满足0.9m的采高需求。应运用斜板直行的侧推原理，在刮板机降低高度的前提下提升输送机的装载效果。在研究技术的同时不断对操作程序进行优化，尽量使界面简单易懂，进行成本控制，同时需注意实际应用中的安全性。利用远程监控技术对采煤机等设备进行检测控制，保持其截割速度稳定，进一步提升开采进度，并保障开采质量。通过对一系列薄煤层综采自动化采煤技术的研究应用，可为后期薄煤层中的煤炭开采提供技术支持，大大提升开采效率。

4结语

在中国技术发展日新月异的时代背景下，各行业的竞争越来越激烈，要想提升企业的竞争力，就需要不断做好科技创新。在薄煤层综采采煤过程中，自动化技术的引入能够加速煤矿企业的发展。后期的研究需紧密围绕现有技术的特点，结合煤矿工作环境，做好自动化技术相关的创新，充分发挥自动化技术的优势，提高企业的经济效益。

参考文献：

［1］秦晋凯.试论薄煤层综采自动化采煤技术的应用［J］.机械管理开发，2018，33(2)：138-139.

［2］闫蹬杭.薄煤层综采自动化采煤工艺在黄陵一号煤矿的应用实践［J］.技术与市场，2017，24(9)：64-65.

［3］康俊.薄煤层综采自动化采煤工艺技术研究与应用策略［J］.能源与节能，2017(7)：176-177.

［4］汪超.试论薄煤层综采自动化采煤技术的应用［J］.山东工业技术，2019(5)：102.

［5］杨奉伦.试论薄煤层综采自动化采煤技术的应用［J］.建筑工程技术与设计，2018，16(21)：151-152.

［6］张献军.煤矿井下高效综采作业技术的应用研究［J］.机械管理开发，2020，35(6)：250-251.

［7］闫钰.ZY3200型液压支架在薄煤层采煤中的应用［J］.机械管理开发，2020，35(7)：180-182.

［8］栗平生.自动化技术在综采工作面的应用［J］.机械管理开发，2020，35(6)：274-275.

［9］陕永明.薄煤层综采成套设备开采技术的应用［J］.机械管理开发，2020，35(6)：142-144.

作者:刘梁青 单位:霍州煤电集团吕临能化有限公司