探究综合机械化在矿山开采中的应用

吴电涛 韩玉国

肥城曹庄煤矿有限公司 山东 泰安 271600

引言

中国矿产资源非常丰富,为了让有限的资源发挥出更大的能源效应,对中国煤矿开采技术有了新的要求。采煤技术是保障采矿作业顺利进行的基本前提,要根据当地的实际情况分析和研究具体应用的技术,寻找安全性强、工作效率高及开采成本低的新工艺和技术。采煤技术不应仅限于把能源开采出来,更重要的是在开采煤炭时做到保护生态环境及采用的采煤技术和工艺可以达到利用能源最大化的目的。

1 煤矿综合机械化开采下机电一体化的发展现状与问题

1.1 煤矿综合机械化开采下机电一体化的发展现状 机电一体化及其相关产品在20世纪70年代便在煤炭行业中得到一定推广应用,不过其应用覆盖面则相对较小。针对采煤设备机电一体化发展进程,我国曾制定了下述发展目标,即为小型煤矿机械化及半机械化水平超过40%；中型煤矿机械化水平超过80%；大型煤矿开采机械化水平必须超过95%。近年来,我国煤炭行业逐步放缓了发展脚步,进而为大量煤矿发展带来极大考验,不乏一些煤矿面临停产的窘境,造成预期难以有效实现,即便我国煤矿综合机械化开采下机电一体化已收获了一定的发展成效,然而与西方发达国家及预期目标依旧存在极大的差距。结合近些年发展情况来说,我国综合采煤设备已摆脱了完全依赖进口的被动局面,很大一部分已经实现了国产自动化。其中,变频器电气核心部位依旧通过国外进口,由此表明,即便实现了部分自主国产化,然而核心技术还有待进一步提高发展。

1.2 煤矿机电一体化应用中存在的主要问题 现阶段,煤矿机电一体化应用依旧存在诸多问题,且主要表现为：(1)煤矿生产设备陈旧、老化。在一个全面的煤矿机电一体化运作系统中,对机械设备要求尤为严苛,运用的工艺技术也必须较为先进。因而,要达成煤矿机电一体化操作,陈旧、老化的煤矿生产设备必须要更换成新的设备。然而,对于现阶段大部分煤矿企业而言,大多数设备难以与技术保持同步更新,进而对机电一体化管理造成不利影响。(2)管理人员专业素质偏低。在煤矿机电一体化应用过程中,管理人员专业素质至关重要,倘若管理操作不当,机电一体化设备便难以有效发挥自身作用,进而难以达到预期目标。

2 煤矿综合机械化开采下机电一体化的实践应用与建议

2.1 走向长壁采煤法 对于地质条件良好、煤炭储量较大同时煤层分布较为理想的情况下,一般采用走向长壁采煤法,例如一些小型煤矿企业采用的长壁留煤柱的开采方式,主要特征就是对工作面的长壁布置和长壁推进,在开采过程中为了控制好顶板稳定性,在采空区预留煤柱,随着开采的推进保留一定数量的煤柱,确保阶段性开采的安全性和稳定性。目前长壁开采技术结合了综采、炮采和普采三种采煤工艺,三种工艺的主要区别是其机械化程度,煤矿企业要根据煤层的实际情况灵活选择。其中综采是机械化程度最高的采煤技术,几乎每个采煤环节都通过机械化设备来完成,如煤矿开采、煤炭运输以及支护等,综采方式的开采效率要高于另外两种；普采是机械化程度相对较高的开采技术,适用于地质条件复杂、煤层储量不大的环境中,一般普采的落煤和装煤、运煤等环节使用机械化设备来完成；而炮采是机械化程度较低的开采方式,通过在煤壁上打炮眼的爆破方式来破坏煤层后,实现煤矿开采、装煤、运煤等环节都需要人工完成。

2.2 放顶煤综合开采 需要注意的是,放煤速度会对工作面实际产量产生直接的影响。对于浅埋深的情况,若选择放顶煤综采的方式很难具备增产的潜力。为此,若条件允许且设备安全可靠,在较深埋深的工作面,对放顶煤综采技术的应用具有一定的科学性与合理性。在后期发展的过程中,放顶煤综采技术也将实现全面可持续地发展,并且逐步改进支架围岩系统控制,全面优化电子机械自动化&支架位置以及液压信息自动化等,进一步提升综采技术水平。

2.3 围岩控制技术的应用 在灵活运用采场围岩控制技术的过程中,能够确保煤矿开采的安全性、经济可靠性与高效性。针对国内矿山压力研究的基础上,深入分析并总结相应的研究成果,融合多样化方法,特别是现代数学力学与理论分析方法等,加之运用计算机技术,即可加大研究不同煤层与地质条件的力度,全面优化采场围岩控制技术水平,以达到煤矿开采活动顺利进行的目标。但仍需注意的是,现阶段不同类型开采技术的应用仍存在诸多不足之处,集中表现在开采工艺复杂且成本投入较高,因而必须要适当地加大研究的力度,对新型材料&工艺与方法进行开发,以有效解决存在的问题,提高煤矿开采安全性,实现开采作业效率的全面提升。

2.4 条带开采法 条带开采法是一种保护性的开采技术,也就是将煤层按照条带划分,采一条留一条,这样能够保持岩层的稳定性,降低采动现象带来的不利影响,保证地表建筑的稳定性。除此之外,条带开采法对控制地表下沉也有一定的效果。相对于其他开采技术,条带开采不需要科技含量高的设备和方法,开采成本较低,但是相应的煤炭资源的回收率也不高。

2.5 急倾斜煤层开采 急倾斜煤层开采方式适用于大倾角煤层,在开采的过程中,可能会造成煤块向下滑落,为了防止滑落的煤块冲击到支架及保障作业人员的人身安全,在工作中一定要做好安全措施。在倾角较大的煤层开采过程中,煤炭可以沿着煤层倾斜的方向滑落运输,节省时间,同时降低开采成本。急倾斜煤层开采方式是通过加长工作面长度,但实际上这样的开采方式比较慢,而且上层煤炭开采后会造成底板岩层移动,破坏下层的岩层,这就需要合理安排煤层开采结构和顺序。所以,在具体开采过程中,应该根据不同的地形和岩层来开采。

结束语

总而言之,机械自动化对煤矿开采而言是尤为关键的,随着该项技术的不断推广,煤矿开采效率不断提高,并使煤矿开采危险系数得到显著降低。不过,机械自动化实践应用中依旧存在一系列问题。因而,煤矿企业相关人员务必要不断钻研研究、总结经验,提高对机械自动化内涵特征的有效认识,加强对煤矿机械自动化应用中存在主要问题的深入分析,确保对机械自动化的科学合理应用,积极促进煤炭行业的有序健康发展。