井下主要机械的特点及精细化管理

刘少军

(陕煤集团神木张家峁矿业有限公司，陕西 神木 719300)

0 引言

作为社会经济的重要组成部分，煤炭行业不仅是国家经济的支柱产业之一，更能够为人们的生产生活提供充足的能源。工业的发展带动了生产制造行业的机械化发展，煤炭行业也是如此，井下采矿工作中应用到大量的采煤机械和运输机械，要求开采企业加深对机械设备的认识，充分发挥出机械设备的机械水平，提高开采工作的效率[1-3]。因此，对于井下采煤机械设备的特点研究是很有必要的，在保证矿井安全开采的前提下，利用智能化手段实现对机械设备进行精细化管理，提升设备使用寿命，降低生产成本。

1 井下机械设备的特点及优势

1.1 设备的特点

主要设备型号及特征：在井工开采中，应用的机械设备有采煤机、刮板输送机、液压支架、转载机等。不同类型的机械有不同的特点及作用。以张家峁煤矿5-2煤层的15208工作面为例，说明工作面主要的采煤机械和运输机械设备的型号和主要技术特征，见表1。

表1 15208工作面主要设备型号及技术特征

采煤机：主要负责破煤以及装煤等工作，目前应用最为广泛的是双滚筒采煤机，开采人员主要将采煤机安装于刮板输送机上沿着开采工作面的推进方向进行穿梭割煤，通常来说，采煤机的截深600 mm、800 mm或865 mm，最大截深达1 000 mm。

刮板输送机：主要负责开采工作面的运煤工作，还能够作为采煤机的导轨，常用的刮板输送机为可弯曲刮板输送机，可以将其作为液压支架移动时所用的支点。

转载机：该设备为20～40 m长的刮板输送机，该设备的一端可以和工作面配置的输送机机头进行连接，实现煤炭的运输，将煤炭从刮板运输机转移到带式输送机中。

液压支架：主要是提供合理的支护阻力，保证采场顶板安全。

1.2 设备的优势

提高井下采煤工作的安全性：传统的采矿工作机械化程度相对较低，大部分危险性较高的探测和开采工作都需要人工完成，对开采人员的生命安全造成了威胁，导致煤矿安全事故频频发生[4-6]。随着工业行业的信息化发展，开采设备越来越机械化，大部分危险性的开采工作都可以由机械设备代替人工操作，在很大程度上提高了井下采矿工作的安全性，为高效安全生产提供了可靠的技术保障。

提高井下采煤工作的效率：和传统的人工开采相比，采煤机械和运输机械的应用有效提高了机械化程度，从而实现采矿工作效率的提升，不仅能够替代开采人员完成危险的工作，还能够解决开采人员的时间，降低开采人员的工作量。这是因为采矿工程的增加使得矿层不断加深，传统的人工开采难以高效地进行采矿工作，只有通过强度较大的机械设备，才能够保质保量地完成矿石开采工作。

2 井下机械设备智能化合理配置

2.1 智能综采控制系统的配置

结合张家峁煤矿智能化矿山建设在22201工作面的应用实例，论述智能综采控制系统主要机械的配置。

采煤机的配置：综采工作面采用的设备为无链牵引采煤机，实现对采煤机远距离控制、一键启停、工作位置实显、工况在线监控，如图1所示。考虑设备疲劳磨损情况，做到超前防控，保证设备正常运转，保障经济效益。

图1 采煤机智能化监测示意图

刮板输送机：开采人员可以将刮板输送机安置于靠近煤壁的区域，沿着开采工作面的长度将刮板输送机铺设于底板上。与此同时，需要尽量将刮板输送机机头以及机尾部位深入到开采工作面的区段平巷内。

液压支架：开采人员需要将液压支架安置于刮板输送机的采空侧，并沿着开采工作面的全长按照直线的方式进行布置，将其支撑于开采工作面的顶板和底板之间。通过控制台的矿压监测主机显示屏显示的支架压力值给工作面反馈支护情况，如图2所示，可以实现设备自检、远程操作、故障分析等，同时做好顶板来压的预防工作。

转载机：综采工作面通常采用桥式转载机，将其按照开采工作面的推进方向进行布置。开采人员需要将桥式转载机的后半区域与刮板输送机的机头进行连接，实现煤炭的高效运输。

图2 液压支架智能化管控

2.2 合理配置的作用

随着信息技术的发展，井下主要机械呈现出显著的现代化发展趋势，将实际的综采工作面无线网络平台作为基础，实现支架系统、采煤设备、运输系统以及泵站等子系统和回风巷控制中心的有效连接，回风巷区域的控制中心会与地面控制中心进行通信，可以通过控制中心的实时通信对综采工作面进行全面有效的管理[7-9]。张家峁煤矿现有综采工作面设备智能监测系统，可实现对液压支架立柱压力、推溜行程、煤机位置、闭锁、急停等数据的远程实时监测。矿压监测主机通过RJ45接口与工作面交换机连接，经工业环网将数据传输到地面矿压监测服务器，第3方组态软件提供OPC协议，实现了矿压监测数据的实时监测、历史数据曲线查询并自动生成生产日报表方便日常生产管理。通过WebSpace软件将数据推送到矿井虚拟化平台中，实现生产技术部及机电部管理人员、安环部及综采队掌握井下矿压显现情况，实现数据共享。

3 井下机械设备精细化管理

井下机械设备是矿山生产成本的重要组成部分，机械设备的维修、检测、更换同样是经营成本的一环。张家峁煤矿依托现有的综采工作面设备智能监测系统，可实现对设备故障的总结和分析，提出分区域分级管控的方法，对于设备故障进行分类，不同故障异常出现区域重点监控，从机械设备的选型、技术规定、调剂配套、定期维修和保养等方面采取针对性措施，保证设备安全可靠运行，降低设备故障率，降低人员劳动强度，节约成本，如图3所示，以实现工作面人-机-环的有机统一。

图3 井下机械设备精细化管理

从图3可以看出，井下机械设备的精细化管理依托智能化监测系统。根据设备故障科学分区管控，设备管理的标准化和动态化，相关操作人员的专业化，结合企业管理的各种激励政策的引导，可以实现资产运行成本的严格化和精细化，最大限度的控制井下机械设备成本，提高安全生产效益。

4 结语

综上所述，井下采煤机械和运输机械的应用能够提高井下开采的效率及安全性，需要进行合理配置。通过分析可知，煤炭企业需要加深对采煤机械和运输机械的认识，明确多种采煤机械和运输机械的使用条件、尺寸参数及使用要求，实现采煤机械和运输机械的合理配置，充分发挥出机械设备在井下采矿工作中的重要作用，保障开采人员的生命安全，降低开采人员的劳动强度，可以为建设智能化高产高效一流煤炭企业提供助力。