探析厚煤层开采中煤矿综采技术和自动化装备的运用研究

华亭煤业集团有限责任公司山寨煤矿 甘肃 平凉 744100

1 引言

在目前我国社会快速发展以及对煤炭资源的需求量在持续增长的同时,也增加了煤矿企业的开采规模和矿井开采深度。而在目前的煤矿开采工作中,厚煤层是重要的组成部分,我国针对厚煤层开采技术及其配套设备的研究也在持续开展,同时也在上述新形势下对厚煤层开采的研究也更加迫切。而相对于薄煤层来说,厚煤层的地质环境较为复杂,容易由于安全性、开采技术以及设备而影响正常的开采作业。为了确保厚煤层开采效率以及开采作业安全,需要对煤矿综采技术及其自动化设备进行应用。

2 厚煤层开采中煤矿综采技术的应用

2．1 顶煤弱化技术 在厚煤层开采作业中比较广泛应用的就是放顶煤技术,通过此技术的应用可以实现厚煤层开采中回采率的提升以及材料损耗问题的减少,可以实现全厚开采并降低自然发火问题的概率,从而提升厚煤层开采量。但是在此技术的应用中也表现出具有较高顶煤冒放性的问题,为此就提出了预先应用顶煤弱化技术的策略。此技术的应用,需要结合顶煤技术的规律和破坏特点,通过爆破手段来破坏煤炭资源的完整性,改变其顶煤力学性质以及整体结构,在有效抵抗外力的同时也实现顶煤整体强度的降低。通过此技术的应用可以实现对顶煤垮冒程度和最后破碎度的有效控制,实现顶板所传递顶煤压力的减少。在此技术的实际应用中,通常在部分顶煤上直接应用弱化措施,也就是在顶煤的垮冒特征、最终的破碎度等符合顶煤放出条件的部分顶煤上应用此技术,还要在应用过程中充分利用山体压力。

2．2 放顶煤液压支架技术 在厚煤层开采作业中所应用的放顶煤液压支架,其长侧护板、内伸缩梁、顶梁结构等比较完善和简单,通过单铰接机后可以通过支架和断面板来实现断面顶板的完全封闭,因此,通过此技术的应用,可以确保内部过煤空间不会随着采煤高度和顶梁工作状态的改变而改变。其中弯曲的支架后掩护梁可以有效抵御外界干扰,实现厚煤层开采效率的提升。

2．3 减沉注浆技术 由于在厚煤层开采中会由于新的煤层对岩层进行覆盖而导致垮落冒落带的出现,此问题还会导致在地下煤层中出现下沉的离层带。在煤矿开采中会不可避免影响煤层地下空间并破坏岩体原有的平衡状态,这时就需要在岩层移动时做好空间的适当补充来阻止岩层向上发展,防止在煤矿开采中出现地表下沉的问题,所采用的技术就是减沉注浆技术。此技术在厚煤层开采中发挥良好的支撑压力的效果,可以实现岩层下沉问题对地表造成危害的降低,实现对煤炭开采中对生态环境破坏的减少。此技术的应用中,首先需要在地面上钻孔之后向其中注入混合浆液,对岩离层的空间高压进行覆盖,并对水进行利用来对相关填充物体进行向离层带输送,经过脱水和填充物沉淀之后,保证其密实度以及体积满足支撑效果的要求。

3 厚煤层开采中煤矿自动化装备的应用

针对目前厚煤层开采作业表现出具有恶劣环境并具有较低安全程度和开采效率的现状,需要在改进综采设备配套技术的同时,还要改善设备的应用方法和技巧,实现其操作熟练程度和专业水平的提升。首先就是要结合厚煤层实际情况进行合适综采设备的选择。通常针对采煤机需要满足2．5～5．3m采高的要求来达到遥控控制的目的,并且将挡煤板安装在此设备的上方45°位置。此外,还要结合情况来对支架顶梁进行延长来达到采煤机截割深度的要求,避免出现冒顶问题。也要在液压支架上进行护帮装置的安装,并将其高度控制在800mm,或者通过二级护帮的安装来满足2．5～3m高度变化的要求。最后还要结合采煤机来进行刮板输送机牵引方式和外形的选择,保证其长度和工作面长度相近来满足采煤机的输送能力要求。

4 煤矿综采自动化技术的发展

针对厚煤层的上述特点,在应用上述煤矿综采技术以及自动化装备来提升开采效率的同时,随着煤矿安全生产要求的不断提高以及综采技术的发展,也逐渐将无人自动化技术应用其中,推动煤矿综采自动化技术的发展。一是三机自动控制。此种自动化技术在采煤机中的应用,主要是应用通过自动导航和自主定位系统组成的自动控制系统,可以实现采煤机的精确和高速定位。此外,针对液压支架的电液控制方式来说,也是集中了多种技术来实现随机联动和自动控制的自动化控制方式。而且目前刮板输送机也在向新型智能化方向发展,可以实现自动控制以及自动推移。二是三机共工况检查与诊断。将自动化技术应用于三机中,实现对其运行工况的自动检测和故障诊断,可以实现采煤机智能检测水平的提升,主要是通过自动调链和驱动装置的应用来检测工况,同时通过ACTS、CST与工况监测的应用来推动其向智能方向发展,起到减少事故概率、降低事故危害以及确保安全运行的作用。三是灾害预报。在厚煤层开采中,通过自动检测和预报系统的应用,也就是通过传感器来掌控顶底板岩层以及煤层的厚度和空间分布,将上述监控数据向控制中心传输,然后进行经过软件分析以及与地质信息的结合来进行判断和处理,在实现工作面生产效率提升的同时,也减少工作事故的数量。也就是在综合监测以及综采和综掘同时发展的同时,推动无人自动预测的应用和发展。四是采煤－环境系统。通过此模型的应用主要是确保厚煤层开采的安全性,也就是通过先进技术的应用来保证无人工作区间的可靠性和高效性。通过此系统在对周边环境和机电设施的运行情况进行判别的同时,还可以对相应的数据进行收集来进行预测、分析和诊断,保证机电设施始终处于最佳运行状态和空间中。

5 结语

厚煤层开采本身具有较大的难度和安全风险,在目前全社会对煤炭资源的需求在不断增加的同时,也提高了对煤矿生产安全性的要求。为此针对厚煤层的特点,需要对先进的顶煤弱化技术、放顶煤液压支架技术以及减沉注浆技术进行合理应用,并结合先进的自动化设备推动自动化技术与厚煤层综采技术的结合,推动煤矿企业的快速发展。