基于滾筒采煤機(jī)薄煤層自動(dòng)化開(kāi)采技術(shù)的研究

高立強(qiáng)

摘 要：在信息技術(shù)高速發(fā)展的當(dāng)今社會(huì)中，自動(dòng)化技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生。煤炭產(chǎn)業(yè)是我國(guó)關(guān)鍵的民生行業(yè)，將自動(dòng)化開(kāi)采技術(shù)應(yīng)用到媒體產(chǎn)業(yè)當(dāng)中，能夠有效地提升煤炭產(chǎn)業(yè)的發(fā)展效率，降低人工成本投入?；诖耍诒疚闹嗅槍?duì)滾筒采煤機(jī)薄煤層自動(dòng)化開(kāi)采技術(shù)進(jìn)行研究，分析關(guān)鍵的開(kāi)采技術(shù)，并且對(duì)相應(yīng)的自動(dòng)化開(kāi)采進(jìn)行優(yōu)化，希望相關(guān)的研究能夠?yàn)槲覈?guó)煤炭產(chǎn)業(yè)的發(fā)展帶來(lái)一定的幫助。

關(guān)鍵詞：滾筒采煤機(jī)；薄煤層；自動(dòng)化開(kāi)采技術(shù)；研究

中圖分類號(hào)：TD632.1 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1671-2064（2017）18-0156-01

近年來(lái)，伴隨著我國(guó)煤炭開(kāi)采技術(shù)的發(fā)展，基于滾筒采煤機(jī)設(shè)備在煤炭產(chǎn)業(yè)中廣泛的應(yīng)用。其中以滾筒采煤機(jī)為基礎(chǔ)發(fā)展的自動(dòng)化綜合采煤技術(shù)的研發(fā)與應(yīng)用，在一定程度上促進(jìn)了我國(guó)煤炭開(kāi)采技術(shù)的機(jī)械化、自動(dòng)化、數(shù)字化以及現(xiàn)代化的發(fā)展，為我國(guó)媒體開(kāi)采技術(shù)的進(jìn)一步研究打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

1 薄煤層綜采機(jī)組的應(yīng)用

當(dāng)前，我國(guó)薄煤層綜合機(jī)組設(shè)備共有兩種類型，一種為刨煤機(jī)，另一種為滾筒采煤機(jī)自動(dòng)化配套機(jī)組。以上兩種機(jī)組類型構(gòu)成了我國(guó)煤炭產(chǎn)業(yè)開(kāi)采環(huán)節(jié)中的重點(diǎn)設(shè)備體系，但是兩種綜合機(jī)組類型構(gòu)成、功能以及設(shè)備優(yōu)勢(shì)均不同。其中刨煤機(jī)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)比較簡(jiǎn)單、實(shí)際操作下比較方便，在具體的煤炭開(kāi)采中應(yīng)用能夠有效的實(shí)現(xiàn)設(shè)備的綜合控制。刨煤機(jī)設(shè)備機(jī)組通過(guò)控制地壓來(lái)進(jìn)行煤炭的開(kāi)采，設(shè)備作業(yè)下的能源消耗比較低。并且該種設(shè)備作業(yè)下所開(kāi)采出來(lái)的原煤數(shù)量比較大、個(gè)頭大，設(shè)備實(shí)際工作環(huán)境比較好。從工作人員操作角度分析，工作人員在對(duì)設(shè)備進(jìn)行操作中需要推動(dòng)設(shè)備移動(dòng)的次數(shù)比較少，工作強(qiáng)度不大。但是該種設(shè)備也存在著一定的缺點(diǎn)，首先，設(shè)備作業(yè)對(duì)于地質(zhì)條件要求比較高；其次，頂板要穩(wěn)定中等程度以上；第三，斷層間距小，所包含的硬質(zhì)結(jié)核較低[1]。

與刨煤機(jī)性能相比，基于滾筒采煤機(jī)系統(tǒng)的優(yōu)勢(shì)明顯，在薄煤層自動(dòng)化開(kāi)采中適應(yīng)性比較強(qiáng)。第一，對(duì)于采煤層厚度的適應(yīng)。滾筒采煤機(jī)系統(tǒng)能夠較好的適應(yīng)于大工作面煤層中，并且能夠適應(yīng)煤層厚度變化。滾筒采煤機(jī)系統(tǒng)能夠適應(yīng)煤層頂板在實(shí)際作業(yè)中所產(chǎn)生的起伏變化；第二，在含有夾矸的煤層中適應(yīng)性較高。滾筒采煤機(jī)能夠直接應(yīng)用于包含于夾矸的煤層中作業(yè)，在工作面長(zhǎng)度允許的基礎(chǔ)上，性能優(yōu)于刨煤機(jī)作業(yè)；第三，由于我國(guó)薄煤層自動(dòng)化煤層環(huán)節(jié)中，一直將滾筒采煤機(jī)應(yīng)用破煤操作領(lǐng)域中，通過(guò)滾筒采煤機(jī)自身縱橫布置截割電動(dòng)機(jī)的方式，提升設(shè)備運(yùn)行效率[2]。

2 薄煤層自動(dòng)化開(kāi)采系統(tǒng)的功能分析

2.1 自動(dòng)化控制系統(tǒng)

在薄煤層綜合采礦工作中，包含了三個(gè)方向的工作，分別為：三機(jī)聯(lián)動(dòng)控制系統(tǒng)、供電供液系統(tǒng)控制、設(shè)備運(yùn)行工況監(jiān)測(cè)。在單機(jī)系統(tǒng)操作模式下，以上三個(gè)模塊共同的支配著液壓支架自動(dòng)控制系統(tǒng)、刮板書動(dòng)機(jī)自動(dòng)控制系統(tǒng)以及電牽引采煤機(jī)自動(dòng)化控制系統(tǒng)。在液壓支架自動(dòng)化控制系統(tǒng)中，最為關(guān)鍵的就是基于集中控制模式下的遠(yuǎn)程監(jiān)控，實(shí)現(xiàn)無(wú)人控制，系統(tǒng)滾筒設(shè)備能夠逐步的完成雙向割煤控制模式。同時(shí)該種采煤機(jī)自動(dòng)化控制系統(tǒng)在具體的操作模式下，能夠?qū)崿F(xiàn)自動(dòng)化的截割采高記憶聯(lián)想模式的自修正控制，并且在系統(tǒng)通信安全隔離下，應(yīng)用相應(yīng)的參數(shù)補(bǔ)償技術(shù)。在薄煤層實(shí)際開(kāi)采中存在著很多難題，如上下煤層自動(dòng)化人工開(kāi)采難度大，因此，可以將自動(dòng)化控制設(shè)備分為模塊，實(shí)現(xiàn)從機(jī)頭、機(jī)尾以及根部的階段性開(kāi)采。同時(shí)自動(dòng)控制系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)機(jī)頭、機(jī)尾的斜切割[3]。

2.2 液壓支架電液控制系統(tǒng)

在滾筒采煤機(jī)薄煤層自動(dòng)化開(kāi)采模式中，應(yīng)用液壓支架電液控制系統(tǒng)，通過(guò)巷道集中控制單位，針對(duì)遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)進(jìn)行綜合管理。該系統(tǒng)能夠通過(guò)MCU主控臺(tái)，對(duì)電源系統(tǒng)進(jìn)行整體控制。其中在電源支架系統(tǒng)中包含了兩個(gè)支架控制器SCU，同時(shí)進(jìn)行相應(yīng)的數(shù)據(jù)傳輸，借助壓力傳感器調(diào)整支架控制器，調(diào)整閥門，實(shí)現(xiàn)液壓系統(tǒng)的直接作業(yè)。該系統(tǒng)出了通過(guò)電源進(jìn)行間接控制，還可以數(shù)據(jù)傳輸實(shí)現(xiàn)閥組、液壓系統(tǒng)以及移位傳感器的直接控制。采煤機(jī)上設(shè)置有監(jiān)測(cè)裝置，將采煤機(jī)位置信息發(fā)送到支架控制器中，根據(jù)系統(tǒng)所接收到的信息，推移刮板輸送機(jī)[4]。

2.3 刮板輸送機(jī)自動(dòng)控制系統(tǒng)

基于刮板輸送機(jī)自動(dòng)化控制系統(tǒng)在滾筒采煤機(jī)中的應(yīng)用，主要是通過(guò)對(duì)采煤運(yùn)輸量、運(yùn)輸阻力、位置信息傳輸?shù)拳h(huán)節(jié)的控制，將具體的參數(shù)傳遞到控制中心以及支架控制器當(dāng)中，在負(fù)荷過(guò)載超標(biāo)的基礎(chǔ)上，結(jié)合實(shí)際情況控制系統(tǒng)設(shè)備的整體移動(dòng)速度。該控制系統(tǒng)在具體的應(yīng)用中能夠?qū)崿F(xiàn)刮板輸送機(jī)自動(dòng)控制，并且在刮板輸送機(jī)的基礎(chǔ)上設(shè)定中部槽自動(dòng)調(diào)斜裝置。該裝置設(shè)備的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)在于能夠自動(dòng)調(diào)節(jié)輸送機(jī)的姿態(tài)與高度，避免槽部結(jié)構(gòu)出現(xiàn)不平整的情況，具體的應(yīng)用能夠有效的提升鏟裝效果。

3 滾筒采煤機(jī)薄煤層自動(dòng)化開(kāi)采技術(shù)優(yōu)化方案

3.1 提升系統(tǒng)設(shè)備的裝煤效率

在薄煤層自動(dòng)化開(kāi)采過(guò)程中，應(yīng)用滾筒采煤機(jī)設(shè)備雖然能夠?qū)崿F(xiàn)作業(yè)要求，但是設(shè)備在具體的應(yīng)用中也存在著一些干擾因素，如滾筒螺旋葉片尺寸要素對(duì)滾筒采煤機(jī)的裝煤效率產(chǎn)生較大的影響。因此，在應(yīng)用滾筒采煤機(jī)薄煤層自動(dòng)化開(kāi)采技術(shù)中，提升裝煤效率能夠?qū)ο到y(tǒng)設(shè)備進(jìn)行優(yōu)化。具體的優(yōu)化方式為：1）在傳統(tǒng)的裝煤系統(tǒng)中，多為但單向的裝煤模式，該種模式在實(shí)際應(yīng)用中效率低，而滾筒式裝煤設(shè)備能夠?qū)崿F(xiàn)雙向的裝煤作業(yè)，使得系統(tǒng)設(shè)備裝煤效率提升一倍以上。應(yīng)用該種設(shè)備，可以應(yīng)用采煤機(jī)搖臂下側(cè)結(jié)構(gòu)，對(duì)犁板進(jìn)行科學(xué)的設(shè)置，從而針對(duì)犁型裝置的角度進(jìn)行調(diào)整；2）應(yīng)用多輪推移刮板輸送方式，該種方式能夠直接與雙向裝煤設(shè)備進(jìn)行銜接，在完善相關(guān)設(shè)備基礎(chǔ)上，保障鏟裝媒體實(shí)際效率能夠提升[5]。

3.2 應(yīng)用大弧度結(jié)構(gòu)形式

基于滾筒采煤機(jī)薄煤層自動(dòng)化開(kāi)采環(huán)節(jié)中，開(kāi)采設(shè)備尺寸以及設(shè)備布置難點(diǎn)較多，為了提升設(shè)備的運(yùn)行效率，需要改善設(shè)備尺寸布置格局。針對(duì)滾筒采煤機(jī)新結(jié)構(gòu)的研究，充分的運(yùn)用立柱結(jié)構(gòu)、進(jìn)口液的原理，在薄煤層開(kāi)采過(guò)程中應(yīng)用大弧度缸底與活柱物上腔外進(jìn)液口的結(jié)構(gòu)形式。針對(duì)電液控制閥的體積、尺寸，進(jìn)行優(yōu)化與改進(jìn)，結(jié)合實(shí)際的薄煤層自動(dòng)化開(kāi)采實(shí)際過(guò)程，減小電液控制閥的體積。在實(shí)際應(yīng)用中，能夠利用緊湊型扁平鏈與極薄煤層刮板輸送機(jī)鑄焊結(jié)構(gòu)布置部槽。在做好以上的改進(jìn)措施之后，基于設(shè)備尺寸的問(wèn)題能夠有效的被緩解，并且確定相應(yīng)的設(shè)備參數(shù)，采煤機(jī)裝機(jī)功率為237～711kW。最小機(jī)面高度為583mm，最小采高為0.5米[6]。

3.3 監(jiān)測(cè)裝置抗污染問(wèn)題

綜合采煤裝置在實(shí)際應(yīng)用中，能夠在支架上增加攝像頭，反映到巷道控制中心中。在比較特殊的采煤作業(yè)環(huán)境中，需要有效的解決掉低照度條件下的防塵視頻監(jiān)測(cè)裝置抗污染問(wèn)題。目前，在傳統(tǒng)的薄煤層采煤系統(tǒng)中，采取的措施是在攝像頭前安裝防塵風(fēng)罩，該種方式在風(fēng)罩內(nèi)部設(shè)置特殊的風(fēng)道，保障壓風(fēng)管道的實(shí)際風(fēng)流能夠直接通過(guò)風(fēng)道，最終形成渦流負(fù)壓風(fēng)幕，有效的降低鏡頭上的塵霧消除。

4 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，滾筒采煤機(jī)自動(dòng)化開(kāi)采技術(shù)的應(yīng)用，能夠適應(yīng)煤層頂板在實(shí)際作業(yè)中所產(chǎn)生的起伏變化，在工作面長(zhǎng)度允許的基礎(chǔ)上，性能優(yōu)于刨煤機(jī)作業(yè)。在本文中針對(duì)滾筒采煤機(jī)薄煤層自動(dòng)化開(kāi)采技術(shù)進(jìn)行研究，分析其不同的技術(shù)模塊，并且提出相應(yīng)的技術(shù)優(yōu)化對(duì)策。如，提升系統(tǒng)設(shè)備的裝煤效率、應(yīng)用大弧度結(jié)構(gòu)形式、監(jiān)測(cè)裝置抗污染問(wèn)題等。

參考文獻(xiàn)

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