探究綜合機(jī)械化在礦山開采中的應(yīng)用

吳電濤 韓玉國

肥城曹莊煤礦有限公司 山東 泰安 271600

引言

中國礦產(chǎn)資源非常豐富,為了讓有限的資源發(fā)揮出更大的能源效應(yīng),對中國煤礦開采技術(shù)有了新的要求。采煤技術(shù)是保障采礦作業(yè)順利進(jìn)行的基本前提,要根據(jù)當(dāng)?shù)氐膶嶋H情況分析和研究具體應(yīng)用的技術(shù),尋找安全性強(qiáng)、工作效率高及開采成本低的新工藝和技術(shù)。采煤技術(shù)不應(yīng)僅限于把能源開采出來,更重要的是在開采煤炭時做到保護(hù)生態(tài)環(huán)境及采用的采煤技術(shù)和工藝可以達(dá)到利用能源最大化的目的。

1 煤礦綜合機(jī)械化開采下機(jī)電一體化的發(fā)展現(xiàn)狀與問題

1.1 煤礦綜合機(jī)械化開采下機(jī)電一體化的發(fā)展現(xiàn)狀 機(jī)電一體化及其相關(guān)產(chǎn)品在20世紀(jì)70年代便在煤炭行業(yè)中得到一定推廣應(yīng)用,不過其應(yīng)用覆蓋面則相對較小。針對采煤設(shè)備機(jī)電一體化發(fā)展進(jìn)程,我國曾制定了下述發(fā)展目標(biāo),即為小型煤礦機(jī)械化及半機(jī)械化水平超過40%；中型煤礦機(jī)械化水平超過80%；大型煤礦開采機(jī)械化水平必須超過95%。近年來,我國煤炭行業(yè)逐步放緩了發(fā)展腳步,進(jìn)而為大量煤礦發(fā)展帶來極大考驗,不乏一些煤礦面臨停產(chǎn)的窘境,造成預(yù)期難以有效實現(xiàn),即便我國煤礦綜合機(jī)械化開采下機(jī)電一體化已收獲了一定的發(fā)展成效,然而與西方發(fā)達(dá)國家及預(yù)期目標(biāo)依舊存在極大的差距。結(jié)合近些年發(fā)展情況來說,我國綜合采煤設(shè)備已擺脫了完全依賴進(jìn)口的被動局面,很大一部分已經(jīng)實現(xiàn)了國產(chǎn)自動化。其中,變頻器電氣核心部位依舊通過國外進(jìn)口,由此表明,即便實現(xiàn)了部分自主國產(chǎn)化,然而核心技術(shù)還有待進(jìn)一步提高發(fā)展。

1.2 煤礦機(jī)電一體化應(yīng)用中存在的主要問題 現(xiàn)階段,煤礦機(jī)電一體化應(yīng)用依舊存在諸多問題,且主要表現(xiàn)為：(1)煤礦生產(chǎn)設(shè)備陳舊、老化。在一個全面的煤礦機(jī)電一體化運作系統(tǒng)中,對機(jī)械設(shè)備要求尤為嚴(yán)苛,運用的工藝技術(shù)也必須較為先進(jìn)。因而,要達(dá)成煤礦機(jī)電一體化操作,陳舊、老化的煤礦生產(chǎn)設(shè)備必須要更換成新的設(shè)備。然而,對于現(xiàn)階段大部分煤礦企業(yè)而言,大多數(shù)設(shè)備難以與技術(shù)保持同步更新,進(jìn)而對機(jī)電一體化管理造成不利影響。(2)管理人員專業(yè)素質(zhì)偏低。在煤礦機(jī)電一體化應(yīng)用過程中,管理人員專業(yè)素質(zhì)至關(guān)重要,倘若管理操作不當(dāng),機(jī)電一體化設(shè)備便難以有效發(fā)揮自身作用,進(jìn)而難以達(dá)到預(yù)期目標(biāo)。

2 煤礦綜合機(jī)械化開采下機(jī)電一體化的實踐應(yīng)用與建議

2.1 走向長壁采煤法 對于地質(zhì)條件良好、煤炭儲量較大同時煤層分布較為理想的情況下,一般采用走向長壁采煤法,例如一些小型煤礦企業(yè)采用的長壁留煤柱的開采方式,主要特征就是對工作面的長壁布置和長壁推進(jìn),在開采過程中為了控制好頂板穩(wěn)定性,在采空區(qū)預(yù)留煤柱,隨著開采的推進(jìn)保留一定數(shù)量的煤柱,確保階段性開采的安全性和穩(wěn)定性。目前長壁開采技術(shù)結(jié)合了綜采、炮采和普采三種采煤工藝,三種工藝的主要區(qū)別是其機(jī)械化程度,煤礦企業(yè)要根據(jù)煤層的實際情況靈活選擇。其中綜采是機(jī)械化程度最高的采煤技術(shù),幾乎每個采煤環(huán)節(jié)都通過機(jī)械化設(shè)備來完成,如煤礦開采、煤炭運輸以及支護(hù)等,綜采方式的開采效率要高于另外兩種；普采是機(jī)械化程度相對較高的開采技術(shù),適用于地質(zhì)條件復(fù)雜、煤層儲量不大的環(huán)境中,一般普采的落煤和裝煤、運煤等環(huán)節(jié)使用機(jī)械化設(shè)備來完成；而炮采是機(jī)械化程度較低的開采方式,通過在煤壁上打炮眼的爆破方式來破壞煤層后,實現(xiàn)煤礦開采、裝煤、運煤等環(huán)節(jié)都需要人工完成。

2.2 放頂煤綜合開采 需要注意的是,放煤速度會對工作面實際產(chǎn)量產(chǎn)生直接的影響。對于淺埋深的情況,若選擇放頂煤綜采的方式很難具備增產(chǎn)的潛力。為此,若條件允許且設(shè)備安全可靠,在較深埋深的工作面,對放頂煤綜采技術(shù)的應(yīng)用具有一定的科學(xué)性與合理性。在后期發(fā)展的過程中,放頂煤綜采技術(shù)也將實現(xiàn)全面可持續(xù)地發(fā)展,并且逐步改進(jìn)支架圍巖系統(tǒng)控制,全面優(yōu)化電子機(jī)械自動化&支架位置以及液壓信息自動化等,進(jìn)一步提升綜采技術(shù)水平。

2.3 圍巖控制技術(shù)的應(yīng)用 在靈活運用采場圍巖控制技術(shù)的過程中,能夠確保煤礦開采的安全性、經(jīng)濟(jì)可靠性與高效性。針對國內(nèi)礦山壓力研究的基礎(chǔ)上,深入分析并總結(jié)相應(yīng)的研究成果,融合多樣化方法,特別是現(xiàn)代數(shù)學(xué)力學(xué)與理論分析方法等,加之運用計算機(jī)技術(shù),即可加大研究不同煤層與地質(zhì)條件的力度,全面優(yōu)化采場圍巖控制技術(shù)水平,以達(dá)到煤礦開采活動順利進(jìn)行的目標(biāo)。但仍需注意的是,現(xiàn)階段不同類型開采技術(shù)的應(yīng)用仍存在諸多不足之處,集中表現(xiàn)在開采工藝復(fù)雜且成本投入較高,因而必須要適當(dāng)?shù)丶哟笱芯康牧Χ?對新型材料&工藝與方法進(jìn)行開發(fā),以有效解決存在的問題,提高煤礦開采安全性,實現(xiàn)開采作業(yè)效率的全面提升。

2.4 條帶開采法 條帶開采法是一種保護(hù)性的開采技術(shù),也就是將煤層按照條帶劃分,采一條留一條,這樣能夠保持巖層的穩(wěn)定性,降低采動現(xiàn)象帶來的不利影響,保證地表建筑的穩(wěn)定性。除此之外,條帶開采法對控制地表下沉也有一定的效果。相對于其他開采技術(shù),條帶開采不需要科技含量高的設(shè)備和方法,開采成本較低,但是相應(yīng)的煤炭資源的回收率也不高。

2.5 急傾斜煤層開采 急傾斜煤層開采方式適用于大傾角煤層,在開采的過程中,可能會造成煤塊向下滑落,為了防止滑落的煤塊沖擊到支架及保障作業(yè)人員的人身安全,在工作中一定要做好安全措施。在傾角較大的煤層開采過程中,煤炭可以沿著煤層傾斜的方向滑落運輸,節(jié)省時間,同時降低開采成本。急傾斜煤層開采方式是通過加長工作面長度,但實際上這樣的開采方式比較慢,而且上層煤炭開采后會造成底板巖層移動,破壞下層的巖層,這就需要合理安排煤層開采結(jié)構(gòu)和順序。所以,在具體開采過程中,應(yīng)該根據(jù)不同的地形和巖層來開采。

結(jié)束語

總而言之,機(jī)械自動化對煤礦開采而言是尤為關(guān)鍵的,隨著該項技術(shù)的不斷推廣,煤礦開采效率不斷提高,并使煤礦開采危險系數(shù)得到顯著降低。不過,機(jī)械自動化實踐應(yīng)用中依舊存在一系列問題。因而,煤礦企業(yè)相關(guān)人員務(wù)必要不斷鉆研研究、總結(jié)經(jīng)驗,提高對機(jī)械自動化內(nèi)涵特征的有效認(rèn)識,加強(qiáng)對煤礦機(jī)械自動化應(yīng)用中存在主要問題的深入分析,確保對機(jī)械自動化的科學(xué)合理應(yīng)用,積極促進(jìn)煤炭行業(yè)的有序健康發(fā)展。