煤礦開采中的巷道布置和采煤工藝研究

秦顯柱 山東省七五生建煤礦

引言：對于煤礦開采過程中大采長工作面來說，其與單一煤礦開采工作面之間還存在一定差異。因此，并不能按照單一模式進行煤礦開采巷道布置，應在原有巷道布置模式中開展底板改造以及瓦斯防治等工作。逐步提升煤礦開采中巷道布置的合理性，以為煤礦開采工作順利開展提供動力支持。

一、煤礦開采中的巷道布置

（一）近距離煤層的巷道布置

在針對巷道進行布置的時候，要保證科學性和合理，這樣不僅有利于為煤礦開采作業(yè)的順利實施打下良好基礎，而且還能夠從根本上促使煤礦開采人員的人身安全可以得到有效保證。在針對煤礦開采過程中的巷道進行布置的時候，要結合實際情況，對近距離煤層的巷道進行科學合理的布置，這樣不僅能夠為工作人員提供良好環(huán)境，讓地下工作者可以吸收到新鮮的空氣，而且還能夠保證煤礦開采工作可以順利開展[1]。

（二）低瓦斯煤層的巷道布置

在針對低瓦斯煤層的巷道進行設置的時候，要保證科學性和合理性，特別是要注重安全性和穩(wěn)定性，這樣能夠最大限度保證煤礦開采工作的安全實施。在針對煤礦開采進行巷道布置的時候，為了保證巷道布置的科學性和合理性，要對特殊的儀器設備進行合理的利用。這樣不僅能夠針對煤礦開采巷道進行有針對性的檢測，而且還能夠針對其中存在的瓦斯含量進行合理的判斷。煤礦開采作業(yè)具有一定的危險性，特別是在針對礦井進行不斷深入挖掘的時候，瓦斯是其中的有害氣體之一[2]。

二、采煤工藝中智能化開采技術的應用

（一）采煤機記憶截割關鍵技術

采煤機記憶割煤技術包括:采煤機精準定位技術、記憶割煤技術、對環(huán)境的安全感知技術等，其中實現(xiàn)采煤機記憶割煤的基礎是采煤機精準定位。采集工作面兩端頭坐標參數(shù)建立三維坐標系，其中：工作面傾向投影設為X軸，沿工作面走向設為Y軸，鉛垂方向設為Z軸?？紤]到在生產(chǎn)過程中，采煤機移動速度最快，因此要建立以采煤機為坐標原點的載體坐標系：第一步要確定采煤機初始位置，第二步采用傾角傳感器來采集機身偏轉角和俯仰角，第三步采用慣性導航推算方法計算采煤機位置和姿態(tài)，從而實現(xiàn)采煤機動態(tài)精準定位。由于綜采放頂煤工作面煤層賦存厚度大，因此煤機采高基本保持不變。通過前期煤機運行過程收集的煤層底板參數(shù)，再結合地質資料來確定采煤機運行在不同位置的下切深度，通過采煤機自動控制系統(tǒng)實現(xiàn)采煤機采高、牽引速度的實時控制。通過紅外感知傳感器感知定位液壓支架頂梁，確保頂梁不被采煤機割到。當工作面地質條件變化較大，原有程序不能較好地控制生產(chǎn)時，通過啟用人工干預的方法，來確保工作面正常推進，如圖1所示。

圖1 采煤機記憶截割技術

（二）液壓支架自動跟機移架關鍵技術

液壓支架自動跟機移架技術使液壓支架、采煤機、刮板輸送機聯(lián)動配合，協(xié)同運行，從而實現(xiàn)采煤工作面智能化。該程序的實現(xiàn)基于對放頂煤開采工藝流程、支架電液控制系統(tǒng)、采煤機實施精準定位等多項技術的整合，并用編程語言表述。液壓支架通過電液控制系統(tǒng)實現(xiàn)升降支架、推移刮板輸送機、伸縮護幫板等動作。通過安設在支架上的紅外位置檢測裝置，實時將采煤機的位置信息傳送至支架控制器，當采煤機運行時，超前采煤機三架開始收支架護幫板，對應采煤機支架實現(xiàn)自動噴霧降塵，滯后采煤機三架位置進行即時移架與護幫操作，隨后再推移刮板輸送機。

（三）智能放頂煤關鍵技術

1.振動法自動放煤。振動法是依據(jù)不同硬度物體相互撞擊產(chǎn)生的振動信號的差異，通過分析和感知振動信號來識別撞擊物，該方法特別適應于開采過程中煤矸硬度差異大的實際情況。依靠振動傳感器，識別煤炭和巖石撞擊液壓支架尾梁發(fā)出的不同振動信號，并對傳感器所采集數(shù)據(jù)進行處理，具體過程為：前端濾波處理與平滑處理；電信號去噪處理；功率譜分析處理；最終依據(jù)功率譜值的差別對放煤過程中的煤炭和巖石進行識別。由于現(xiàn)場安設多傳感器，需采用信息融合算法對采集信號數(shù)據(jù)綜合解析處理，然后將處理后的數(shù)據(jù)生成信號指令發(fā)送至液壓支架控制器，從而使放煤口適時關閉，實現(xiàn)支架智能放煤?，F(xiàn)場具體操作為:將煤矸識別傳感器安裝在綜放工作面液壓支架的尾梁下，通過連接器與支架控制器進行連接，進行數(shù)據(jù)交換。在放煤過程中，煤矸識別傳感器開始采集煤矸放落過程中煤矸撞擊尾梁的振動信號，并將振動信號進行煤矸放落自動識別，識別完成后將識別結果實時傳輸給支架控制器。當矸石放落滿足系統(tǒng)設置的煤矸放落閾值時，由支架控制器執(zhí)行關閉放煤口的動作，實現(xiàn)自動放煤。

2.記憶模式自動放煤?；诂F(xiàn)實工作面地質條件較穩(wěn)定，每刀煤生產(chǎn)工藝變化不大，放頂煤是個單調重復工作，利用記憶功能將放煤操作人員對支架的控制過程記憶下來，在后續(xù)的放煤過程中，可以實現(xiàn)記憶放煤?，F(xiàn)場具體操作為:支架安設自動放煤控制器，控制器具備采集人工操作信息功能，通過先行人工示范，控制器將現(xiàn)場操作人員操作支架的工序和時序進行記憶存儲，然后經(jīng)數(shù)據(jù)處理后形成一套自動放煤程序，從而實現(xiàn)自動放煤。

結束語：由于煤礦開采作業(yè)在具體實施過程中具有一定的危險性，所以在針對巷道進行布置的時候，要保證布置的合理性和科學性。這樣不僅能夠為井下作業(yè)人員提供良好的作業(yè)環(huán)境，而且還能夠為工作人員的人身安全提供保障。