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1薄煤層開采歷史

我國煤炭的開采已有很久的歷史，我國各個煤礦的薄煤層的開采都相對較晚，主要經歷了以下發展階段：以炮采工藝為主開采薄煤層始于20世紀50年代；60年代廣泛應用深截煤機掏槽，爆破落煤技術；到20世紀70年代，隨著鋼絲繩牽引刨煤機、全液壓驅動刨煤機和刮斗刨煤機等不同類型的刨煤機的研制成功，薄煤層機組得到大力發展；BM-100型薄煤層滾筒采煤機研制成功于1974年。天府礦務局和徐州礦務局在20世紀90年代分別從俄羅斯和烏克蘭引進了螺旋鉆采煤機，新汶礦業集團在2003年引進了2臺三鉆頭的螺旋鉆采煤機。此時，我國各煤礦的薄煤層、極薄煤層的煤炭得到了有效開采，打破了部分薄煤層利用傳統采煤工藝不能開采的僵局。

2薄煤層開采的特點

2.1薄煤層采煤的工藝特點

由于采煤機開采薄煤層時，采高較低，這種情況下，采煤機機身要足夠低，另外就是采煤機必需有不應低于100～200kW足夠的功率；過煤和過機空間高度要足夠；為適應煤層變化，機身應盡可能短；盡可能不用人工在工作面開切口進刀采煤；采煤機的結構應簡單可靠，以便于安裝維護。為滿足這些要求，薄煤層采煤機分為爬底板式和騎輸送機式兩類。爬底板式采煤機機面高度低，機身位于滾筒開出的機道內。對于厚度大于0.18～0.19m的煤層要用騎輸送機式采煤機開采，這種采煤機由輸送機機槽支承和導向。兩種采煤機在采高相同時，爬底板式采煤機過煤空間高，工作面過風斷面大、工作安全，還可增大電機功率，生產能力較大，可用于開采0.16～0.18m的煤層。

2.2薄煤層自動化開采的兩種技術途徑

2.2.1刨煤機綜采機組。刨煤機采煤是一種“淺截深、多循環”的采煤設備，結構簡單、工作可靠，便于維修，對薄煤層開采具有特有的優勢，不僅能達到高產，也能最大限度地保證人身安全。因此，刨煤機是實現薄煤層高產高效的有效途徑。提高刨煤機刨硬煤的能力和提高刨頭調向裝置的靈敏度可提高刨煤機的生產力。提高刨煤機刨硬煤的能力可通過增加刨煤機的裝機功率，提高部分元部件的可靠性來實現。2003年8月，山西焦煤集團馬蘭礦投產了一套全自動刨煤機系統，開始了薄煤層無人工作面開采，最高日產可達6280t。

2.2.2滾筒采煤機機組。目前滾筒采煤機自動化割煤工藝主要有采煤機尾滾筒隨動割煤和采煤機記憶割煤兩種。

3自動化技術的組成

3.1采煤機程序控制自動割煤技術采煤機采用記憶割煤技術，通過示范刀學習，煤機自動記錄工作面內任一位置滾筒高度參數。由采煤機上的搖臂角度傳感器來計算滾筒高度；左右牽引部D齒輪上安裝有速度傳感器，可以自動計算煤機的位置和方向；記憶割煤時，根據記錄的滾筒軌跡，煤機可自動調整滾筒高度并實現自動割煤；記憶割煤時，煤機會在程序預設位置自動停機并調整滾筒高度，需要人工發出換向指令及給定牽引速度；煤機會自動記錄煤機在不同位置煤層的傾角、起伏變化，通過參數設置可以對工作面規律性的變化進行補償。

3.2支架與采煤機聯動技術

支架與采煤機聯動技術的解決途徑：支架通過紅外線接收器接收煤機上紅外線發射器發射的信號確定煤機位置。按照預先設定的程序，支架可自動完成移架和推溜。在工作面兩端頭，可以由程序控制自動完成三角區內支架的動作。每臺支架都有一個獨立控制器，控制器之間可以相互通訊。支架主控計算機，可以監視工作面內每臺支架的傳感器狀態及設置支架參數，并可以進行遠程遙控。

3.3自動化信息通訊技術

自動化信息通訊技術的解決途徑，煤機與JOS、監視器之間通過隨機電纜及光纜通訊。由通訊電纜在支架主控計算機與支架之間、相鄰兩架之間傳輸信號。數據上傳系統，所有信號傳輸至地面調度室，便于遠程控制。

3.4設備狀態監測技術

工作面常見的問題，通過設備傳感器及隨機視頻攝像系統監視設備狀態，并及時調整設備狀態加以解決。由立柱壓力傳感器、自動補壓系統可防止支架未接頂；支架行程傳感器監測拉架或推溜是否到位；支架傾角傳感器可防止支架傾斜；隨機成像系統可監測煤機與支架是否有干涉；JOS、支架主控計算機可診斷煤機、三機、支架故障并排除。

3.5采煤機割煤的遠程干預

通過在煤機上裝一套隨機攝像系統來監視煤機滾筒位置，視頻信號經過隨機光纜傳輸至控制臺的監視器上。煤機信息（滾筒高度、電機電流等）通過隨機電纜傳輸至控制臺JOS（JOY順槽主控計算機）。控制臺設置遠控遙控器，遙控信號經過隨機光纜將傳輸至于煤機，自動化操作人員根據視頻監視器和JOS提供的工作面及設備信息實現對煤機的遠程遙控。

4開采自動化存在的問題

（1）由于礦井下條件局限，隨機攝像系統成像清晰度不高，須進一步研究提高攝像系統的清晰度；

（2）割煤時震動大，采煤機上安裝的電氣元件較易損壞；

（3）需要進一步提高各類傳感器的可靠性及精度；

（4）提高設備的穩定性，減少維修；

（5）自動化割煤在煤層賦存條件復雜的條件下如何使用值得進一步研究；

（6）操作及維護人員的技術水平需要進一步提高。

5結語

煤炭實現自動化開采是未來的發展方向，自動化開采可以降低勞動強度，提高工人安全系數，達到安全生產，提高資源回收率，延長礦井服務年限，提高煤礦工效和經濟效益。我國煤炭開采年代久遠，很多中厚煤層已經開采，現在亟需開采薄煤層及極薄煤層，研究和推行薄煤層的自動化開采技術至關重要。因此，薄煤層自動化開采技術在煤炭開采工作中起到十分重要的作用。

作者:李猛運李同卓劉平單位:河南理工大學河南南車重型裝備有限公司