華亭煤業(yè)集團有限責(zé)任公司山寨煤礦 甘肅 平?jīng)?744100

1 引言

在目前我國社會快速發(fā)展以及對煤炭資源的需求量在持續(xù)增長的同時,也增加了煤礦企業(yè)的開采規(guī)模和礦井開采深度。而在目前的煤礦開采工作中,厚煤層是重要的組成部分,我國針對厚煤層開采技術(shù)及其配套設(shè)備的研究也在持續(xù)開展,同時也在上述新形勢下對厚煤層開采的研究也更加迫切。而相對于薄煤層來說,厚煤層的地質(zhì)環(huán)境較為復(fù)雜,容易由于安全性、開采技術(shù)以及設(shè)備而影響正常的開采作業(yè)。為了確保厚煤層開采效率以及開采作業(yè)安全,需要對煤礦綜采技術(shù)及其自動化設(shè)備進行應(yīng)用。

2 厚煤層開采中煤礦綜采技術(shù)的應(yīng)用

2．1 頂煤弱化技術(shù) 在厚煤層開采作業(yè)中比較廣泛應(yīng)用的就是放頂煤技術(shù),通過此技術(shù)的應(yīng)用可以實現(xiàn)厚煤層開采中回采率的提升以及材料損耗問題的減少,可以實現(xiàn)全厚開采并降低自然發(fā)火問題的概率,從而提升厚煤層開采量。但是在此技術(shù)的應(yīng)用中也表現(xiàn)出具有較高頂煤冒放性的問題,為此就提出了預(yù)先應(yīng)用頂煤弱化技術(shù)的策略。此技術(shù)的應(yīng)用,需要結(jié)合頂煤技術(shù)的規(guī)律和破壞特點,通過爆破手段來破壞煤炭資源的完整性,改變其頂煤力學(xué)性質(zhì)以及整體結(jié)構(gòu),在有效抵抗外力的同時也實現(xiàn)頂煤整體強度的降低。通過此技術(shù)的應(yīng)用可以實現(xiàn)對頂煤垮冒程度和最后破碎度的有效控制,實現(xiàn)頂板所傳遞頂煤壓力的減少。在此技術(shù)的實際應(yīng)用中,通常在部分頂煤上直接應(yīng)用弱化措施,也就是在頂煤的垮冒特征、最終的破碎度等符合頂煤放出條件的部分頂煤上應(yīng)用此技術(shù),還要在應(yīng)用過程中充分利用山體壓力。

2．2 放頂煤液壓支架技術(shù) 在厚煤層開采作業(yè)中所應(yīng)用的放頂煤液壓支架,其長側(cè)護板、內(nèi)伸縮梁、頂梁結(jié)構(gòu)等比較完善和簡單,通過單鉸接機后可以通過支架和斷面板來實現(xiàn)斷面頂板的完全封閉,因此,通過此技術(shù)的應(yīng)用,可以確保內(nèi)部過煤空間不會隨著采煤高度和頂梁工作狀態(tài)的改變而改變。其中彎曲的支架后掩護梁可以有效抵御外界干擾,實現(xiàn)厚煤層開采效率的提升。

2．3 減沉注漿技術(shù) 由于在厚煤層開采中會由于新的煤層對巖層進行覆蓋而導(dǎo)致垮落冒落帶的出現(xiàn),此問題還會導(dǎo)致在地下煤層中出現(xiàn)下沉的離層帶。在煤礦開采中會不可避免影響煤層地下空間并破壞巖體原有的平衡狀態(tài),這時就需要在巖層移動時做好空間的適當(dāng)補充來阻止巖層向上發(fā)展,防止在煤礦開采中出現(xiàn)地表下沉的問題,所采用的技術(shù)就是減沉注漿技術(shù)。此技術(shù)在厚煤層開采中發(fā)揮良好的支撐壓力的效果,可以實現(xiàn)巖層下沉問題對地表造成危害的降低,實現(xiàn)對煤炭開采中對生態(tài)環(huán)境破壞的減少。此技術(shù)的應(yīng)用中,首先需要在地面上鉆孔之后向其中注入混合漿液,對巖離層的空間高壓進行覆蓋,并對水進行利用來對相關(guān)填充物體進行向離層帶輸送,經(jīng)過脫水和填充物沉淀之后,保證其密實度以及體積滿足支撐效果的要求。

3 厚煤層開采中煤礦自動化裝備的應(yīng)用

針對目前厚煤層開采作業(yè)表現(xiàn)出具有惡劣環(huán)境并具有較低安全程度和開采效率的現(xiàn)狀,需要在改進綜采設(shè)備配套技術(shù)的同時,還要改善設(shè)備的應(yīng)用方法和技巧,實現(xiàn)其操作熟練程度和專業(yè)水平的提升。首先就是要結(jié)合厚煤層實際情況進行合適綜采設(shè)備的選擇。通常針對采煤機需要滿足2．5～5．3m采高的要求來達(dá)到遙控控制的目的,并且將擋煤板安裝在此設(shè)備的上方45°位置。此外,還要結(jié)合情況來對支架頂梁進行延長來達(dá)到采煤機截割深度的要求,避免出現(xiàn)冒頂問題。也要在液壓支架上進行護幫裝置的安裝,并將其高度控制在800mm,或者通過二級護幫的安裝來滿足2．5～3m高度變化的要求。最后還要結(jié)合采煤機來進行刮板輸送機牽引方式和外形的選擇,保證其長度和工作面長度相近來滿足采煤機的輸送能力要求。

4 煤礦綜采自動化技術(shù)的發(fā)展

針對厚煤層的上述特點,在應(yīng)用上述煤礦綜采技術(shù)以及自動化裝備來提升開采效率的同時,隨著煤礦安全生產(chǎn)要求的不斷提高以及綜采技術(shù)的發(fā)展,也逐漸將無人自動化技術(shù)應(yīng)用其中,推動煤礦綜采自動化技術(shù)的發(fā)展。一是三機自動控制。此種自動化技術(shù)在采煤機中的應(yīng)用,主要是應(yīng)用通過自動導(dǎo)航和自主定位系統(tǒng)組成的自動控制系統(tǒng),可以實現(xiàn)采煤機的精確和高速定位。此外,針對液壓支架的電液控制方式來說,也是集中了多種技術(shù)來實現(xiàn)隨機聯(lián)動和自動控制的自動化控制方式。而且目前刮板輸送機也在向新型智能化方向發(fā)展,可以實現(xiàn)自動控制以及自動推移。二是三機共工況檢查與診斷。將自動化技術(shù)應(yīng)用于三機中,實現(xiàn)對其運行工況的自動檢測和故障診斷,可以實現(xiàn)采煤機智能檢測水平的提升,主要是通過自動調(diào)鏈和驅(qū)動裝置的應(yīng)用來檢測工況,同時通過ACTS、CST與工況監(jiān)測的應(yīng)用來推動其向智能方向發(fā)展,起到減少事故概率、降低事故危害以及確保安全運行的作用。三是災(zāi)害預(yù)報。在厚煤層開采中,通過自動檢測和預(yù)報系統(tǒng)的應(yīng)用,也就是通過傳感器來掌控頂?shù)装鍘r層以及煤層的厚度和空間分布,將上述監(jiān)控數(shù)據(jù)向控制中心傳輸,然后進行經(jīng)過軟件分析以及與地質(zhì)信息的結(jié)合來進行判斷和處理,在實現(xiàn)工作面生產(chǎn)效率提升的同時,也減少工作事故的數(shù)量。也就是在綜合監(jiān)測以及綜采和綜掘同時發(fā)展的同時,推動無人自動預(yù)測的應(yīng)用和發(fā)展。四是采煤－環(huán)境系統(tǒng)。通過此模型的應(yīng)用主要是確保厚煤層開采的安全性,也就是通過先進技術(shù)的應(yīng)用來保證無人工作區(qū)間的可靠性和高效性。通過此系統(tǒng)在對周邊環(huán)境和機電設(shè)施的運行情況進行判別的同時,還可以對相應(yīng)的數(shù)據(jù)進行收集來進行預(yù)測、分析和診斷,保證機電設(shè)施始終處于最佳運行狀態(tài)和空間中。

5 結(jié)語

厚煤層開采本身具有較大的難度和安全風(fēng)險,在目前全社會對煤炭資源的需求在不斷增加的同時,也提高了對煤礦生產(chǎn)安全性的要求。為此針對厚煤層的特點,需要對先進的頂煤弱化技術(shù)、放頂煤液壓支架技術(shù)以及減沉注漿技術(shù)進行合理應(yīng)用,并結(jié)合先進的自動化設(shè)備推動自動化技術(shù)與厚煤層綜采技術(shù)的結(jié)合,推動煤礦企業(yè)的快速發(fā)展。