煤礦采煤綜合機(jī)械化采煤工藝分析

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摘要:煤礦資源是珍貴的不可再生資源，在世界經(jīng)濟(jì)發(fā)展過程中占重要地位，中國正處于發(fā)展中階段，也處于重要的轉(zhuǎn)型階段，處理好資源與環(huán)境與經(jīng)濟(jì)發(fā)展的關(guān)系是重中之重。綜合機(jī)械化采煤工藝可以帶動煤炭上中下游產(chǎn)業(yè)快速聯(lián)動發(fā)展，減少資源浪費(fèi)和環(huán)境污染現(xiàn)象的發(fā)生。近年來，國家更加重視煤炭開采技術(shù)，積極運(yùn)用綜合機(jī)械化采煤工藝煤炭已是大勢所趨。機(jī)械化采煤工藝的大量應(yīng)用提高了煤炭開采效率，同時(shí)也增加了煤炭效益。故而，探究采煤工藝與綜合機(jī)械化開采技術(shù)的應(yīng)用具有現(xiàn)實(shí)意義與指導(dǎo)作用。

關(guān)鍵詞:煤礦開采;綜合化機(jī)械;采煤工藝

我國現(xiàn)階段不僅在大力發(fā)展經(jīng)濟(jì)，同時(shí)也十分重視環(huán)境保護(hù)工作。近年來，我國注重企業(yè)改革，在不斷淘汰落后高耗能產(chǎn)業(yè)并發(fā)展先進(jìn)新能源產(chǎn)業(yè)。在這樣的發(fā)展形式下，煤炭作為重要的能源資源，作為國民發(fā)展的命脈，不僅國有企業(yè)要積極改革，民營企業(yè)和外資企業(yè)也必須轉(zhuǎn)型升級才能生存。故而，我們應(yīng)積極采用綜合機(jī)械化采煤工藝，同時(shí)應(yīng)對其有更全面、多樣化的認(rèn)知。

一、綜合機(jī)械化煤礦采煤現(xiàn)狀

從現(xiàn)今我國采煤機(jī)的使用情況著手，若結(jié)合目前采煤機(jī)械化運(yùn)用的成套設(shè)備的綜合技術(shù)特征來看，我們可將煤層厚度歸納為0.65-1.30米、1.10-2.40米、1.70-2.60米、2.00-3.20米、2.50-4.40米這五段區(qū)間。從目前形式來看，我國在采煤技術(shù)方面已有一定成效，但是，為了滿足市場不同需求，同時(shí)也為了能夠在煤礦開采市場中占據(jù)優(yōu)勢地位就需要煤炭企業(yè)不斷更新完善煤礦開采技術(shù)。煤礦開采技術(shù)的發(fā)展需要相關(guān)人員具備創(chuàng)新的意識與能力，只有這樣才能實(shí)現(xiàn)煤礦開采的長遠(yuǎn)良性發(fā)展?，F(xiàn)在比較突出的問題在于煤礦開采運(yùn)用機(jī)械化的程度比較弱，這主要是由于未曾合理運(yùn)用先進(jìn)技術(shù)以及設(shè)備，進(jìn)而最終導(dǎo)致在煤礦開采過程中無法實(shí)現(xiàn)機(jī)械化的管理以及操作。倘若僅僅通過人力完成煤炭開采及管理工作，這對于煤炭企業(yè)而言成本將是較高的，同時(shí)工作效率也與運(yùn)用綜合機(jī)械化開采工藝的差距較大，人力開采煤礦的方式目前已無法滿足社會市場發(fā)展需求。因而就需要相關(guān)企業(yè)對煤礦開采技術(shù)進(jìn)行研究考慮，提高自身技術(shù)水平，從而能夠?qū)崿F(xiàn)企業(yè)長遠(yuǎn)健康運(yùn)行。

二、運(yùn)用綜合機(jī)械化開采工藝的目的

（一）優(yōu)化產(chǎn)能結(jié)構(gòu)煤炭產(chǎn)業(yè)具有高污染、高耗能、轉(zhuǎn)型困難的特點(diǎn)，但倘若企業(yè)要想長久發(fā)展下去，便要及時(shí)進(jìn)行轉(zhuǎn)型升級，優(yōu)化產(chǎn)能機(jī)構(gòu)。綜合機(jī)械化開采工藝能夠最大限度地開采煤炭資源，降低開采成本，進(jìn)而提高開采效益以及經(jīng)濟(jì)效益。我們可以重點(diǎn)發(fā)展開采區(qū)，處理好開采區(qū)邊緣范圍，以技術(shù)作為主力，使污染范圍達(dá)到可控，在煤炭資源開采區(qū)范圍外種植農(nóng)產(chǎn)品或者植被，在廢棄的煤坑中挖成魚塘，人工養(yǎng)殖淡水魚。如此一來，即能夠發(fā)展農(nóng)業(yè)和養(yǎng)殖業(yè)，同時(shí)還可以最大限度地利用土地資源。

（二）提高效率和安全生產(chǎn)煤炭在鋼鐵、化工以及發(fā)電等領(lǐng)域中有著舉足輕重的地位，在絕大多數(shù)領(lǐng)域，煤炭都會污染環(huán)境，且開采過程較為艱辛，因此，我們應(yīng)加快推動綜合機(jī)械化開采工藝的運(yùn)用，在科技的加持下從根本上提高開采效益，保障職工生命安全。綜合機(jī)械化煤礦開采工藝便順應(yīng)了該需求，以云南宏發(fā)煤礦為例，該民營企業(yè)為礦區(qū)科技轉(zhuǎn)型投入大量資金，效果可見一般，第一，對礦道運(yùn)輸系統(tǒng)進(jìn)行改善，使運(yùn)輸進(jìn)出速度至少提高1.5小時(shí)，第二，積極運(yùn)用綜合機(jī)械化煤礦開采工藝實(shí)現(xiàn)了礦井上下通訊系統(tǒng)有線和無線網(wǎng)全覆蓋，在安全開采上下足了功夫。

三、綜合機(jī)械化采煤工藝運(yùn)用的技術(shù)

（一）采用數(shù)字化技術(shù)數(shù)字化發(fā)展是未來工業(yè)發(fā)展的大方向，是工業(yè)4.0實(shí)現(xiàn)的基礎(chǔ)，綜合機(jī)械化開采工藝采用數(shù)字化技術(shù)，進(jìn)行分析和控制，采用現(xiàn)場視頻監(jiān)控技術(shù)和現(xiàn)場環(huán)境監(jiān)測技術(shù)能夠?qū)崟r(shí)、實(shí)地探測和反映開采情況，及時(shí)對相應(yīng)地點(diǎn)狀況突發(fā)狀況進(jìn)行指令。例如，機(jī)器通過數(shù)字化分析監(jiān)測出開采區(qū)將會有地震或者洪水，此時(shí)便要及時(shí)將工作人員和工作機(jī)器撤到安全區(qū)域，減少損失。同時(shí)，采用大數(shù)據(jù)分析技術(shù)，可以精準(zhǔn)開采煤炭資源，對煤礦區(qū)進(jìn)行邊緣劃分，對非煤礦的地區(qū)進(jìn)行保留，作為農(nóng)作區(qū)或者居住區(qū)，只開發(fā)煤炭區(qū)域，這樣不但減少了資源浪費(fèi)，而且這也一定程度上保護(hù)了環(huán)境，有利于可持續(xù)發(fā)展，符合智慧煤礦建設(shè)的訴求。

（二）采用自動化技術(shù)自動化發(fā)展是能源企業(yè)升級進(jìn)步的表現(xiàn)，因?yàn)樗碇髽I(yè)的發(fā)展高度，當(dāng)然，這也是國家科技水平發(fā)展的表現(xiàn)，自動化的外在表現(xiàn)是機(jī)器工作，越是在重工業(yè)去越是有更大作用，煤炭資源大多來自于山區(qū)，煤炭開采中，會遇到各種不同的地質(zhì)狀況，也面臨著不同的地質(zhì)氣象災(zāi)害，以中國山西大同為例，泥石流和山體滑坡造成的災(zāi)害非常嚴(yán)重，有時(shí)會造成人員傷亡。自動化技術(shù)可以很好地改善這種情況，對于危險(xiǎn)地質(zhì)區(qū)可以使用機(jī)器來完成，創(chuàng)造適合作業(yè)的機(jī)器去完成以前只能人來完成的操作，可以大大減少工人傷亡，保障人身安全。近兩年5G技術(shù)取得重大突破，幾百米深度的礦區(qū)也可以通過遠(yuǎn)程操控，使機(jī)器進(jìn)行作業(yè)。

（三）運(yùn)用3S技術(shù)3S（圖1所示）簡單來說既是遙感技術(shù)、地理信息技術(shù)、全球定位技術(shù)，他們是中國先進(jìn)科技的代表，是20世紀(jì)以來偉大的科技成就，他們可以快速的傳播和分析信息，在各個(gè)領(lǐng)域都有著重大的用途。同時(shí)，它也是綜合機(jī)械化開采工藝發(fā)展應(yīng)用的一個(gè)側(cè)影。由于采礦區(qū)情況較為復(fù)雜，其周邊環(huán)境大多為高山河流，傳播信號較容易受到阻隔，且有些危險(xiǎn)點(diǎn)和爆破點(diǎn)難以定位。此時(shí)3S系統(tǒng)便可以發(fā)揮較大作用。遙感技術(shù)能夠依據(jù)衛(wèi)星顯示圖像及時(shí)預(yù)測危險(xiǎn)，進(jìn)而推斷出相同階段較為安全的區(qū)域，以便于在遇到危險(xiǎn)的時(shí)候能夠快速逃離，地理信息系統(tǒng)可以分析地表圖層，在不同的地表和深度使用不同的器械，減輕器械損壞程度，節(jié)省開采成本，全球定位系統(tǒng)應(yīng)用最廣，在礦區(qū)可以局部定位，一旦礦區(qū)發(fā)生安全事故，可以快速采取措施，最大限度保障工人的生命。

（四）煤礦勘探技術(shù)的合理應(yīng)用煤礦的勘探技術(shù)是煤礦企業(yè)在開采過程中運(yùn)用的一項(xiàng)基本技術(shù)，同時(shí)這項(xiàng)技術(shù)也能夠預(yù)測出煤礦開采的效果，這對于煤礦開采前景的有效評估起到至關(guān)重要的作用。相關(guān)專業(yè)的勘探人員應(yīng)具備各種開采經(jīng)驗(yàn)，同時(shí)，勘探人員的專業(yè)技術(shù)應(yīng)處于較高狀態(tài)。為此，勘探人員便需要對開采的煤礦所在地進(jìn)行研究及分析，明確勘探所在地的地質(zhì)狀況是否符合煤礦開采要求。通過不同的地質(zhì)狀況依據(jù)以往開采技術(shù)進(jìn)行相應(yīng)改進(jìn)完善，從而能夠有針對性的運(yùn)用綜合機(jī)械化開采工藝。相關(guān)專業(yè)人員應(yīng)當(dāng)將自身技術(shù)能力同現(xiàn)實(shí)需求相結(jié)合，進(jìn)而以更高的水平發(fā)揮出綜合機(jī)械化開采技術(shù)的優(yōu)勢，使得煤礦開采結(jié)果更加合理。

（五）應(yīng)用井下鉆探技術(shù)我國在煤礦鉆井勘探技術(shù)方面進(jìn)行長期的研究分析，并且也取得了一定的研究成果。與此同時(shí)，在其他領(lǐng)域?qū)Φ刭|(zhì)的勘探也已不再滿足于表面工作，反而更加注重煤礦在開采過程當(dāng)中的安全問題?，F(xiàn)階段，國家為了能夠高效率的開采煤礦，正通過一系列政策鼓勵(lì)專業(yè)人士進(jìn)行煤礦開采方面的研究?；谀壳艾F(xiàn)代化開采煤礦的大環(huán)境下，履帶自行式全液壓鉆機(jī)（圖2所示）也正在逐漸的投入到市場當(dāng)中，并且也符合人們對煤礦開采的期望。這項(xiàng)新技術(shù)的投入應(yīng)用也為我國煤礦開采行業(yè)持續(xù)發(fā)展提供了一項(xiàng)技術(shù)支持。

四、綜合機(jī)械化開采工藝未來發(fā)展方向

（一）完善傳統(tǒng)采煤方式，實(shí)現(xiàn)集約化生產(chǎn)目前，我國煤礦的分布并不是相對集中的，它們都比較分散?；谶@個(gè)狀況就需要能夠集約化進(jìn)行煤礦開采。例如，倘若地理環(huán)境等其他因素符合開采條件便能夠?qū)崿F(xiàn)一對一開采。然而，當(dāng)各種客觀環(huán)境均相對復(fù)雜時(shí)，這種地區(qū)對煤礦開采的技術(shù)要求較高，可以通過多個(gè)井進(jìn)行生產(chǎn)、一個(gè)井出煤礦，這種方式能夠最大程度提升開采效率，同時(shí)，整個(gè)煤礦開采環(huán)節(jié)也將更加簡單便捷，這也符合未來煤礦開采發(fā)展的實(shí)際需要。

（二）更新煤礦開采設(shè)備，實(shí)現(xiàn)高效配合勘探作業(yè)綜合機(jī)械化煤礦開采工藝在未來發(fā)展中將會摒棄人力操作及管理，同時(shí)將逐漸實(shí)現(xiàn)自動控制、機(jī)械化運(yùn)用程度提高、電氣也能夠?qū)崿F(xiàn)一體化設(shè)計(jì)與運(yùn)用。新型煤礦開采設(shè)備會逐漸使采掘、運(yùn)輸技術(shù)實(shí)現(xiàn)一體化，提升相關(guān)機(jī)械設(shè)備的性能。對煤礦開采的機(jī)械設(shè)備進(jìn)行更新完善，優(yōu)化相關(guān)的組合設(shè)備，從而能夠?qū)崿F(xiàn)煤礦開采效率的提升，這對于現(xiàn)場的工人安全問題也提供了保障。

（三）引進(jìn)數(shù)控管理，實(shí)現(xiàn)“網(wǎng)絡(luò)”帶動傳統(tǒng)煤礦業(yè)發(fā)展隨著現(xiàn)代化進(jìn)程的推進(jìn)，信息化社會會發(fā)展將更加迅猛，相關(guān)煤礦開采設(shè)備將與計(jì)算機(jī)等設(shè)備的聯(lián)系更加緊密。我們可以運(yùn)用智能化手段、信息化技術(shù)以及網(wǎng)絡(luò)化等方式，對相關(guān)的設(shè)備實(shí)現(xiàn)數(shù)字控制管理。這種高科技設(shè)備不僅能夠分析出煤礦開采的各種條件是否符合開采要求，同時(shí)也能夠使開采過程中的操作更加的簡便。這種數(shù)控設(shè)備的開發(fā)研究能夠大大的提高管理的效率，同時(shí)運(yùn)用互聯(lián)網(wǎng)也能夠?qū)崿F(xiàn)無形的管理和控制工作。

（四）中國現(xiàn)代化發(fā)展的帶動隨著5G時(shí)代的發(fā)展，工業(yè)發(fā)展的信息化水平將大大提升，5G下礦井已有實(shí)例。從總體上看，綜合機(jī)械化煤礦開采工藝是目前較為先進(jìn)的模式采礦技術(shù)，未來綜合機(jī)械化煤礦的建設(shè)水平以及普及范圍將會進(jìn)一步擴(kuò)大。同時(shí)，在綜合機(jī)械化煤礦開采工藝的建設(shè)中還將有許多新技術(shù)展露鋒芒，例如，北斗導(dǎo)航系統(tǒng)，它通過接入互聯(lián)網(wǎng)能夠?qū)崿F(xiàn)精準(zhǔn)定位。綜合機(jī)械化開采技術(shù)與智能化是緊密相聯(lián)的，大數(shù)據(jù)和人工智能的發(fā)展和在開采煤礦中的運(yùn)用將推動綜合機(jī)械化開采工藝朝數(shù)字化、自動化的方向發(fā)展，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程控制管理、遠(yuǎn)程指揮診斷、無人駕駛以及智能開采的目的。

五、結(jié)語

運(yùn)用綜合機(jī)械化煤礦開采技術(shù)的主要目的是高效率開采煤礦，并應(yīng)在運(yùn)用過程中為了保障安全而進(jìn)行更新完善。在現(xiàn)階段中，我國煤礦資源匱乏，這便更需要煤礦企業(yè)在開采過程中提升開采效率，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)最大效率的資源利用。煤礦企業(yè)為了順應(yīng)時(shí)展要求，應(yīng)當(dāng)不斷更新與完善自身技術(shù)，通過運(yùn)用采煤自動化技術(shù)在實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)效益的同時(shí)提升社會效益。

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作者：陳勝 單位：兗礦集團(tuán)東灘煤礦安監(jiān)處