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无人机械化掘进采煤工艺初探

2018/2/9    来源:互联网    作者:高恒      
关键字:巷道掘进  无人化  机械化  采煤工艺  
通过对常规掘进采煤工艺及方法的分析,针对多种复杂顶板条件的煤层地质特点采用不同的掘进工艺进行分析,提出了无人机械化巷道掘进采煤的工艺与技术要点,为煤矿实现现代化、无人化提供参考。

    引言

    随着煤矿自动化、机械化的快速发展,自动化、智能化的采煤方法和采煤工艺成为高产高效矿井建设的核心。以现有煤矿安全生产事故分析,主要发生在煤矿巷道掘进过程中,由于地质条件复杂,对规划的巷道内部了解不全面,容易发生透水、瓦斯突出等安全事故。如果能够将无人机械化的采煤方法与工艺应用于煤矿巷道掘进,将对矿井和工作人员的安全生产起到重要的推动作用。

    1 巷道掘进工艺

    煤矿巷道掘进方法是否合理,事关煤矿的安全、高效的生产,决定了煤矿的经济效益和社会效益。同时对能源的合理利用有着重要意义。目前广泛应用在煤矿巷道掘进配套设备。

    主要掘进配套设备包括掘进机,主要为悬臂式,摇臂可左右摆动上下俯仰,从面对巷道掘进截面上的煤层与岩石进行掘进。锚杆钻机用来给掘进后的巷道进行安全支护,现在比较先进的是将机载锚杆钻机及锚杆钻机安装在掘进上,动力源由掘进机提供,从而节省空间,实现掘进与打锚杆一体化。转载机一般为桥式转载机,通过一端与掘进机联接,另一端与皮带联接,实现掘进后的煤与岩石转到皮带机上,最后由皮带机把物料输送出巷道。

    2 无人化采煤技术概况

    以人为本,安全是煤矿井下作业的重中之重,煤矿井下开采安全风险较大,未知风险较低高,应保证所选采煤方法和采煤工艺的各个工序符合相关规章制度。特别是高瓦斯矿井,更应该制定更加完善合理的采煤工艺,减少灾害的发生,所以在特殊场合,满足生产工艺要求的前提下,应减少人员的配备。通过以上分析,煤矿井下实现无人化采煤从安全方面考虑是很有必要的。

    为更加详细地介绍煤矿巷道掘进工作面无人化的实现方法,通过调研常规掘进采煤方法,以及对以上方法进行的分析总结,得到以下无人化掘进采煤的工艺流程,具体如图1所示。

    1

    图1 无人机械化采煤工艺流程

    1)掘进机。悬臂式掘进机是煤矿巷道掘进作业的主要设备,掘进机的工作性能对提高掘进效率起着极其重要的作用。掘进机主要通过倾角传感器、煤岩识别系统实现悬壁与截割头的摆动以及俯仰动作的智能化,同时可通过安装倾角传感器监测煤层顶板倾角变化,从而对掘进机的悬臂进行适当补偿,避免因煤层顶板的变化而出现超挖或欠挖的问题,造成能源的浪费。同时,在掘进机截割头装有煤岩识别装置,主要通过射线探测,从而控制掘进机的动作。

    2)转载机。转载机主要承担煤从掘进机向皮带机传递的任务,具有减速器、链轮等设备,需要对温度等关键参数进行监测与控制。

    3)皮带机。皮带机主要担负巷道运煤的任务,由胶带、托辊和滚筒组成,由于皮带机的皮带较长,当负载不均匀等原因出现时,会造成皮带跑偏,所以需要安装位移传感器监测皮带位置,当出现皮带跑偏时,通过控制托辊实现纠偏,同时可安装张力传感器,对皮带进行张力检测随时调整皮带的张紧程度。

    4)锚杆钻机。锚杆钻机是煤矿巷道锚杆支护工作中的重要设备。在改善支护效果、降低支护成本及支护作业效率方面具有突出的作用。现有的锚杆机一般为气动式,实现自动化、无人化需要对气缸进行控制,同时应对锚杆机的位置及气缸的气压大小通过编写PLC程序进行控制,主要通过与掘进机实现无缝联接,掘进与锚固同时进行提高工作效率。

    3 无人化巷道掘进利弊分析

    1)优势。无人化巷道掘进采煤,最为有利的方面是减小作业面工作人员的配备,大大的节约了人力成本,从而节约吨煤成本;安全系数的提高,由于巷道掘进现场无法预计的危险无处不在,人为原因造成的生产事故也时有发生,所以对煤矿巷道掘进采用自动化与无人化,会减少人为原因产生的事故,可减小对人员与设备的带来危害,从而降低吨煤伤亡率。

    2)弊端。煤矿巷道无人化掘进,会增加相关配套设备成本,高精度传感器以及监控设备,价格不菲,同时对操作人员的知识及技能要求较高,由于电器部件的自身特性,当出现问题时故障不易排除。

    4 结语

    随着煤矿机械化、自动化和智能化及各种传感器技术的快速发展,使得无人机械化巷道掘进工艺应用于煤矿巷道掘进开采成为可能。目前,煤矿巷道掘进的无人化仅仅停留在技术层面,还应在自动化、智能化和少人化充分发展的基础上,推进煤矿巷道掘进无人化的开采工作。

责任编辑:张纯子
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