煤礦智能化開采技術(shù)研究現(xiàn)狀及展望

顧宏濤

摘 要：目前，我國的經(jīng)濟(jì)在迅猛發(fā)展，社會在不斷進(jìn)步，煤炭在我國的能源結(jié)構(gòu)中占有重要地位，對煤礦產(chǎn)業(yè)的開發(fā)與利用，更有效地推動了經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，煤炭作為我國的基礎(chǔ)能源之一，也在促進(jìn)著其他行業(yè)的繁榮。經(jīng)濟(jì)全球化的背景下，對煤礦的開采和煤炭的質(zhì)量制定了更高標(biāo)準(zhǔn)，基于此，文章闡述了在煤礦開采中存在的安全管理問題，就解決對策進(jìn)行重點(diǎn)探究，以期為煤礦產(chǎn)業(yè)的穩(wěn)定發(fā)展提供可行性的參考建議。

關(guān)鍵詞：煤礦;智能化開采技術(shù);現(xiàn)狀

引言

中國煤礦大多數(shù)是通過井工開采完成的，在開采過程中容易發(fā)生各種安全事故，這是由當(dāng)前煤礦開采的技術(shù)條件決定的。煤礦安全事故的發(fā)生不僅給煤礦企業(yè)帶來了重大的經(jīng)濟(jì)損失，還威脅到煤礦工人的生命安全。雖然中國已經(jīng)開始發(fā)展智能化開采工作面，但也只是處于起步階段，很多礦井還未達(dá)到智能化開采的條件。在相當(dāng)長一段時(shí)間內(nèi)，中國煤礦開采還需要大量的工人參與。因此，預(yù)防煤礦安全事故的發(fā)生具有重要意義。通過對大量事故的統(tǒng)計(jì)發(fā)現(xiàn)，工作面發(fā)生事故的概率要遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于巷道中發(fā)生事故的概率。本文圍繞煤礦開采技術(shù)中存在的安全隱患以及采煤過程中的安全管理展開論述。

1煤礦智能化開采技術(shù)研究現(xiàn)狀

1.1對煤層地質(zhì)條件的適應(yīng)性較差

雖然綜采技術(shù)有巨大的優(yōu)勢，但其最大的缺點(diǎn)是對煤層賦存地質(zhì)條件的適應(yīng)性較差，也就是不能適用于所有條件下煤層的開采。因?yàn)榫C采過程中采用了液壓支架，設(shè)備的整體性比較強(qiáng)。當(dāng)煤層傾角較大時(shí)，采用綜采技術(shù)進(jìn)行煤層開采時(shí)，液壓支架很難保持平衡，開采時(shí)容易遺留大量的邊角煤，不僅會導(dǎo)致煤炭資源的采出率降低，還會導(dǎo)致某些情況下發(fā)生沖擊地壓。煤層賦存地質(zhì)條件主要包括煤層的走向、傾角、厚度和構(gòu)造等。

1.2安全意識薄弱

在實(shí)際的煤礦開采過程中，部分管理人員安全意識薄弱，缺少相關(guān)的安全管理經(jīng)驗(yàn)，無法對施工人員進(jìn)行有效地管理和監(jiān)督，因?yàn)樽陨砟芰σ约皩I(yè)技能的短缺，導(dǎo)致無法正確處理煤礦開采生產(chǎn)的經(jīng)濟(jì)效益與質(zhì)量安全的關(guān)系，管理人員經(jīng)常注重經(jīng)濟(jì)效益，忽視安全管理，上行下效，施工人員對安全管理方面也不夠重視，為今后的質(zhì)量安全埋下隱患。因?yàn)榘踩庾R的薄弱，對安全管理工作不重視，更加忽視了對施工人員的安全教育培訓(xùn)，培訓(xùn)工作趨于形式化，無法真正實(shí)現(xiàn)安全管理教育的最終意義。

1.3煤層瓦斯隱患

瓦斯被稱為煤礦開采的第一殺手，這是因?yàn)槊旱V井下巷道中的瓦斯達(dá)到一定的濃度會發(fā)生瓦斯爆炸。煤礦瓦斯防治工作是煤礦工作的重中之重，必須得到足夠的重視。雖然煤礦都采取了一些瓦斯防治措施，但煤礦瓦斯事故還是有可能發(fā)生的。一方面，由于煤礦瓦斯突出的機(jī)理尚不明確，很難從根源上防治瓦斯突出;另一方面，由于煤礦局部通風(fēng)可能不暢，一些地區(qū)會出現(xiàn)瓦斯聚集的情況。此外，煤層中的瓦斯大部分處于吸附狀態(tài)，在開采煤層時(shí)會大量溢出，造成巷道中的瓦斯超限。在開采煤層時(shí)，不可能將其一次性完全采出，這就會導(dǎo)致采礦區(qū)中有大量的遺煤。由于采空區(qū)很難真正實(shí)現(xiàn)密閉，使得采空區(qū)中的遺煤在空氣的作用下被氧化，產(chǎn)生大量的有毒有害氣體。這些氣體會隨著風(fēng)流進(jìn)入巷道中，導(dǎo)致巷道中的瓦斯超限。

2煤礦智能化開采技術(shù)

2.1創(chuàng)新巷道智能化快速掘進(jìn)技術(shù)

在煤礦開采施工過程中，巷道掘進(jìn)環(huán)節(jié)十分重要，直接關(guān)系煤礦生產(chǎn)的最終效果。當(dāng)前在巷道掘進(jìn)施工過程中，所采用的主要是單體錨桿鉆機(jī)，其效率并不高，所需要的施工時(shí)間比較長，而且在工序上具有一定的復(fù)雜性，不具備準(zhǔn)確的定位功能，所使用的掘進(jìn)設(shè)備較為落后，不利于巷道掘進(jìn)工作的長遠(yuǎn)發(fā)展，難以實(shí)現(xiàn)煤礦開采的智能化。為此，應(yīng)創(chuàng)新巷道快速掘進(jìn)技術(shù)，實(shí)施遠(yuǎn)程智能管控平臺技術(shù)，改變傳統(tǒng)的巷道掘進(jìn)技術(shù)模式。可從以下方面著手：第一，應(yīng)用快速支護(hù)及掘支平行作業(yè)技術(shù)。一方面，制定柔性自移臨時(shí)支護(hù)系統(tǒng)，以便自動支護(hù)掘進(jìn)設(shè)備，拓展機(jī)身防護(hù)范圍，簡化掘進(jìn)支護(hù)工序，使之分散的生產(chǎn)工序統(tǒng)一，以便快速進(jìn)行生產(chǎn)作業(yè)。另一方面，可利用現(xiàn)代智能化技術(shù)，研發(fā)錨桿支護(hù)機(jī)器人，利用聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、自動鋪網(wǎng)技術(shù)，實(shí)現(xiàn)支護(hù)工作的智能發(fā)展，代替人工作業(yè)，節(jié)約人力成本，提高其施工安全性。第二，創(chuàng)新自主導(dǎo)航與自主連續(xù)截割技術(shù)，加強(qiáng)對煤巖硬度的研究，掌握截割刀具的力學(xué)特性，研發(fā)全巷道高效自適應(yīng)集料系統(tǒng)技術(shù)。第三，不斷地優(yōu)化智能化掘進(jìn)支護(hù)施工設(shè)備，為掘進(jìn)支護(hù)施工提供重要的工具保障。

2.2巷道智能化快速掘進(jìn)技術(shù)與裝備

進(jìn)行煤礦開采的前提工作就是巷道掘進(jìn)，采掘失調(diào)是最容易發(fā)生的問題，目前，很多煤礦都主要以單體錨桿鉆機(jī)來進(jìn)行煤礦挖掘的支護(hù)工作，但是，這種支護(hù)方式存在許多弊端，如鉆孔效率低、工作復(fù)雜等，這些問題最終導(dǎo)致了鉆機(jī)出現(xiàn)定位困難現(xiàn)象。導(dǎo)致錨桿支護(hù)時(shí)間長，大大延誤了巷道掘進(jìn)的進(jìn)度，同時(shí)，還存在裝備落后、工藝水平不達(dá)標(biāo)等問題，掘、錨兩項(xiàng)工作在有限的巷道空間中出現(xiàn)不協(xié)調(diào)作業(yè)的情況，嚴(yán)重限制了掘進(jìn)工作的效率性。若要從根本處解決這一問題，就要將掘、錨兩項(xiàng)工作維持平衡。

2.3優(yōu)化采煤技術(shù)

煤礦開采環(huán)境的特殊性，使得對煤礦的開采技術(shù)提出了更高的標(biāo)準(zhǔn)，采煤技術(shù)的運(yùn)用在很大程度上受制于地理?xiàng)l件和地質(zhì)因素，只有因地制宜地選擇合適的煤炭開采技術(shù)才能最大程度地優(yōu)化煤炭資源的使用，設(shè)計(jì)科學(xué)的采煤方案，運(yùn)用合理的采煤技術(shù)，促進(jìn)煤礦開采的安全有序進(jìn)行。一方面，在煤礦開采前企業(yè)就應(yīng)對開采礦進(jìn)行實(shí)地考察，根據(jù)實(shí)際情況科學(xué)化合理化地制定開采方案，規(guī)劃機(jī)械設(shè)備的使用進(jìn)程，利用科學(xué)的技術(shù)手段和現(xiàn)代化先進(jìn)的設(shè)備對煤礦進(jìn)行開發(fā)和利用，在煤炭的開采方案設(shè)計(jì)中，確保質(zhì)量安全和完成開采任務(wù)的前提下，更要為煤礦企業(yè)節(jié)約成本。另一方面，要想優(yōu)化煤礦的采煤技術(shù)，應(yīng)加強(qiáng)技術(shù)管理，提高采礦的機(jī)械化水平，煤礦企業(yè)應(yīng)充分利用現(xiàn)代化先進(jìn)的科學(xué)技術(shù)水平和機(jī)械化設(shè)備的便捷性，進(jìn)而更快地完成煤礦開采任務(wù)，提高工人煤礦開采的工作效率，在一定程度上能夠?yàn)槠髽I(yè)減少人力、物力、財(cái)力的支出，節(jié)約了成本的同時(shí)還能提高整個(gè)煤礦開采作業(yè)的效率。此外，政府部門也應(yīng)加大對煤礦企業(yè)的政策扶持和資金支持力度，更好地促進(jìn)煤礦企業(yè)的安全管理工作，加強(qiáng)對現(xiàn)代化技術(shù)水平的運(yùn)用，采用更有利于煤炭開采的技術(shù)手段，促進(jìn)開采效率的不斷提高。

結(jié)語

經(jīng)過多年的發(fā)展，中國煤礦基本已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了綜合機(jī)械化開采。目前，綜采技術(shù)已經(jīng)成為了煤礦開采時(shí)采用的主流開采技術(shù)，其具有生產(chǎn)效率高、安全性較好的特點(diǎn)，在中國大部分礦區(qū)得到了有效應(yīng)用。但是，綜采技術(shù)存在的問題也不容易忽視，主要有對煤層地質(zhì)條件的適應(yīng)性較差、瓦斯釋放的速度加快以及工作面頂板管理難度加大。針對這些問題，應(yīng)該從加強(qiáng)地質(zhì)勘探的實(shí)施管理、加強(qiáng)礦井通風(fēng)管理以及加強(qiáng)工作面頂板管理入手?？碧焦芾淼闹饕獌?nèi)容就是確保勘探能覆蓋整個(gè)工作面，不留死角。為了了解通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)的運(yùn)行狀態(tài)，需要定期進(jìn)行礦井通風(fēng)阻力測定。在開采過程中，頂板管理的內(nèi)容主要有2個(gè)，即注意頂板的完整性和控制頂板的垮落。希望所述內(nèi)容能夠?yàn)橄嚓P(guān)人員進(jìn)行綜采工作面管理提供一些參考。

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