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隨著采煤技術(shù)不斷趨于自動化發(fā)展，越來越多的煤礦企業(yè)開始引入自動化技術(shù)，其中，薄煤層綜采自動化采煤技術(shù)取得了可觀的應(yīng)用效果[1]。在煤炭需求量增加的大背景下，自動化技術(shù)的引入可有效提升采煤的安全性。但就目前而言，薄煤層綜采自動化采煤技術(shù)仍存在各種缺陷，為了更加有效地發(fā)揮出自動化技術(shù)的優(yōu)勢，需要盡快提出策略解決相應(yīng)問題。

1薄煤層開采現(xiàn)狀與問題

作為中國目前煤礦開采發(fā)展的主要方向[2]，薄煤層開采受到了越來越多的關(guān)注。中國前期所采煤炭資源大多來自中厚煤層或厚煤層，薄煤層開采量僅僅占據(jù)很小的比例，因此相應(yīng)采煤技術(shù)不夠成熟。但隨著中國工業(yè)水平的不斷發(fā)展，深層煤炭資源開采殆盡，其存儲量急劇減少。這一大背景的驅(qū)動下，薄煤層開采已成為當(dāng)今采煤發(fā)展的主要發(fā)展方向。但在實際生產(chǎn)過程中，井下條件的限制再加上薄煤層自身的特點(diǎn)，使得煤炭開采迎來了新挑戰(zhàn)，例如：巷道頂板較薄，安全性較低；煤炭截割過程會對圍巖造成破壞，存在一定的安全隱患；采煤機(jī)等設(shè)備極易遭到破壞；攝像系統(tǒng)不清晰等。在該情況下，需要進(jìn)一步改進(jìn)傳感器的通信能力，提升采煤系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定性[3]，加強(qiáng)對機(jī)電設(shè)備的管理維護(hù)工作，在保障安全的前提下，提升生產(chǎn)效率，進(jìn)而提升企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益。

2薄煤層綜采自動化采煤技術(shù)研究

目前主要采用的薄煤層綜采自動化采煤技術(shù)如圖1所示[4]。下面分別對各技術(shù)做出闡述。

2.1支護(hù)技術(shù)

一般來說，煤礦實際開采中采用的是四連桿液壓支架。該種支架在生產(chǎn)過程中具有較高的穩(wěn)定性，但支架體積過大，靈活性較差，使得運(yùn)輸過程難度增大，并不適用于薄煤層開采[5]。因此在薄煤層開采中，應(yīng)當(dāng)結(jié)合實際生產(chǎn)條件對傳統(tǒng)的四連桿液壓支架進(jìn)行改進(jìn)，使它起到支撐油缸的作用，并且需要在油缸兩側(cè)對頂梁和底座進(jìn)行固定，進(jìn)而通過對油缸位置的調(diào)整來控制頂梁的狀態(tài)。此外，增加四連桿液壓支架的支撐負(fù)載能進(jìn)一步提升支架的安全穩(wěn)定性。在實際生產(chǎn)過程中，可利用紅外線的發(fā)射與接收來實現(xiàn)支架自動控制功能，進(jìn)而確認(rèn)采煤機(jī)所處位置。同時，為進(jìn)一步提升采煤機(jī)傳輸信息的能力，可在支架位置處安裝采煤機(jī)輔助攝像頭，在對采煤機(jī)進(jìn)行實時監(jiān)控的同時，有效提升薄煤層的綜采自動化效率。

2.2綜采技術(shù)

調(diào)查結(jié)果表明，由于受到采煤機(jī)體積較大的限制，薄煤層開采過程中會存在工作面橫截面積較大等問題，在一定的采高條件下對液壓支架穩(wěn)定性要求較高。再加上薄煤層開采空間較為狹窄，要想順利開展采煤作業(yè)，首先應(yīng)當(dāng)解決液壓支架的移動和承載問題。具體來說，在薄煤層綜采自動化采煤技術(shù)中，應(yīng)當(dāng)從以下幾點(diǎn)入手進(jìn)行優(yōu)化：采煤機(jī)外觀、截割方式與行進(jìn)方式，而后輔以對液壓支架的維護(hù)來實現(xiàn)巷道支架的自動化移動。此外，利用自動化設(shè)備的多重通信手段，對巷道內(nèi)的煤層信息等各項參數(shù)進(jìn)行反饋，針對性地對采煤機(jī)的防護(hù)支架進(jìn)行控制，完成采煤機(jī)自動化作業(yè)。該方案主要通過自動化的手段來達(dá)到提升防護(hù)支架的承載能力，同時也能保障采煤機(jī)的移動作業(yè)，具有更強(qiáng)的適用性。除此之外，還需要對先進(jìn)的智能監(jiān)測設(shè)備等加以充分利用，不斷地完善其監(jiān)測功能，進(jìn)一步提升采煤機(jī)的自動化水平。

2.3電控自動化技術(shù)

薄煤層綜采自動化電控采煤能克服薄煤層作業(yè)條件限制問題，針對性地解決了采煤機(jī)存在的電源耦合器問題和智能化裝置問題。電控自動化技術(shù)的主要研究目的是解決采煤設(shè)備運(yùn)行過程中的安全性和穩(wěn)定性問題，通過綜采工作面集中控制系統(tǒng)（見圖2）對井下各類機(jī)電設(shè)備的運(yùn)行狀況進(jìn)行實時監(jiān)測[6]，在保證安全的前提下，盡可能使設(shè)備發(fā)揮出最大效果。具體來說，電控自動化技術(shù)實現(xiàn)的關(guān)鍵就是不斷地對井下設(shè)備信息通信方式及效果進(jìn)行優(yōu)化，充分利用計算機(jī)技術(shù)，對紅外傳感器、電源耦合器等設(shè)備及線路進(jìn)行檢修及維護(hù)，消除安全隱患，預(yù)防它出現(xiàn)問題。此外，調(diào)整設(shè)備的安裝調(diào)節(jié)，通過計算機(jī)控制系統(tǒng)完成自動化控制，實現(xiàn)設(shè)備的自動化運(yùn)行。電控自動化技術(shù)的應(yīng)用中還應(yīng)該完成對井下作業(yè)各個環(huán)節(jié)的監(jiān)測，保證各設(shè)備的參數(shù)能穩(wěn)定傳輸，并解決施工條件帶來的限制問題。利用該技術(shù)可以高效實現(xiàn)井下各類信息的自動化采集處理，進(jìn)而保障采煤過程的安全。

2.4采煤機(jī)自動化技術(shù)

要想實現(xiàn)采煤機(jī)在巷道中的順利運(yùn)行，應(yīng)采用體積較小的設(shè)備，并且采取斜切進(jìn)刀的截割方式進(jìn)行采煤。薄煤層綜采中，傳統(tǒng)的采煤設(shè)備沒有通信接口，且自動化程度極低，無法完成對設(shè)備參數(shù)的監(jiān)測與控制。要想進(jìn)一步提升采煤機(jī)設(shè)備的自動化水平，其控制系統(tǒng)最好采用雙向通信的方式，實現(xiàn)對數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確接收及對轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速和牽引速度等控制指令的準(zhǔn)確發(fā)送。在薄煤層綜采過程中，應(yīng)當(dāng)將采煤機(jī)信號設(shè)備、刮板機(jī)信號設(shè)備等與總控制臺相連接，以實現(xiàn)對巷道的全面化、自動化、集中化控制，實現(xiàn)對控制系統(tǒng)的優(yōu)化，以降低投入成本[7]。

2.5采煤機(jī)的遠(yuǎn)程控制

在薄煤層綜采自動化采煤過程中，要使采煤機(jī)遠(yuǎn)程控制得到更好的實現(xiàn)，就應(yīng)該不斷完善其視頻監(jiān)控系統(tǒng)，包括以太網(wǎng)連接、攝像頭像素、控制臺等的優(yōu)化。在各個液壓支架上都安裝視頻監(jiān)控裝置，不僅能夠擴(kuò)大控制臺的作業(yè)環(huán)境監(jiān)控范圍，還能夠使薄煤層的開采效率有所提升。在采煤機(jī)滾筒正前方位置安裝攝像頭，再配以相關(guān)的分析裝置，能夠達(dá)到辨別煤巖的目的，隨后利用局域網(wǎng)將所識別到的信息傳輸至總控制臺顯示屏上顯示出來。利用組態(tài)軟件進(jìn)行輔助工作，能夠提升采煤機(jī)的遠(yuǎn)程控制功能，并對所收集到的信息進(jìn)行實時顯示，對采煤機(jī)運(yùn)行過程中所出現(xiàn)的故障進(jìn)行實時記錄，提升采煤機(jī)的自動化控制水平。一般來說，采煤機(jī)遠(yuǎn)程控制主要有三種模式：手動控制、記憶控制和定高控制，在選擇控制模式時應(yīng)考慮具體的工作條件。采煤機(jī)遠(yuǎn)程控制能夠有效結(jié)合現(xiàn)代化技術(shù)完成對采煤機(jī)的狀態(tài)監(jiān)測與控制，能夠幫助相關(guān)技術(shù)人員更加全面地了解采煤機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)。

3薄煤層綜采自動化采煤技術(shù)的應(yīng)用效果

3.1安全效果和經(jīng)濟(jì)效益

在薄煤層綜采技術(shù)逐漸向自動化發(fā)展的過程中，采煤技術(shù)的更新使得其操作流程更加簡化，同時還在一定程度上提高了作業(yè)的安全性，保障煤礦開采過程的順利進(jìn)行，有效提升開采效率。在各類設(shè)備運(yùn)行的過程中，可借助遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)提高自動化水平，保障薄煤層綜采自動化采煤的安全性。將自動化技術(shù)應(yīng)用到薄煤層綜采中，既能夠使煤炭開采的質(zhì)量及效率大大提升，還能夠進(jìn)一步提升煤礦企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益[8]。以中型煤礦企業(yè)來說，相比于傳統(tǒng)的開采技術(shù)，綜采自動化采煤技術(shù)僅僅需要2年時間就能夠提高經(jīng)濟(jì)效益，其效果遠(yuǎn)優(yōu)于傳統(tǒng)技術(shù)，并且應(yīng)用范圍更大。

3.2應(yīng)用效果

在薄煤層綜采過程中，對液壓支架結(jié)構(gòu)及供液系統(tǒng)的優(yōu)化能夠滿足支架的移動與支撐能力，并且運(yùn)行效率也有了大大提升。特別是將遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)安裝在采煤機(jī)上后，不僅能夠?qū)崿F(xiàn)對采煤機(jī)狀態(tài)的監(jiān)測與控制，減少人工投入的成本，還能夠在一定程度上提高生產(chǎn)過程中的安全性，降低事故發(fā)生的概率，使企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益有所提升。特別是在限制條件較多的薄煤層和極薄煤層開采中，自動化采煤技術(shù)更能夠發(fā)揮其自身優(yōu)勢，具有良好的應(yīng)用前景。根據(jù)薄煤層綜采自動化采煤技術(shù)的特點(diǎn)，可分別將電控自動化、采煤機(jī)自動化及遠(yuǎn)程控制等技術(shù)應(yīng)用到不同的工作環(huán)境中，不斷優(yōu)化開采的機(jī)電設(shè)備，實現(xiàn)采煤自動化。目前而言，受特殊的地質(zhì)情況及各類限制性因素的影響，薄煤層煤炭資源開采率僅能達(dá)到10%[9]，不僅無法滿足社會的需求，還造成了大量的資源浪費(fèi)。因此，對采煤技術(shù)及設(shè)備進(jìn)行優(yōu)化極其重要，特別是綜采自動化采煤技術(shù)，能夠有效提升開采過程的機(jī)械化程度，提高煤炭資源的開采率，獲得更高得經(jīng)濟(jì)效益。

3.3推廣價值

在實際的薄煤層開采過程中，不應(yīng)該盲目選擇綜采自動化采煤技術(shù)，需要結(jié)合實際情況選擇，逐步進(jìn)行技術(shù)的推廣。該過程中除了需要借助相關(guān)的理論完善工作，還需要使技術(shù)更好地適應(yīng)實際生產(chǎn)環(huán)境，在應(yīng)用效果較好的前提下對技術(shù)做好下一步推廣。在薄煤層開采技術(shù)研究的推動下，煤炭資源的開采效率不斷提升，進(jìn)一步提升了企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益。優(yōu)化后的技術(shù)過程能有效滿足0.9m的采高需求。應(yīng)運(yùn)用斜板直行的側(cè)推原理，在刮板機(jī)降低高度的前提下提升輸送機(jī)的裝載效果。在研究技術(shù)的同時不斷對操作程序進(jìn)行優(yōu)化，盡量使界面簡單易懂，進(jìn)行成本控制，同時需注意實際應(yīng)用中的安全性。利用遠(yuǎn)程監(jiān)控技術(shù)對采煤機(jī)等設(shè)備進(jìn)行檢測控制，保持其截割速度穩(wěn)定，進(jìn)一步提升開采進(jìn)度，并保障開采質(zhì)量。通過對一系列薄煤層綜采自動化采煤技術(shù)的研究應(yīng)用，可為后期薄煤層中的煤炭開采提供技術(shù)支持，大大提升開采效率。

4結(jié)語

在中國技術(shù)發(fā)展日新月異的時代背景下，各行業(yè)的競爭越來越激烈，要想提升企業(yè)的競爭力，就需要不斷做好科技創(chuàng)新。在薄煤層綜采采煤過程中，自動化技術(shù)的引入能夠加速煤礦企業(yè)的發(fā)展。后期的研究需緊密圍繞現(xiàn)有技術(shù)的特點(diǎn)，結(jié)合煤礦工作環(huán)境，做好自動化技術(shù)相關(guān)的創(chuàng)新，充分發(fā)揮自動化技術(shù)的優(yōu)勢，提高企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益。

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作者:劉梁青 單位:霍州煤電集團(tuán)呂臨能化有限公司