煤矿开采技术现状及发展方式探索

周绍全

摘要：我国矿井开展绝大部门以井工为主，相当的原煤产量也来自井工这一状况，本文在分析煤矿高效智能化生产的关键技术和发展的趋势的基础上，煤矿开采的现状和发展进行了研究分析。

关键词：煤矿;开采;发展方式

一、煤矿开采的现状

煤矿开采向来是一项最艰苦的工作，当前正在花较大的力量来改善工作条件。由于煤炭资源的埋藏深度不同，一般相应的采用矿井开采（埋藏较深）和露天开采（埋藏较浅）两种方式。可露天开采的资源量在总资源量中的比重大小，是衡量开采条件优劣的重要指标，我国可露天开采的储量仅占7.5%，美国为32%，澳大利亚为35%;矿井开采条件的好坏与煤矿中含瓦斯的多少成反比，我国煤矿中含瓦斯比例高，高瓦斯和有瓦斯突出的矿井占40%以上。我国采煤以矿井开采为主，如山西、山东、徐州及东北地区大多数采用这一开采方式，也有露天开采，如内蒙古霍林河煤礦就是我国最大的露天矿区。

（一）露天开采

移去煤层上面的表土和岩石（覆盖层），开采显露的煤层。这种采煤方法，习惯上叫剥离法开采，这是因为露出地面的煤已开采殆尽，有必要剥离表土，使煤层显露出来。此法在煤层埋藏不深的地方应用最为合适，许多现代化露天矿使用设备足以剥除厚达60余米的覆盖层。在欧洲，褐煤矿广泛用露天开采，在美国，大部分无烟煤和褐煤亦用此法。露天开采用于地形平坦，矿层作水平延展，能进行大范围剥离的矿区最为经济。当矿床地形起伏或多山时，采用沿等高线剥离法建立台阶，其一侧是山坡，另一侧几乎是垂直的峭壁。露天开采使地面受到损害或彻底的破坏，应采取措施，重新恢复地面。美国有几个州和联邦政府的法律规定了恢复土地的措施，现在许多采掘企业已自愿执行这些规定。

（二）矿井开采

对埋藏过深不适于用露天开采的煤层，可用3种方法取得通向煤层的通道，即竖井、斜井、平硐。竖井是一种从地面开掘以提供到达某一煤层或某几个煤层通道的垂直井。从一个煤层下掘到另一个煤层的竖井称盲井。在井下，开采出的煤倒入竖井旁侧位于煤层水平以下的煤仓中，再装入竖井箕斗从井下提升上来。

斜井是用来开采非水平煤层或是从地面到达某一煤层或多煤层之间的一种倾斜巷道。斜井中装有用来运煤的带式输送机，人员和材料用轨道车辆运输。

平硐是一种水平或接近水平的隧道，开掘于水平或倾斜煤层在地表露出处，常随着煤层开掘，它允许采用任何常规方法将煤从工作面连续运输到地面。

二、 煤矿开采新技术的发展

（一）煤炭智能开采引入航天技术助力

依托航天伺服控制技术，研制开发了智能化综采控制系统，实现了可视化干预自动采煤，提高工作面生产效率。相关系统，已经在多家煤矿企业成功应用。

依托航天惯性导航技术、信息技术等多领域优势，研制开发了一系列矿用高技术产品，包括特种机器人、矿用救援车以及虚拟培训演练系统，煤矿安全生产监管信息化平台等。未来，中国航天将围绕煤矿智能开采技术与装备，煤矿安全生产信息化技术，煤矿应急救援技术与装备等领域加强与煤炭行业的对接交流。在发展航天动力制导、导航与控制，电子信息等专业技术，开发高端装备与智能制造、新材料、云计算等新技术的同时，挖掘与煤炭行业新的结合点，特别是加快实现智能化自适应无人采煤。探索在重点煤矿企业，开展军工技术转化产品的实验与应用，帮助解决首台套研发应用问题，加快煤矿机器人产品定型，促进新型装备应用推广。

（二）推进智能工作面建设

综放工作面智能化系统由集控中心、支架电液控、智能煤机、地面配液采区集中供液泵站系统、视频监控、千兆网络和智能手持终端等组成，通过智能化控制系统及各子系统之间的系统融合，利用集控系统、LASC惯导系统、可靠电液控控制等系统，形成了以“设备智能控制为主，远程干预控制为辅”的智能化生产新模式。建立井下和地面两个集控中心，将采煤工从危险的工作面采场迁移到相对安全的顺槽监控中心和地面调度指挥中心，实现减员提效，而且进一步提升安全保障能力。依托智能设备，利用通信、网络、视频、电液控等技术，实时监测、分析工作面支架、煤机、“三机”、泵站等设备运行状态，实现远程视频监控及记忆截割、自动跟机移架、时序控制自动放煤等功能;地面集控中心通过千兆网络与井下集控中心通信，经井下授权，可实现地面一键操作、远程控制。逐步实现了工作面设备一键启停、液压支架自动跟机、时间频次自动放煤、采煤机记忆截割、智能终端、手机App视频监控等功能，取得预期应用效果。

（三）大数据平台方兴未艾

海量信息使得故障快速诊断处理变得异常困难。开采系统的故障诊断问题是随着监控系统的产生和发展而提出来的传感器技术、计算机技术和通信技术等现代信息化技术在监控系统中的应用和发展，为获取分层分布的广泛故障信息提供了技术条件，但同时也带来了新的问题。一方面，在发生故障时，将会有不同种类、不同精确度、不同层次、不同标准的海量报警信息在短时间内涌向调度中心，这些海量数据往往会大大超过运行人员的处理能力。当系统发生多级故障、越级故障或者连锁故障时，难度更是可想而知;另一方面，由于在故障情况下，可能会产生继电保护、开关以及自动装置的拒动或误动等，导致故障信息难以反映事故本质;再加上信息传输过程中的信息失真和干扰，使得准确实现故障诊断将面临更大的挑战。对日常生产过程中产生的基础数据未进行充分的挖掘分析，也没发挥好大数据精准分析支撑企业快速发展和领导科学决策的作用当经营决策者需要各类数据支撑时，只能依靠传统的手工录入和邮件传递的方式进行，数据的精准性和时效性明显滞后。

通过大数据集约化、统一化标准设计，在不改变现有各类系统正常运行的前提下，利用多源信息融合、云技术、大数据存储和数据挖掘研究方法和技术理念，将矿井生产综合自动化系统、智能矿山系统、监控系统、皮带运转监控系统等数据库存储数据进行统一的数据集成及逻辑组态拓展，以期建立通用数据仓库模型，实现开采、探访、机电运输、调度全环节数据共享。通过设计数据筛查逻辑组态逻辑，对矿井开采海量数据自主筛查、解析，形成动态稳定监控系统和辅助智能决策系统，协调生产、运维、经营的管理，提升生产效率和资源利用率，形成统一的、界面清晰可视的最有运行链接方式，广泛适用于矿山、有色、化工等企业，能有效提升安全性能，并带来巨大安全经济效益。

（四）

通过在采煤机上加装5G工业模组，利用工作面布放的5G基站完成无线传输，采煤机司机通过智能调度集控中心，可直接通过地面调度中心煤机集中控制台将控制指令下达至井下煤机，直接操作采煤机进行一键启动，左右摇臂升降等一系列动作，真正实现远程“一键采煤”。

此工业控制应用技术利用5G高带宽、低时延的特性，实现了一种新的设备控制模式。该技术的突破，后续可广泛应用于综掘机、胶轮车无人驾驶、机器人巡检等方面。

参考文献：

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[3].黄土坡煤矿蹬空开采可行性分析 [J]， 周保平

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