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[科学技术]煤矿智能化开采技术研究现状及展望

时间:2021/08/27  点击:66


       

顾宏涛

摘 要:目前,我国的经济在迅猛发展,社会在不断进步,煤炭在我国的能源结构中占有重要地位,对煤矿产业的开发与利用,更有效地推动了经济的发展,煤炭作为我国的基础能源之一,也在促进着其他行业的繁荣。经济全球化的背景下,对煤矿的开采和煤炭的质量制定了更高标准,基于此,文章阐述了在煤矿开采中存在的安全管理问题,就解决对策进行重点探究,以期为煤矿产业的稳定发展提供可行性的参考建议。

关键词:煤矿;智能化开采技术;现状

引言

中国煤矿大多数是通过井工开采完成的,在开采过程中容易发生各种安全事故,这是由当前煤矿开采的技术条件决定的。煤矿安全事故的发生不仅给煤矿企业带来了重大的经济损失,还威胁到煤矿工人的生命安全。虽然中国已经开始发展智能化开采工作面,但也只是处于起步阶段,很多矿井还未达到智能化开采的条件。在相当长一段时间内,中国煤矿开采还需要大量的工人参与。因此,预防煤矿安全事故的发生具有重要意义。通过对大量事故的统计发现,工作面发生事故的概率要远远大于巷道中发生事故的概率。本文围绕煤矿开采技术中存在的安全隐患以及采煤过程中的安全管理展開论述。

1煤矿智能化开采技术研究现状

1.1对煤层地质条件的适应性较差

虽然综采技术有巨大的优势,但其最大的缺点是对煤层赋存地质条件的适应性较差,也就是不能适用于所有条件下煤层的开采。因为综采过程中采用了液压支架,设备的整体性比较强。当煤层倾角较大时,采用综采技术进行煤层开采时,液压支架很难保持平衡,开采时容易遗留大量的边角煤,不仅会导致煤炭资源的采出率降低,还会导致某些情况下发生冲击地压。煤层赋存地质条件主要包括煤层的走向、倾角、厚度和构造等。

1.2安全意识薄弱

在实际的煤矿开采过程中,部分管理人员安全意识薄弱,缺少相关的安全管理经验,无法对施工人员进行有效地管理和监督,因为自身能力以及专业技能的短缺,导致无法正确处理煤矿开采生产的经济效益与质量安全的关系,管理人员经常注重经济效益,忽视安全管理,上行下效,施工人员对安全管理方面也不够重视,为今后的质量安全埋下隐患。因为安全意识的薄弱,对安全管理工作不重视,更加忽视了对施工人员的安全教育培训,培训工作趋于形式化,无法真正实现安全管理教育的最终意义。

1.3煤层瓦斯隐患

瓦斯被称为煤矿开采的第一杀手,这是因为煤矿井下巷道中的瓦斯达到一定的浓度会发生瓦斯爆炸。煤矿瓦斯防治工作是煤矿工作的重中之重,必须得到足够的重视。虽然煤矿都采取了一些瓦斯防治措施,但煤矿瓦斯事故还是有可能发生的。一方面,由于煤矿瓦斯突出的机理尚不明确,很难从根源上防治瓦斯突出;另一方面,由于煤矿局部通风可能不畅,一些地区会出现瓦斯聚集的情况。此外,煤层中的瓦斯大部分处于吸附状态,在开采煤层时会大量溢出,造成巷道中的瓦斯超限。在开采煤层时,不可能将其一次性完全采出,这就会导致采矿区中有大量的遗煤。由于采空区很难真正实现密闭,使得采空区中的遗煤在空气的作用下被氧化,产生大量的有毒有害气体。这些气体会随着风流进入巷道中,导致巷道中的瓦斯超限。

2煤矿智能化开采技术

2.1创新巷道智能化快速掘进技术

在煤矿开采施工过程中,巷道掘进环节十分重要,直接关系煤矿生产的最终效果。当前在巷道掘进施工过程中,所采用的主要是单体锚杆钻机,其效率并不高,所需要的施工时间比较长,而且在工序上具有一定的复杂性,不具备准确的定位功能,所使用的掘进设备较为落后,不利于巷道掘进工作的长远发展,难以实现煤矿开采的智能化。为此,应创新巷道快速掘进技术,实施远程智能管控平台技术,改变传统的巷道掘进技术模式。可从以下方面着手:第一,应用快速支护及掘支平行作业技术。一方面,制定柔性自移临时支护系统,以便自动支护掘进设备,拓展机身防护范围,简化掘进支护工序,使之分散的生产工序统一,以便快速进行生产作业。另一方面,可利用现代智能化技术,研发锚杆支护机器人,利用联网技术、自动铺网技术,实现支护工作的智能发展,代替人工作业,节约人力成本,提高其施工安全性。第二,创新自主导航与自主连续截割技术,加强对煤岩硬度的研究,掌握截割刀具的力学特性,研发全巷道高效自适应集料系统技术。第三,不断地优化智能化掘进支护施工设备,为掘进支护施工提供重要的工具保障。

2.2巷道智能化快速掘进技术与装备

进行煤矿开采的前提工作就是巷道掘进,采掘失调是最容易发生的问题,目前,很多煤矿都主要以单体锚杆钻机来进行煤矿挖掘的支护工作,但是,这种支护方式存在许多弊端,如钻孔效率低、工作复杂等,这些问题最终导致了钻机出现定位困难现象。导致锚杆支护时间长,大大延误了巷道掘进的进度,同时,还存在装备落后、工艺水平不达标等问题,掘、锚两项工作在有限的巷道空间中出现不协调作业的情况,严重限制了掘进工作的效率性。若要从根本处解决这一问题,就要将掘、锚两项工作维持平衡。

2.3优化采煤技术

煤矿开采环境的特殊性,使得对煤矿的开采技术提出了更高的标准,采煤技术的运用在很大程度上受制于地理条件和地质因素,只有因地制宜地选择合适的煤炭开采技术才能最大程度地优化煤炭资源的使用,设计科学的采煤方案,运用合理的采煤技术,促进煤矿开采的安全有序进行。一方面,在煤矿开采前企业就应对开采矿进行实地考察,根据实际情况科学化合理化地制定开采方案,规划机械设备的使用进程,利用科学的技术手段和现代化先进的设备对煤矿进行开发和利用,在煤炭的开采方案设计中,确保质量安全和完成开采任务的前提下,更要为煤矿企业节约成本。另一方面,要想优化煤矿的采煤技术,应加强技术管理,提高采矿的机械化水平,煤矿企业应充分利用现代化先进的科学技术水平和机械化设备的便捷性,进而更快地完成煤矿开采任务,提高工人煤矿开采的工作效率,在一定程度上能够为企业减少人力、物力、财力的支出,节约了成本的同时还能提高整个煤矿开采作业的效率。此外,政府部门也应加大对煤矿企业的政策扶持和资金支持力度,更好地促进煤矿企业的安全管理工作,加强对现代化技术水平的运用,采用更有利于煤炭开采的技术手段,促进开采效率的不断提高。

结语

经过多年的发展,中国煤矿基本已经实现了综合机械化开采。目前,综采技术已经成为了煤矿开采时采用的主流开采技术,其具有生产效率高、安全性较好的特点,在中国大部分矿区得到了有效应用。但是,综采技术存在的问题也不容易忽视,主要有对煤层地质条件的适应性较差、瓦斯释放的速度加快以及工作面顶板管理难度加大。针对这些问题,应该从加强地质勘探的实施管理、加强矿井通风管理以及加强工作面顶板管理入手。勘探管理的主要内容就是确保勘探能覆盖整个工作面,不留死角。为了了解通风网络的运行状态,需要定期进行矿井通风阻力测定。在开采过程中,顶板管理的内容主要有2个,即注意顶板的完整性和控制顶板的垮落。希望所述内容能够为相关人员进行综采工作面管理提供一些参考。

参考文献:

[1]李首滨.智能化开采研究进展与发展趋势[J].煤炭科学技术,2019,47(10):102-110.

[2]王宗超.智慧煤矿建设与智能化开采关键核心技术分析[J].中国新技术新产品,2019(16):133-134.

[3]王国法,杜毅博.智慧煤矿与智能化开采技术的发展方向[J].煤炭科学技术,2019,47(01):1-10.


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2021/08/27

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