无人工作面智能化开采

薄煤层综采现状及对其发展展望研究

摘要：近年来，随着社会经济的快速发展，我国煤炭开采技术水平也有了显著的提高，这对国民经济的发展具有非常重大的意义。就目前我国煤炭开采情况来看，薄煤层开采对实现煤炭工业的可持续发展具有至关重要的作用。虽然薄煤层开采技术有了一定程度的提高、机械化采煤技术也有了一定程度的进步，但仍存在着一些问题。文章从综采配套设备和自动化远程控制两个方面对薄煤层开采技术进行了深入研究，提出了薄煤层自动化开采的工作模式，开发了既能满足一定生产能力，又能适应复杂生产环境的无人自动化、远程控制开采的开采体系及其工艺。通过对智能控制、网络传输、视频监测和远程通讯等关键技术的应用研究，建立起了薄煤层数字化无人工作面监控系统，基本实现了薄煤层综采工作面的无人化远程控制。

关键词：薄煤层，综采，自动化，远程控制

Abstract：In recent years, with the rapid development of social economy, China's coal mining technology has also been significantly improved, which is of great significance to the development of the national economy. On the current situation of coal mining in China, thin coal seam mining plays an important role in realizing the sustainable development of coal industry. Although the thin coal seam mining technology has a certain degree of improvement, mechanical mining technology has a certain degree of progress, but there are still some problems. In this paper, the thin seam mining technology is studied deeply from two aspects of fully mechanized

mining equipment and automatic remote control. The paper puts forward the working mode of automatic mining of thin coal seam, and develops the system and technology of unmanned automation and remote control mining, which can not only meet the production capacity, but also can adapt to the complex production environment. Through the application research of intelligent control, network transmission, video monitoring and remote communication and other key technologies, the monitoring system of the digital unmanned working face of thin coal seam is established, and the unmanned remote control of the fully mechanized coal mining face is realized.

Key Words: thin seam, fully mechanized, automation, remote control

1 薄煤层研究背景

薄煤层开采一直是困扰我国煤炭行业的技术难题，特别是极薄煤层综采技术的实现尤为困难。数据表明全国1.3m以下的薄煤层约占煤炭储量的19%，而开采比例只有7%。国内多数矿井采用普采或高档普采生产工艺，存在生产效率低、经济效益差、人员与设备安全性低等问题。另外，对一些薄、厚煤层并存的煤矿，由于薄煤层开采速度缓慢，使其下部的中厚煤层长期得不到及时开采，以至影响工作面的正常接替，而有的就只能被迫丢失一些薄煤层资源;随着大批煤矿中、厚煤层的资源开采，薄煤层的开采己提上日程。尽管部分矿井开展了薄煤层综采机械化研究，但受地质条件、开采方式等诸多因素的影响，一直未能顺利开展与推广。开采装备技术的落后造成大量薄煤层储量被弃采，资源被浪费。《2006-2020国家中长期科学和技术发展规划纲要》优先提出：重点研究

开发煤炭高效开采技术及配套装备；《战略性新兴产业重点产品和服务指导目录》指出：无人工作面智能化采煤技术；《煤炭工业发展“十二五”规划》明确提出：开展技术攻关支持煤矿无人工作面开采技术研究与示范工程建设；国务院《关于促进煤炭工业健康发展的若干意见》规定(国发[2005]18号)：鼓励采用先进技术，开采难采煤层和极薄煤层。因此，研究采煤装备自动化和远程监控技术，提高煤矿井下自动化装备水平，实现煤矿综采工作面自动化、无人或少人化开采，提高煤炭资源开采效率、减少煤矿井下重大人员伤亡，对保障煤矿安全、促进煤炭资源可持续发展具有重要的现实和战略意义。

目前，薄煤层开采主要采用的生产装备与工艺技术落后、适应性差，产量小、效率低、效益差、安全生产状况存在隐患，特别是峰峰集团的一些高瓦斯矿井，小于1.2m厚度的薄煤层地质条件复杂，断层多、煤层厚度变化大，急需解决保护层开采难题，为煤与瓦斯突出的主采厚煤层安全开采提供保障。

以峰峰集团为例，开采历史达到100多年，资源极度匮乏，而薄煤层储量达到1.26亿吨，其中极薄煤层储量约0.5亿吨，且多为稀缺煤种，其工业应用价值极高，如果放弃薄煤层的开采，将对国家资源造成无法挽回的损失。为解决资源回收和提高企业效益，针对0.6-0.8煤层开采问题，于2008年初提出了“极薄煤综采自动化配套设备及生产工艺的研究与应用”课题，目的是实现极薄煤层综采高产高效。

当前薄煤层开采还面临着诸多问题，尤其是空间过于狭小，环境恶劣，使得综采设备和操作人员的安全等。工作面环境如图1.1，图1.2 所示。