時(shí)間：2022-05-23 09:50:44
序論：在您撰寫(xiě)采煤論文時(shí)，參考他人的優(yōu)秀作品可以開(kāi)闊視野，小編為您整理的1篇范文，希望這些建議能夠激發(fā)您的創(chuàng)作熱情，引導(dǎo)您走向新的創(chuàng)作高度。
1.機(jī)械化采煤作業(yè)現(xiàn)場(chǎng)管理的特征
1.1情感化特征
在機(jī)械化采煤作業(yè)的過(guò)程中，施工現(xiàn)場(chǎng)的環(huán)境和管理辦公的環(huán)境有著天壤之別，使得采煤作業(yè)現(xiàn)場(chǎng)的工人對(duì)管理人員頗有微詞，從而挫傷其在工作中的積極性和主動(dòng)性，進(jìn)而對(duì)整個(gè)采煤作業(yè)造成不利影響。而采煤作業(yè)的現(xiàn)場(chǎng)管理不但可以拉近普通工人和管理人員之間的距離，便于管理人員向普通工人傳輸工作經(jīng)驗(yàn)，而且可以讓普通工人體會(huì)到來(lái)自管理人員的尊重和關(guān)懷，從而在工作中投入更多的積極性。在實(shí)際的工作中，機(jī)械化采煤作業(yè)的現(xiàn)場(chǎng)管理對(duì)于消除環(huán)境差異帶來(lái)的不利影響極為有效，既體現(xiàn)了管理人員可以以身作則地深入生產(chǎn)一線(xiàn)，又體現(xiàn)了管理人員投身工程建設(shè)的決心，從而鼓舞普通工人在工作中的熱情。
1.2走動(dòng)化特征
機(jī)械化采煤作業(yè)在管理中遇到的主要困難為無(wú)法將采煤作業(yè)現(xiàn)場(chǎng)遇到的問(wèn)題和管理工作有效對(duì)接，而且作業(yè)現(xiàn)場(chǎng)的復(fù)雜性使得管理人員無(wú)法及時(shí)解決采煤作業(yè)中出現(xiàn)的矛盾，從而使管理人員失去了對(duì)采煤作業(yè)過(guò)程的控制。因此，機(jī)械化采煤作業(yè)的現(xiàn)場(chǎng)管理具備走動(dòng)化的特征。通過(guò)走動(dòng)化的現(xiàn)場(chǎng)管理，管理人員可以及時(shí)處理機(jī)械化采煤作業(yè)過(guò)程中出現(xiàn)的問(wèn)題，化解采煤作業(yè)過(guò)程中出現(xiàn)的矛盾，從而使采煤作業(yè)可以順暢的進(jìn)行。
1.3主動(dòng)性特征
在煤炭企業(yè)的內(nèi)部管理中，管理人員和普通工人之間的關(guān)系十分微妙，一方面管理人員需要加強(qiáng)對(duì)普通工人的有效管理，提高其在工作中的熱情與積極性，使普通工人全身心地投入到采煤作業(yè)中，另一方面普通工人會(huì)采用各種方法逃避管理人員的監(jiān)管，規(guī)避可能受到的懲罰。而通過(guò)對(duì)機(jī)械化采煤作業(yè)進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)管理，既可以發(fā)揮現(xiàn)場(chǎng)管理工作的主動(dòng)性，又有利于平衡管理人員和普通工人之間的關(guān)系，指導(dǎo)普通工人安心工作。
2.機(jī)械化采煤作業(yè)現(xiàn)場(chǎng)管理的工作內(nèi)容
機(jī)械化采煤作業(yè)的現(xiàn)場(chǎng)施工涉及到諸多的環(huán)節(jié)，而現(xiàn)場(chǎng)管理的內(nèi)容也包括許多方面，而管理部門(mén)需要依據(jù)管理的內(nèi)容制定針對(duì)性的管理措施。從綜合的角度分析，機(jī)械化采煤作業(yè)現(xiàn)場(chǎng)管理涉及的內(nèi)容主要為四個(gè)方面：首先，管理人員需要深入到機(jī)械化采煤作業(yè)的現(xiàn)場(chǎng)，走動(dòng)的范圍需要覆蓋所有采煤作業(yè)施工組與施工崗位，切實(shí)了解每個(gè)施工組的運(yùn)行情況，加強(qiáng)與機(jī)械化采煤作業(yè)現(xiàn)場(chǎng)施工人員的近距離接觸；其次，管理人員需要和機(jī)械化采煤作業(yè)的施工人員進(jìn)行有效的交流溝通，以面對(duì)面的交流方式，了解采煤作業(yè)施工人員的想法和心理需求，及時(shí)解決其在采煤作業(yè)過(guò)程中遇到的問(wèn)題和矛盾。同時(shí)，管理人員需要盡可能多的與采煤作業(yè)施工人員進(jìn)行交流，保證交流的人數(shù)高于所有施工人員的10％，以確定所了解的問(wèn)題和矛盾具有普遍性和真實(shí)性。再次，管理人員需要做到換位思考，真實(shí)體驗(yàn)采煤作業(yè)施工人員的心理感受和生活環(huán)境。管理人員可以在采煤作業(yè)的現(xiàn)場(chǎng)選擇可以勝任的工作崗位，以現(xiàn)場(chǎng)施工人員的身份完成其一天的工作安排，從而體會(huì)到現(xiàn)場(chǎng)施工人員真實(shí)的工作感受。最后，管理人員需要定期在采煤作業(yè)的現(xiàn)場(chǎng)召開(kāi)座談會(huì)，圍繞著現(xiàn)場(chǎng)施工人員的心理需求和工作中遇到的困難，讓現(xiàn)場(chǎng)施工人員暢所欲言，以提高管理措施和問(wèn)題處理措施的針對(duì)性和有效性。從具體的角度分析，機(jī)械化采煤作業(yè)的現(xiàn)場(chǎng)管理工作內(nèi)容主要為：認(rèn)真核查采煤作業(yè)的工作量和完成質(zhì)量，并針對(duì)其中存在的問(wèn)題提出有效的解決方案；仔細(xì)檢查采煤作業(yè)施工方法和施工過(guò)程的科學(xué)性，監(jiān)管現(xiàn)場(chǎng)施工人員依據(jù)規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)和要求進(jìn)行采煤操作；嚴(yán)格控制好機(jī)械化采煤作業(yè)的施工進(jìn)度，協(xié)調(diào)好相關(guān)部門(mén)之間的合作關(guān)系；做好機(jī)械化采煤施工材料質(zhì)量的檢查工作，杜絕機(jī)械化采煤作業(yè)中的野蠻施工；監(jiān)督各項(xiàng)管理措施的貫徹落實(shí)，保障機(jī)械化采煤作業(yè)的施工效率，提高施工人員的工作積極性。
3.機(jī)械化采煤作業(yè)現(xiàn)場(chǎng)管理工作的實(shí)施策略
機(jī)械化采煤作業(yè)的現(xiàn)場(chǎng)施工充滿(mǎn)了復(fù)雜性和多變性，現(xiàn)場(chǎng)施工管理的工作也非常困難。因此，管理人員需要注重機(jī)械化采煤作業(yè)現(xiàn)場(chǎng)管理工作的實(shí)施過(guò)程，采取有效的實(shí)施策略。一方面，管理部門(mén)需要做好機(jī)械化采煤作業(yè)現(xiàn)場(chǎng)管理的前期準(zhǔn)備工作，選擇到施工現(xiàn)場(chǎng)走動(dòng)的合適時(shí)間和地點(diǎn)，并將走動(dòng)工作常態(tài)化，確保走動(dòng)次數(shù)≥2次/月。同時(shí)，管理部門(mén)需要依據(jù)走動(dòng)的結(jié)果，結(jié)合機(jī)械化采煤作業(yè)現(xiàn)場(chǎng)管理的要求，制定現(xiàn)場(chǎng)管理的實(shí)施計(jì)劃、現(xiàn)場(chǎng)管理的內(nèi)容與現(xiàn)場(chǎng)管理的方向。此外，管理部門(mén)需要依據(jù)制定的管理計(jì)劃和管理措施，加大對(duì)機(jī)械化采煤作業(yè)現(xiàn)場(chǎng)管理的力度，貫徹落實(shí)各項(xiàng)管理的措施，保證管理措施落實(shí)到機(jī)械化采煤作業(yè)涉及的各個(gè)環(huán)節(jié)，監(jiān)管采煤作業(yè)人員按照工作要求和標(biāo)準(zhǔn)開(kāi)展工作，從而在確保采煤效率的基礎(chǔ)上，提高采煤工作的質(zhì)量。另一方面，管理部門(mén)需要充分發(fā)揮機(jī)械化采煤作業(yè)現(xiàn)場(chǎng)管理在了解現(xiàn)場(chǎng)施工情況和加強(qiáng)與施工人員溝通交流等方面的優(yōu)勢(shì)。為了保證現(xiàn)場(chǎng)管理信息的真實(shí)性和有效性，管理部門(mén)在進(jìn)行走動(dòng)巡查之前，不能將時(shí)間安排和檢查的內(nèi)容事先告知現(xiàn)場(chǎng)工作組，以免施工工作組做好準(zhǔn)備，使檢查失去了意義。同時(shí)，管理人員需要與普通工人建立良好的關(guān)系，這樣既有利于管理人員向普通工人傳達(dá)煤炭企業(yè)的決策信息與管理意圖，讓普通工人了解管理人員的職責(zé)和管理的流程，又便于管理人員聽(tīng)取現(xiàn)場(chǎng)施工人員對(duì)采煤作業(yè)工作的意見(jiàn)與要求，改進(jìn)管理工作的方法和措施，提高管理工作的效率和質(zhì)量。
4.結(jié)束語(yǔ)
總之，社會(huì)的進(jìn)步和經(jīng)濟(jì)的發(fā)展使煤炭企業(yè)在迎來(lái)發(fā)展良機(jī)的同時(shí)，也對(duì)其機(jī)械化采煤作業(yè)的現(xiàn)場(chǎng)管理工作提出更高的要求。機(jī)械化采煤作業(yè)的現(xiàn)場(chǎng)管理在煤炭開(kāi)采過(guò)程中起著重要的作用，也是提高煤炭開(kāi)采工作效率的有效途徑。煤炭企業(yè)的管理人員只有在工作中定期深入到機(jī)械化采煤作業(yè)施工的現(xiàn)場(chǎng)，對(duì)施工的過(guò)程進(jìn)行深入的了解與走動(dòng)視察，通過(guò)與現(xiàn)場(chǎng)施工人員的溝通交流，才能真正了解機(jī)械化采煤現(xiàn)場(chǎng)施工人員的心里想法，獲取有價(jià)值的現(xiàn)場(chǎng)施工信息，這樣既可以為采取有效措施解決機(jī)械化采煤作業(yè)中出現(xiàn)的問(wèn)題提供有力的依據(jù)，又可以提高機(jī)械化采煤現(xiàn)場(chǎng)管理工作的效率和質(zhì)量，為促進(jìn)煤炭企業(yè)健康平穩(wěn)可持續(xù)發(fā)展創(chuàng)造有利的條件。
作者：趙峰 單位：山西陵川崇安蘇村煤業(yè)有限公司
1工業(yè)設(shè)計(jì)在采煤機(jī)上的應(yīng)用
（1）結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)在采煤機(jī)上的應(yīng)用
在采煤機(jī)造型的設(shè)計(jì)過(guò)程中，通過(guò)對(duì)采煤機(jī)外觀(guān)的改進(jìn)，以簡(jiǎn)潔的形態(tài)，賦予采煤機(jī)外觀(guān)設(shè)計(jì)的整體美感；通過(guò)對(duì)采煤機(jī)零件或結(jié)構(gòu)的改進(jìn)，提高采煤機(jī)的性能與產(chǎn)量；通過(guò)對(duì)采煤機(jī)各部件的模塊化設(shè)計(jì)，提高了整機(jī)產(chǎn)品的適應(yīng)性和靈活性；通過(guò)對(duì)采煤機(jī)在使用中人機(jī)交互設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)了人機(jī)關(guān)系的和諧統(tǒng)一，形成了一種健康可靠，又不失當(dāng)代工業(yè)化美感的新型礦山機(jī)電模式。某公司的采煤機(jī)，牽引部采用雙T形導(dǎo)槽插裝式滑靴架結(jié)構(gòu)，通過(guò)對(duì)采煤機(jī)牽引部中平滑靴與箱體近凸形連接、間隙配合方式，此機(jī)構(gòu)首先使滑靴架在采煤機(jī)機(jī)身方向上有良好的地位，并有效地保護(hù)了聯(lián)接螺栓定位銷(xiāo)的使用壽命，并且也有效地改善了該部位的裝配工藝，同時(shí)能更有效地提高其安全可靠性，使在定位銷(xiāo)及螺栓失效的情況下仍能有效地起到連接滑靴與機(jī)身的作用，在外觀(guān)上也使采煤機(jī)外形上更加緊湊美觀(guān)，也加強(qiáng)了采煤機(jī)的剛性化；
（2）色彩在采煤機(jī)上的應(yīng)用
長(zhǎng)期以來(lái)，使用者及設(shè)計(jì)師更多考慮的是如何準(zhǔn)確有效地實(shí)現(xiàn)采煤機(jī)的既定功能，往往忽略了在這種復(fù)雜、惡劣、昏暗的工作狀態(tài)下，工作者長(zhǎng)期工作產(chǎn)生的不良心理暗示，此時(shí)如果選用適當(dāng)?shù)念伾湍芷鸬椒e極有效且潛移默化的舒緩效果，而不同的色彩又能產(chǎn)生不同的生理和心理作用。與其他機(jī)械產(chǎn)品一樣，礦機(jī)產(chǎn)品的質(zhì)量首先是功能，外觀(guān)色彩是為體現(xiàn)產(chǎn)品的功能服務(wù)的，色彩設(shè)計(jì)必須反映和表達(dá)產(chǎn)品的特點(diǎn)和作用，充分考慮人的生理，心理和環(huán)境等各方面因素。從采煤機(jī)整體色彩來(lái)看：由于采煤機(jī)的工作環(huán)境是在井下，井下黑暗一片，采煤機(jī)在井下工作時(shí)，采煤機(jī)的色彩即不能和工況色彩沖突太大，使井下工作人員產(chǎn)生視覺(jué)疲勞，也不能和工況色彩太近相似，導(dǎo)致區(qū)分不明顯，使人產(chǎn)生不穩(wěn)定、壓抑的感覺(jué)。適當(dāng)正確的色彩應(yīng)該能使使用者在工作的過(guò)程中保持親切明快的感覺(jué)，調(diào)動(dòng)并保持積極的情緒，從而提高工作效率，使操作者有一個(gè)舒適輕松的感覺(jué)。如采煤機(jī)以整體紅色設(shè)計(jì)為主，紅色為純色，鮮而不亮，與工況環(huán)境顏色不會(huì)產(chǎn)生太大的顏色反差，滑靴為黑色設(shè)計(jì)，體現(xiàn)出采煤機(jī)的厚重穩(wěn)重感，滾筒以天藍(lán)、黃色或乳白色設(shè)計(jì)，色彩鮮亮，起到對(duì)采煤機(jī)以及工況環(huán)境的點(diǎn)綴作用，其占面積小，不會(huì)對(duì)視覺(jué)產(chǎn)生太大的視覺(jué)沖擊；
（3）人機(jī)工程學(xué)在采煤機(jī)上的應(yīng)用
煤礦機(jī)械人性化設(shè)計(jì)應(yīng)以人機(jī)工程學(xué)原理為基本的設(shè)計(jì)原則，同時(shí)運(yùn)用人機(jī)界面學(xué)、產(chǎn)品語(yǔ)義學(xué)、造型美學(xué)、環(huán)境學(xué)和工程技術(shù)等原則，它是一項(xiàng)以人為核心的“人-機(jī)-環(huán)境”綜合的系統(tǒng)設(shè)計(jì)。通過(guò)系統(tǒng)的最優(yōu)選擇和最佳設(shè)計(jì)等手段，使人與及其設(shè)備之間相互適應(yīng)，功能分配合理，為人們?cè)O(shè)計(jì)合理、和諧的人-機(jī)-作業(yè)環(huán)境系統(tǒng)。比如某公司采煤機(jī)的牽引傳動(dòng)箱，設(shè)有安全型旋轉(zhuǎn)式防護(hù)裝置。此裝置利用鉸接銷(xiāo)將防護(hù)板鉸接安裝在采煤機(jī)機(jī)身的箱體上，并用限位銷(xiāo)限位，每組采用5個(gè)螺栓進(jìn)行緊固，當(dāng)采煤機(jī)出現(xiàn)故障需要打開(kāi)機(jī)身防護(hù)裝置檢修時(shí)，只需拆掉5個(gè)螺栓，然后握住把手將防護(hù)板拉出至限位末端，順時(shí)針（或逆時(shí)針）旋轉(zhuǎn)180°即可，此時(shí)防護(hù)板由鉸接銷(xiāo)支撐，由于限位銷(xiāo)的限位作用，防護(hù)板被拉至規(guī)定位置后不再移動(dòng)，利用重力的作用，整個(gè)防護(hù)裝置就懸掛在箱體上。與傳統(tǒng)的采煤機(jī)防護(hù)板相比，此裝置具有良好的人性化設(shè)計(jì)理念和緊湊美觀(guān)的外形；重量輕便、容易安裝、操作簡(jiǎn)單、維修方便、安全可靠等特點(diǎn)。這將大大減輕了煤礦井下維修工人的勞動(dòng)強(qiáng)度，為井下安全生產(chǎn)提供了保障。
2工業(yè)設(shè)計(jì)針對(duì)煤機(jī)產(chǎn)品的意義
在傳統(tǒng)的礦山機(jī)械中，功能與可靠性為其長(zhǎng)久以來(lái)的主要攻關(guān)對(duì)象，而當(dāng)前的形勢(shì)是各家產(chǎn)品無(wú)論從開(kāi)始的銷(xiāo)售、設(shè)計(jì)、生產(chǎn)到使用與售后都逐漸標(biāo)準(zhǔn)化成熟化的時(shí)候，如何提高用戶(hù)的使用感受及等多關(guān)注其用戶(hù)體驗(yàn)性，關(guān)注其使用過(guò)程中的方便性，靈活性，舒適性，健康性就顯得尤為重要，而當(dāng)代機(jī)械產(chǎn)品的工業(yè)設(shè)計(jì)此時(shí)就充當(dāng)了提升產(chǎn)品附加競(jìng)爭(zhēng)力的重要角色，其綜合運(yùn)用產(chǎn)品形態(tài)、色彩、人機(jī)工程學(xué)等多個(gè)方面，不僅更充分地發(fā)揮了其使用特性，同時(shí)加強(qiáng)其人文價(jià)值，使產(chǎn)品更加易用，降低了勞動(dòng)強(qiáng)度，提高了勞動(dòng)效率，更成為一種對(duì)用戶(hù)有效的長(zhǎng)期的保護(hù)形勢(shì)。在煤機(jī)發(fā)展基本成熟的今天，工業(yè)設(shè)計(jì)將成為采煤機(jī)設(shè)計(jì)的新方向之一。
作者：張麗明景明謝進(jìn)單位：太重煤機(jī)有限公司
1煤礦開(kāi)采技術(shù)現(xiàn)狀及趨勢(shì)
中國(guó)是世界上煤炭資源最豐富的國(guó)家之一，據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，我國(guó)煤炭明總儲(chǔ)量在9000億t以上，含煤面積55萬(wàn)多平方千米，而且煤種齊全，我國(guó)一次性能量消費(fèi)結(jié)構(gòu)中，煤炭占75%以上，從煤中可以提取二百多種產(chǎn)品，因此煤炭工業(yè)發(fā)展的快慢，將直接關(guān)系到國(guó)計(jì)民生和我國(guó)的社會(huì)主義經(jīng)濟(jì)建設(shè)。新中國(guó)成立后，原煤產(chǎn)量飛速增長(zhǎng)，到2003年原煤產(chǎn)量已達(dá)30多億噸，居世界首位，近幾年來(lái)，由于對(duì)采煤方法進(jìn)行了改革以及更新了一批現(xiàn)代化采煤設(shè)備，已使一批煤礦跨入了現(xiàn)代化高產(chǎn)高效煤礦的行列，隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，煤礦安全條件將進(jìn)一步得到改善，煤礦采煤生產(chǎn)技術(shù)將達(dá)到國(guó)際先進(jìn)水平。從1954年英國(guó)裝備了世界上第一個(gè)綜合機(jī)械化采煤工作面，長(zhǎng)壁綜采在世界上采用半個(gè)多世紀(jì)，已經(jīng)成為煤礦開(kāi)采的本質(zhì)安全技術(shù)。發(fā)展長(zhǎng)壁開(kāi)采的早中期，也是煤炭科學(xué)研究異?；钴S的時(shí)期。長(zhǎng)壁工作面支架支護(hù)的目的，就是要把冒頂限制到最低限度，衡量支架效果的尺度是“冒頂”。
我國(guó)發(fā)展綜合機(jī)械化采煤的初期實(shí)踐也表明，控制頂板的關(guān)鍵，就是防止工作面端面的破壞，因而選擇支架不僅僅要有足夠的工作阻力，更重要的是對(duì)端面無(wú)支護(hù)空間頂板的有效支護(hù)。近年來(lái)，我國(guó)煤礦發(fā)展高產(chǎn)高效的重要經(jīng)驗(yàn)之一，是以高阻力、大功率、數(shù)字化自動(dòng)控制、高可靠性的裝備支持工作面高速長(zhǎng)距離推進(jìn)，高產(chǎn)高效開(kāi)采必須有可靠的地質(zhì)保障系統(tǒng)，中國(guó)礦業(yè)大學(xué)韓德馨院士和彭蘇萍教授提出，“高產(chǎn)高效礦井地質(zhì)保障系統(tǒng)是根據(jù)高產(chǎn)高效礦井機(jī)械化、集中化程度高的特點(diǎn)，以地質(zhì)量化預(yù)測(cè)為先導(dǎo)，以物探、鉆探等綜合技術(shù)為手段，并依托先進(jìn)的計(jì)算機(jī)技術(shù)實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)地質(zhì)工作的動(dòng)態(tài)管理。它要求為礦井設(shè)計(jì)、采區(qū)布置、生產(chǎn)準(zhǔn)備、采面布置到回采等各個(gè)層次或階段提供可靠的地質(zhì)保障。因此，要實(shí)現(xiàn)煤礦生產(chǎn)的高產(chǎn)高效，除選擇優(yōu)勢(shì)資源區(qū)塊為開(kāi)采場(chǎng)地外，更重要的是對(duì)影響煤炭開(kāi)采的地質(zhì)因素有系統(tǒng)和清楚的掌握”。需要指出，并不是所有的礦區(qū)和礦井都有“得天獨(dú)厚”的條件，都能創(chuàng)造“世界紀(jì)錄”。依賴(lài)于一定的煤層賦存條件，一個(gè)礦區(qū)必須有一個(gè)合理的開(kāi)發(fā)強(qiáng)度，也決定了工作面應(yīng)有一個(gè)合理的生產(chǎn)能力，才能獲得最佳的經(jīng)濟(jì)效益。從生態(tài)環(huán)境保護(hù)角度探討了礦區(qū)開(kāi)發(fā)的可持續(xù)發(fā)展問(wèn)題，認(rèn)為應(yīng)該堅(jiān)持統(tǒng)一規(guī)劃、合理布局、適度規(guī)模、分散開(kāi)發(fā)、就近轉(zhuǎn)化、保水采煤的開(kāi)采總方針，堅(jiān)決杜絕小煤窯濫采亂挖，組建大型集團(tuán)公司統(tǒng)一開(kāi)發(fā)，作好煤炭液化、氣化、水與煤關(guān)系的研究工作，確保礦區(qū)經(jīng)濟(jì)發(fā)展與生態(tài)環(huán)境相協(xié)調(diào)。煤炭開(kāi)采也要注意人與自然的和諧共存，夏玉成教授在“構(gòu)造環(huán)境對(duì)煤礦區(qū)地表環(huán)境災(zāi)害的控制作用”一文中指出，在不同構(gòu)造環(huán)境下，同樣強(qiáng)度的地下采礦活動(dòng)在地表所造成的環(huán)境災(zāi)害現(xiàn)象是有明顯差異的。在不同構(gòu)造條件的煤礦區(qū)，地質(zhì)環(huán)境的抗擾動(dòng)能力不同，因而對(duì)地下開(kāi)采的承載能力也就不同?？箶_動(dòng)能力強(qiáng)的煤礦區(qū)可以承受較大的開(kāi)采強(qiáng)度，而抗擾動(dòng)能力差的煤礦區(qū)，同樣強(qiáng)度的地下開(kāi)采，就會(huì)導(dǎo)致嚴(yán)重的地表?yè)p害甚至環(huán)境災(zāi)害。
從這個(gè)意義上說(shuō)，與地下采礦有關(guān)的煤礦區(qū)地表環(huán)境災(zāi)害，源于采動(dòng)，但其形式與發(fā)展受控于構(gòu)造環(huán)境。而采動(dòng)損害是指由于地下采動(dòng)在地表產(chǎn)生的開(kāi)裂、沉降和塌陷等嚴(yán)重?fù)p害地表生態(tài)環(huán)境的地質(zhì)災(zāi)害。在構(gòu)造介質(zhì)、構(gòu)造界面特征相似，開(kāi)采強(qiáng)度也相同的條件下，煤礦區(qū)采動(dòng)損害與其所處的構(gòu)造應(yīng)力場(chǎng)性質(zhì)有關(guān)。在構(gòu)造擠壓區(qū)，一定的地下開(kāi)采強(qiáng)度可能不會(huì)對(duì)地表造成強(qiáng)烈損害；而在構(gòu)造伸展區(qū)同樣強(qiáng)度的地下開(kāi)采則可能對(duì)地表生態(tài)環(huán)境造成嚴(yán)重破壞。長(zhǎng)壁開(kāi)采應(yīng)該提升到一個(gè)新的科學(xué)平臺(tái)，進(jìn)行開(kāi)采環(huán)境評(píng)價(jià)以保證合理的開(kāi)采強(qiáng)度，不損害地表環(huán)境。
2規(guī)范小煤礦采煤方法
李毅中局長(zhǎng)在最近召開(kāi)的全國(guó)小煤礦安全基礎(chǔ)管理工作現(xiàn)場(chǎng)會(huì)上講話(huà)指出，20世紀(jì)80年代初國(guó)家放寬辦礦政策，提倡“國(guó)營(yíng)、集體和個(gè)人一起上”、“大中小煤礦共同發(fā)展”，受“有水快流”的影響，個(gè)體煤礦大量出現(xiàn)。原有的集體所有制煤礦通過(guò)承包租賃、轉(zhuǎn)讓出售、股份改造等方法途徑，轉(zhuǎn)變?yōu)閭€(gè)體或民營(yíng)煤礦。1995年全國(guó)鄉(xiāng)鎮(zhèn)煤礦多達(dá)72919處，產(chǎn)煤6.66億t，占當(dāng)年全國(guó)煤炭產(chǎn)量的48.9％。2005年8月煤礦整頓關(guān)閉攻堅(jiān)戰(zhàn)開(kāi)始之際，全國(guó)共有小煤礦約2.3萬(wàn)處。經(jīng)過(guò)近兩年的努力，截至2007年6月底，累計(jì)關(guān)閉非法和不具備安全生產(chǎn)條件、破壞資源環(huán)境、不符合國(guó)家產(chǎn)業(yè)政策的礦井9075處。據(jù)統(tǒng)計(jì)在建、改擴(kuò)建小礦約為3270處。以上合計(jì)，目前全國(guó)共有小煤礦1.7萬(wàn)處左右。經(jīng)過(guò)整頓關(guān)閉之后保留下來(lái)的小煤礦，安全生產(chǎn)基礎(chǔ)條件總體上得到改善，安全保障能力有所提高。這是對(duì)我國(guó)小煤礦發(fā)展現(xiàn)狀的總體認(rèn)識(shí)。目前“合法”存在的有以下幾類(lèi)：長(zhǎng)壁留煤柱采煤法：其基本技術(shù)特征是工作面長(zhǎng)壁布置、長(zhǎng)壁推進(jìn)。一類(lèi)是每推進(jìn)一段距離，保留一部分煤柱，形成問(wèn)歇式推進(jìn)；一類(lèi)是在采空區(qū)保留一部分煤柱，以支撐頂板防止工作面切頂。現(xiàn)代房柱式采煤法：主要是指引進(jìn)國(guó)外連續(xù)采煤機(jī)房柱式采煤法或短壁采煤法，和在此基礎(chǔ)上發(fā)展的現(xiàn)代房柱式采煤，以連續(xù)采煤機(jī)或掘進(jìn)機(jī)開(kāi)掘巷房和回采煤柱、機(jī)械裝煤、采用梭車(chē)或膠輪車(chē)運(yùn)輸、錨桿支護(hù)技術(shù)或?qū)Ｓ米砸浦Ъ転橹饕卣?。條帶采煤法和條帶放頂煤采煤法：這是國(guó)內(nèi)外“三下”采煤，為了控制地表下沉，廣泛采用的一種采煤方法。開(kāi)采區(qū)域采用類(lèi)似長(zhǎng)壁布置的方式，上、下部邊界分別布置通風(fēng)和運(yùn)輸平巷，垂直于通風(fēng)和運(yùn)輸平巷劃分若干個(gè)開(kāi)采條帶，條帶間保留一定寬度的煤柱支撐頂板。還有在若干個(gè)條帶開(kāi)采后，保留一個(gè)寬度更大的隔離煤柱。采用條帶布置，在開(kāi)采特厚煤層時(shí)，沿底板布置開(kāi)采層，放落其上放的頂煤，稱(chēng)為條帶放頂煤采煤法。上述三類(lèi)采煤方法，實(shí)際上也是國(guó)內(nèi)外除典型的長(zhǎng)壁采煤方法外，廣泛采用的。都已形成自身的關(guān)鍵技術(shù)體系，鑒于文章分量限制，就不再贅述。長(zhǎng)壁留煤柱開(kāi)采，是國(guó)外在發(fā)展綜合機(jī)械化采煤前，采用的四類(lèi)采空區(qū)控制方法之一。主要是單體支柱支護(hù)的條件下，支護(hù)阻力不足以抗御頂板壓力時(shí)采用。長(zhǎng)壁留煤柱采煤方法長(zhǎng)壁工作面不能連續(xù)推進(jìn)，遇煤柱就搬家，一般采用單體支柱，制約生產(chǎn)能力，需要進(jìn)一步改進(jìn)。
3復(fù)雜地質(zhì)條件下工作面高效開(kāi)采技術(shù)
3.1地質(zhì)條件
煤礦93下07工作面煤層平均厚度2.98m,煤層平均傾角11°,最大傾角15°,工作面整體為單斜構(gòu)造,小構(gòu)造極為發(fā)育,密度大,落差不太大。掘進(jìn)過(guò)程中,上、下巷道及切眼共揭露小斷層53條。工作面直接頂為細(xì)砂巖,直接底為粉砂巖。最大涌水量為72m3/h,低瓦斯,有煤塵爆炸危險(xiǎn)。
3.2過(guò)斷層技術(shù)的論證
根據(jù)斷層密,而落差較小的地質(zhì)狀況,綜合各種過(guò)斷層方法的利弊,并通過(guò)經(jīng)濟(jì)技術(shù)比較、技術(shù)可行性研究以及對(duì)設(shè)備性能進(jìn)行充分研究的前提下,決定采用加強(qiáng)支護(hù)強(qiáng)行過(guò)斷層的方法開(kāi)采93下07工作面。工作面強(qiáng)行過(guò)斷層,由于斷層帶附近裂隙發(fā)育,煤巖的整體性破壞嚴(yán)重,斷層附近的煤巖破碎嚴(yán)重,綜采面向前推進(jìn)很容易形成端面冒頂,影響工作面的正常生產(chǎn),為了分析綜采面過(guò)斷層時(shí)產(chǎn)生冒頂?shù)脑?下面以綜采面過(guò)下斷層從上盤(pán)向下盤(pán)推進(jìn)為例來(lái)說(shuō)明，當(dāng)綜采面從上盤(pán)接近斷層面時(shí),斷層破碎帶弱變區(qū)A范圍內(nèi)的煤層因破壞嚴(yán)重,其內(nèi)聚力幾乎為零,容易發(fā)生片幫,使端面空項(xiàng)距增大,破碎的頂板巖層很容易造成冒頂。
3.3端面控制
綜采工作面破碎頂板的端面冒頂是影響生產(chǎn)的重要因素,據(jù)調(diào)查,因頂板控制不好造成工作面停產(chǎn)時(shí)間占總停產(chǎn)時(shí)間的2614%。93上07工作面由于斷層的影響和頂板本身性質(zhì)的原因,頂板管理難度較大,因此端面控制也是實(shí)現(xiàn)工作面高產(chǎn)高效的一個(gè)重點(diǎn)。(1)端面距是影響生產(chǎn)的主要因素之一,研究表明,隨著端面控頂距離的增加,頂板冒落度也隨著增加。在93上07工作面開(kāi)采過(guò)程中,要密切監(jiān)視和嚴(yán)格管理頂板,在斷層頂板破碎處及巷道三角點(diǎn)處時(shí)要用坑代品、工字鋼、板梁及時(shí)接頂,防止空頂。頂板出現(xiàn)冒落時(shí),要及時(shí)打木垛控頂。此外,端面距增加也是煤壁片幫的一個(gè)原因,因此在開(kāi)采過(guò)程中要控制好采高,利用好支架的護(hù)幫作用,盡量減少片幫的面積和數(shù)量。
3.4工作面開(kāi)采過(guò)程中的其他因素
(1)采高。由于開(kāi)采過(guò)程中頂板條件不是很好,采高不宜過(guò)大,適當(dāng)?shù)慕档筒筛呖梢杂行У乜刂贫嗣婢?防止頂板的大規(guī)模破碎,產(chǎn)生冒頂。(2)工作面推進(jìn)速度。工作面的地質(zhì)條件復(fù)雜,根據(jù)礦山壓力顯現(xiàn)特性,工作面推進(jìn)越快,壓力作用越不明顯,掘進(jìn)越慢作用越明顯。(3)移架推溜方式。為了保護(hù)好頂板,應(yīng)該先移架后推溜,這樣及時(shí)支護(hù)減小了空頂面積,對(duì)維護(hù)頂板的完整性有很好的作用。(4)超前支護(hù)。根據(jù)礦山壓力顯現(xiàn)特性和巖體的連續(xù)性原理,超前支護(hù)可以有效地緩解礦壓在切眼處的作用,從而對(duì)地質(zhì)復(fù)雜而引起的頂板破壞有一定的保護(hù)作用。(5)端頭支護(hù)。兩巷道及切眼的連接處的三角煤處,壓力最大最易顯現(xiàn),也最容易出現(xiàn)冒頂事故,在兩頭一定要加大支護(hù)強(qiáng)度,采用密集柱子支護(hù)加邁步抬棚支護(hù)。煤礦93下07工作面小斷層極為發(fā)育且密度大,通過(guò)嚴(yán)密的論證和科學(xué)的施工,取得了252m長(zhǎng)的工作面月進(jìn)尺180.45m、生產(chǎn)原煤20.6萬(wàn)t的好成績(jī)。
4開(kāi)采方法選擇
采煤方法的選擇必須堅(jiān)持符合安全、經(jīng)濟(jì)、煤炭采出率高的原則。采煤方法的選擇在基于上述原則的基礎(chǔ)上，應(yīng)大力提高可采煤炭的回采率，看到具體煤層的優(yōu)點(diǎn)以及它所適應(yīng)的最合理的開(kāi)采方法，減少資源浪費(fèi)，加強(qiáng)環(huán)保。歸納為以下幾點(diǎn)：(1)在煤層埋藏比較淺，地質(zhì)條件比較好的煤礦中應(yīng)大力提倡綜采，依靠引進(jìn)全套的先進(jìn)設(shè)備，比如神華集團(tuán)神東煤炭公司大柳塔，依靠先進(jìn)的設(shè)備和優(yōu)越的地理?xiàng)l件，實(shí)現(xiàn)了單井首次破千萬(wàn)噸，2002年綜采工作面年產(chǎn)量達(dá)到847萬(wàn)t，刷新世界紀(jì)錄。(2)對(duì)于煤層比較厚，且埋藏不是很淺的情況下，應(yīng)充分利用放頂煤開(kāi)采技術(shù)。比如兗礦集團(tuán)興降莊礦綜采一隊(duì)產(chǎn)煤超639．92萬(wàn)t，并創(chuàng)造了綜放工作面最高月產(chǎn)63．2萬(wàn)t的全國(guó)紀(jì)錄。(3)對(duì)于急斜煤層則可以采用水平分層放頂煤開(kāi)采工藝，提高回采率，并且大大提高工作面年產(chǎn)量。
1數(shù)控技術(shù)簡(jiǎn)述
1.1數(shù)控技術(shù)的概念
數(shù)控技術(shù)，也就是通過(guò)計(jì)算機(jī)編碼的形式，實(shí)現(xiàn)同設(shè)備的對(duì)接，并且進(jìn)行自動(dòng)化操作和遠(yuǎn)程運(yùn)行過(guò)程的技術(shù)。這是一個(gè)將機(jī)械化同信息化相結(jié)合的技術(shù)，可以說(shuō)比較廣泛的運(yùn)用在工業(yè)生產(chǎn)的過(guò)程中。而現(xiàn)階段，由于信息技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展，計(jì)算機(jī)的操作水平也有了飛躍性的提高，數(shù)控技術(shù)的復(fù)雜程度和精密程度也有了進(jìn)一步的增強(qiáng)，在工業(yè)生產(chǎn)實(shí)踐過(guò)程中能夠發(fā)揮作用的領(lǐng)域也越來(lái)越廣，因而能夠進(jìn)一步的在生產(chǎn)生活的過(guò)程中發(fā)揮自己的作用。
1.2數(shù)控技術(shù)的運(yùn)用狀況
現(xiàn)階段的數(shù)控技術(shù)已經(jīng)不僅僅是機(jī)床加工而已了，可以說(shuō)從機(jī)械制造到使用方面，都可以有數(shù)控技術(shù)的具體應(yīng)用。相對(duì)而言，自動(dòng)化運(yùn)行的成果，也是由于數(shù)控技術(shù)的產(chǎn)生而帶來(lái)的，因而機(jī)械自動(dòng)化方面，可以說(shuō)是運(yùn)用比較廣泛的領(lǐng)域。就我國(guó)的現(xiàn)實(shí)情況來(lái)說(shuō)，在工業(yè)生產(chǎn)方面本身已經(jīng)達(dá)到世界先進(jìn)水平，但就技術(shù)水平來(lái)說(shuō)，還具有一定的差距。數(shù)控技術(shù)實(shí)際上也處于這樣的狀況，發(fā)展迅速但是距離高端水平尚有距離，因而在重視程度方面的加強(qiáng)，以及我國(guó)信息技術(shù)的發(fā)展，都可以說(shuō)從環(huán)境方面加強(qiáng)了數(shù)控技術(shù)的發(fā)展空間。
2數(shù)控技術(shù)在煤炭工業(yè)中的意義
2.1對(duì)于精度和效率的提高
應(yīng)當(dāng)說(shuō)在精度方面的提高也是很明顯的，數(shù)控技術(shù)之下實(shí)現(xiàn)了機(jī)械的自動(dòng)化運(yùn)作，因而實(shí)際上誤差相對(duì)于一般的人工操作就會(huì)有很大的緩解。由于自動(dòng)化操作本身只是對(duì)于指令的重復(fù)執(zhí)行，基本上只會(huì)因?yàn)闄C(jī)械本身為誤差而出現(xiàn)問(wèn)題，就精度來(lái)說(shuō)，可以有效地避免人工操作失誤的狀況，對(duì)于精度也是有提升的。效率方面同樣也是如此，數(shù)控技術(shù)本身的傳導(dǎo)和操作都運(yùn)轉(zhuǎn)自如，也可以說(shuō)是渾然一體，因而從煤的采集到輸送方面實(shí)際上都是完全的數(shù)字控制，對(duì)于生產(chǎn)效率來(lái)說(shuō)，必然的也是大幅度地進(jìn)行了節(jié)約的功能。
2.2對(duì)于安全生產(chǎn)的促進(jìn)
安全性的提升可以說(shuō)也是顯而易見(jiàn)的，由于數(shù)控技術(shù)的運(yùn)用，使得操作人員能夠相對(duì)遠(yuǎn)離操作一線(xiàn)，從而使得相對(duì)有一定危險(xiǎn)性的采煤行業(yè)在對(duì)于人員的威脅方面有顯著的下降。數(shù)控技術(shù)一般而言更加適用于露天的煤礦開(kāi)采，在露天開(kāi)采方面的使用也更加廣泛，因而就這方面來(lái)說(shuō)，對(duì)于開(kāi)采的本身危險(xiǎn)性的降低，以及通過(guò)精密化的操作來(lái)減少運(yùn)行風(fēng)險(xiǎn)，都可以說(shuō)不可忽視[1]。即使在井下開(kāi)采，數(shù)控技術(shù)的運(yùn)用同樣對(duì)于及時(shí)的預(yù)警以及危險(xiǎn)操作的替代，有著不可忽視的作用。即使需要特定人員對(duì)于數(shù)控系統(tǒng)進(jìn)行監(jiān)控，也并非親臨一線(xiàn)，靠近生產(chǎn)的最前沿，因而在環(huán)境方面也可以說(shuō)有一定的安全保障。再加上自動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的出現(xiàn)，也進(jìn)一步使得生產(chǎn)系統(tǒng)的故障排除有了更多的依靠。
2.3對(duì)于采煤成本的節(jié)約
成本方面也可以說(shuō)有相當(dāng)?shù)慕Y(jié)約。首先是人力成本方面，在機(jī)械大量使用之前可以說(shuō)是典型的人力密集型產(chǎn)業(yè)需要大量的人力成本，而在機(jī)械使用之后則會(huì)對(duì)于人力成本有明顯的需求降低。而在數(shù)控技術(shù)發(fā)展普及之后，需要進(jìn)行操作的人員需求則會(huì)進(jìn)一步降低，從而更多的減少人力資源成本。而在技術(shù)成本上也可以這么說(shuō)，大量的設(shè)備操作被簡(jiǎn)化到計(jì)算機(jī)控制，可以對(duì)于機(jī)械操作方面作出很大的節(jié)約。而智能控制之下也能夠提高采煤的效率，從而減少對(duì)于原煤的篩選工作，進(jìn)一步的減少成本支出。
3數(shù)控技術(shù)在采煤生產(chǎn)中的具體實(shí)用
3.1采煤機(jī)械制造方面
在機(jī)械制造方面，可以說(shuō)數(shù)控機(jī)床的出現(xiàn)以及大范圍的使用進(jìn)一步加強(qiáng)了采煤機(jī)械制造的效能，從而可以在重工業(yè)的源頭方面有著更進(jìn)一步的發(fā)展。就采煤行業(yè)來(lái)說(shuō)，采煤機(jī)是其主要的工作機(jī)械，而數(shù)控技術(shù)運(yùn)用在機(jī)械制造方面，最主要的還是加強(qiáng)了機(jī)械本身的精密程度，并且能夠進(jìn)一步將一些需要更高精度的技術(shù)運(yùn)用在新的機(jī)械方面，從而加強(qiáng)采煤機(jī)械的效能[2]。比如說(shuō)對(duì)于氣割的控制就屬于數(shù)控運(yùn)用的典型方面，通過(guò)這些方面的使用，可以說(shuō)對(duì)于采煤行業(yè)本身來(lái)說(shuō)，作用是不可忽視的。
3.2采煤機(jī)械運(yùn)行方面
而在采煤機(jī)械的運(yùn)用方面，可以說(shuō)數(shù)控技術(shù)的使用則是更加的廣泛，通過(guò)數(shù)控技術(shù)的有效使用，可以使得采煤機(jī)械真正的實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)化的運(yùn)轉(zhuǎn)，并且完全實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化的效率使用?？梢哉f(shuō)對(duì)于控制來(lái)說(shuō)，最主要的幾方面包括對(duì)于數(shù)控的自動(dòng)關(guān)停、以及對(duì)于采用量的控制以及傳輸?shù)囊惑w化方面都是可以看得見(jiàn)的。而同樣的，在數(shù)控技術(shù)的自動(dòng)故障檢測(cè)方面，也可以說(shuō)是大幅度的排除了安全風(fēng)險(xiǎn)，使得效率和安全水平有了進(jìn)一步的提高。
4結(jié)語(yǔ)
可以說(shuō)科學(xué)技術(shù)就是第一生產(chǎn)力，因而對(duì)于采煤行業(yè)來(lái)說(shuō)，將技術(shù)及時(shí)的運(yùn)用和普及，通過(guò)結(jié)合自身實(shí)際情況加以推廣是非常的有必要的。數(shù)控技術(shù)的發(fā)展對(duì)于工業(yè)本身的促進(jìn)十分明顯，也可以說(shuō)是對(duì)于采煤行業(yè)的革命性發(fā)展，因此及時(shí)地進(jìn)行技術(shù)革新和管理適應(yīng)，可以說(shuō)十分的有必要。
作者：陳德航 單位：四川職業(yè)技術(shù)學(xué)院
1.回采工作面“三機(jī)”的選擇
（1）對(duì)于采煤機(jī)的選擇，首先采煤機(jī)的選擇，要針對(duì)煤層賦存條件來(lái)決定采煤機(jī)截割高度，采煤機(jī)截割深度以及煤壁硬度抗剪強(qiáng)度進(jìn)行參照開(kāi)產(chǎn)；然后選用較為簡(jiǎn)便、維修方便、價(jià)格便宜的采煤機(jī)；其次，選擇功能最為健全的采煤機(jī)；最后采煤機(jī)要滿(mǎn)足本煤層的進(jìn)尺工作強(qiáng)度，使作業(yè)能夠有序進(jìn)行。（2）對(duì)于刮板輸送機(jī)的選擇，首先要確保設(shè)備能夠滿(mǎn)足工作面落煤量的需求，其最大工作能力應(yīng)該滿(mǎn)足1.2倍采煤機(jī)生產(chǎn)能力；其次，刮板輸送機(jī)的特征應(yīng)該針對(duì)工作面的傾斜角度，根據(jù)鋪設(shè)的長(zhǎng)度等方面進(jìn)行選擇；最后所選擇的刮板輸送設(shè)備要完全能與采煤機(jī)配合使用，刮板輸送機(jī)的結(jié)構(gòu)及使用維護(hù)要方便。（3）液壓支架的選擇一般來(lái)講，首先要考慮的是所要支護(hù)的地質(zhì)條件，確定支護(hù)的強(qiáng)度；其次結(jié)合液壓支架的支護(hù)面對(duì)通風(fēng)口的空間位置，進(jìn)行配合，確保在采風(fēng)量達(dá)標(biāo)的情況下完成支護(hù)工作；然后，根據(jù)煤層賦存，選擇價(jià)格合適的液壓支架；最后液壓支架的選擇要和采煤機(jī)與刮板輸送機(jī)相互配合，支架的寬度要和刮板輸送機(jī)溜槽長(zhǎng)度相等，這樣在一定程度上才能完成回采工作面的生產(chǎn)任務(wù)。
2.機(jī)械選型
第一，采煤機(jī)的選型要考慮到采煤機(jī)的切割速度，結(jié)合實(shí)際情況在提高采煤的同時(shí)，根據(jù)煤礦開(kāi)采的進(jìn)度來(lái)選擇合適的采煤機(jī)。而這個(gè)時(shí)候我們還應(yīng)該考慮到采煤機(jī)的額定生產(chǎn)能力，根據(jù)我們采煤機(jī)的能力計(jì)算方程：Q=60VHBP（H是開(kāi)采高度，V是進(jìn)尺速度，B是滾筒橫截面寬，P是所采煤質(zhì)的密度），來(lái)確定采煤機(jī)的選型。采煤機(jī)的功率大小一般取決于煤層硬度和開(kāi)采厚度和采煤機(jī)牽引速度決定，在我國(guó)還沒(méi)有確切的計(jì)算采煤機(jī)功率的計(jì)算方法，而上面的方程也只是粗略的計(jì)算，國(guó)外先進(jìn)國(guó)家，因?yàn)槠涓叨葯C(jī)械化，其計(jì)算也比較合理，其推算出的數(shù)值也更為精確。第二，液壓支架的選型上，根據(jù)工作面的圍巖壓力進(jìn)行選擇，其中要考慮到的因素有巷道標(biāo)高，圍巖壓力系數(shù)，頂板巖層垮塌率，底板冒底系數(shù)，煤層瓦斯儲(chǔ)存量。這些都是我們選擇液壓支架的一項(xiàng)重要表準(zhǔn)，是保證液壓支架能在服務(wù)年限內(nèi)正常工作的一項(xiàng)參照數(shù)據(jù)。而液壓支架的支護(hù)強(qiáng)度計(jì)算公式，我們通常用的就是Q=K1H1og*0.001cosα（K1指的是支架上部頂巖厚度系數(shù)，Q是說(shuō)所需支護(hù)強(qiáng)度，H指才高最大值，α就是煤層傾角）。根絕這個(gè)結(jié)算方法，計(jì)算出我們回采工作面所需要的是哪一類(lèi)液壓支架然后進(jìn)行安排。第三，采煤工作面刮板輸送機(jī)的選擇上，近年來(lái)綜合采煤技術(shù)的進(jìn)程不斷加快，綜合采煤即機(jī)械采和人工采的配合采煤法，所以對(duì)刮板輸送機(jī)的要求也與日俱增，主要仍舊是刮板輸送機(jī)的負(fù)載量和額定輸送功率的不斷增加，導(dǎo)致了對(duì)刮板輸送機(jī)的選擇。隨著綜合機(jī)械化裝備技術(shù)和綜合管理水平的提高，對(duì)刮板輸送機(jī)的輸送長(zhǎng)度有了新的標(biāo)準(zhǔn)，所以在選型上就有了新的參數(shù)標(biāo)準(zhǔn)。
3.創(chuàng)新幾點(diǎn)設(shè)備開(kāi)發(fā)和使用
3.1采煤機(jī)的防滑處理
首先在采煤機(jī)開(kāi)機(jī)過(guò)程中，現(xiàn)場(chǎng)需要對(duì)采煤機(jī)牽引組、行走組、液壓制動(dòng)組、運(yùn)輸機(jī)組等機(jī)組進(jìn)行檢查，看是否需要維修。然后在割煤過(guò)程中，采用合適的回采工藝流程進(jìn)行規(guī)范化的作業(yè)，進(jìn)行軌道移駕，運(yùn)輸機(jī)彎曲盡量靠近采煤機(jī)。其中表現(xiàn)突出的就是雙翼雙向上行割煤，此割煤的時(shí)候，滾筒上下全部落地。針對(duì)傾角較大的采煤工作面，通過(guò)對(duì)采煤機(jī)的PLC程序的調(diào)整，可以啟動(dòng)采煤機(jī)進(jìn)行割煤進(jìn)程，應(yīng)當(dāng)先牽引后松閘，從而防止機(jī)器下滑。而采煤機(jī)要及時(shí)檢查實(shí)心花鍵軸是否需要更換，防止大傾角采煤中出現(xiàn)滑軌事件的發(fā)生。最后，采用具有制動(dòng)能效的四項(xiàng)變頻技術(shù)進(jìn)行采煤機(jī)的控制，可實(shí)現(xiàn)在惡劣作業(yè)環(huán)境下的均速割煤，啟動(dòng)前要檢查制動(dòng)系統(tǒng)的彈簧是否需要更換，從而確保采煤機(jī)的制動(dòng)正常。
3.2液壓支架的防滑處理
若要保障回采工作面的順利和安全，防止液壓支架的倒塌尤為重要，在實(shí)踐中我們通過(guò)以下的有序操作和技術(shù)工藝來(lái)完成防倒滑工作。首先對(duì)于支架底部進(jìn)行防倒滑處理，一般采用在下側(cè)錨鏈加固，頂部進(jìn)行穩(wěn)定點(diǎn)支撐，中間進(jìn)行螺絲加固。然后是工作面的機(jī)巷超前風(fēng)巷回采，在根據(jù)回采工作面傾斜角度變化的情況下，不斷的調(diào)整機(jī)巷的超前量，進(jìn)而保證支架運(yùn)輸機(jī)的穩(wěn)定。再然后跟頂跟底回采，第一次來(lái)壓和斷層褶曲面以及嚴(yán)重冒底片幫區(qū)時(shí)，采高應(yīng)該嚴(yán)格控制。最后加強(qiáng)工程質(zhì)量，嚴(yán)格控制頂?shù)装迩懈罹€(xiàn)劃分，同時(shí)保證液壓支架和運(yùn)輸機(jī)的固定，進(jìn)而保證各項(xiàng)作業(yè)不滯后。而針對(duì)頂?shù)装迤鸱环€(wěn)定的地區(qū)，適當(dāng)做出修正工作，確保液壓支架的防滑工作。
3.3刮板輸送機(jī)的安全治理措施
為實(shí)現(xiàn)有效的溜煤輸送，在刮板輸送機(jī)的刮板上適當(dāng)?shù)母倪M(jìn)，應(yīng)對(duì)大傾斜角度的運(yùn)煤進(jìn)程，而大傾斜角度的運(yùn)輸，往往是上下山運(yùn)輸，那么上坡時(shí)的功率就會(huì)加大，此時(shí)刮板輸送機(jī)功率加大，就可能導(dǎo)致機(jī)械老化，或者起火，其液壓潤(rùn)滑油要保證其充足，而電機(jī)負(fù)荷量應(yīng)當(dāng)在應(yīng)對(duì)此類(lèi)情況而進(jìn)行更換，從而保證運(yùn)輸?shù)陌踩院头€(wěn)定性。刮板輸送機(jī)嚴(yán)禁站人，此項(xiàng)制度在井下作業(yè)中已經(jīng)提出了好些年了，期間對(duì)工人的傷害也不是一例兩例，輸送機(jī)皮帶載人，不僅加重了皮帶的符合，還會(huì)影響到所載人的生命安全。刮板輸送機(jī)中部煤巖破碎裝置，可以減小煤塊大小，從而使輸送機(jī)的負(fù)載降低。從而保障刮板輸送機(jī)的安全進(jìn)程。
4.結(jié)語(yǔ)
我國(guó)現(xiàn)行綜合機(jī)械化采煤工作的進(jìn)程，其目的是把回采工作做到更為合理、科學(xué)、高效。而如何將這些任務(wù)緊密的結(jié)合在一起，就成為了實(shí)現(xiàn)采煤回采工作的重中之重，各設(shè)備之間合理的匹配，可以將工作效率科學(xué)化的提高到一個(gè)極限。機(jī)電設(shè)備之間的相互配套還能夠有效的改善回采工作的作業(yè)條件，一定程度上還可以提高回采工作的穩(wěn)定有序進(jìn)程，從而降低危險(xiǎn)系數(shù)。
作者：張迎春 單位：陜西延長(zhǎng)石油巴拉素煤業(yè)有限公司
我國(guó)煤炭開(kāi)采量始終維持在世界高位，在使用傳統(tǒng)采煤技術(shù)作業(yè)的時(shí)期，煤礦事故呈現(xiàn)比較高的發(fā)生率。隨著我國(guó)科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，采煤設(shè)備的機(jī)電一體化，其發(fā)展進(jìn)程由引進(jìn)原機(jī)、學(xué)習(xí)研究，到實(shí)現(xiàn)部分設(shè)備的國(guó)產(chǎn)化，對(duì)于一些技術(shù)含量較高的軟硬件關(guān)鍵技術(shù)，我國(guó)目前尚在科研攻關(guān)與研究實(shí)驗(yàn)階段。雖然我國(guó)的采煤設(shè)備機(jī)電一體化技術(shù)還處在起步階段，但是，該技術(shù)帶來(lái)的煤炭生產(chǎn)高效性與安全性，是無(wú)與倫比的；該技術(shù)給煤礦職工帶來(lái)的舒適性與方便性，是前所未有的。因此，有必要進(jìn)一步加強(qiáng)機(jī)電—體化技術(shù)對(duì)采煤設(shè)備的促進(jìn)作用研究，讓該項(xiàng)技術(shù)發(fā)揮更大的效果。
1采煤設(shè)備機(jī)電一體化技術(shù)的研究
1.1傳感系統(tǒng)。采煤設(shè)備的機(jī)電一體化傳感系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)對(duì)電壓、電流、功率、速度、溫度、壓力、液位高度、支架支撐力、液壓流量等實(shí)施有效的測(cè)定。在傳感系統(tǒng)的性能提升方面，首先，應(yīng)提升對(duì)設(shè)備細(xì)微動(dòng)作變化的感應(yīng)檢測(cè)，例如：采煤機(jī)機(jī)身傾斜度，搖臂擺動(dòng)幅度、動(dòng)力牽引、設(shè)備行徑、煤巖分離、運(yùn)輸行程、油缸支撐度、液壓支架壓力和流量等；其次，在信號(hào)傳輸方面，應(yīng)該進(jìn)一步提高其可靠性、規(guī)范性與精準(zhǔn)性。
1.2監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的主要功能是依據(jù)計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)模式，收集采煤設(shè)備在日常工作狀態(tài)中的各項(xiàng)情況，與計(jì)算機(jī)預(yù)先設(shè)定的數(shù)據(jù)進(jìn)行比較，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)設(shè)備的全面測(cè)量，同時(shí)，將計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為人們可以識(shí)別的文字、數(shù)字與圖案，方便操作者實(shí)施有效監(jiān)測(cè)。監(jiān)控系統(tǒng)是傳感系統(tǒng)與控制系統(tǒng)的連接紐帶，是人們探知設(shè)備工作狀態(tài)的有效途徑。
1.3控制系統(tǒng)。通過(guò)計(jì)算機(jī)技術(shù)，可以實(shí)現(xiàn)機(jī)電一體化的有效控制，在采煤設(shè)備正常工作的狀態(tài)下，控制系統(tǒng)只要依照計(jì)算機(jī)事先設(shè)置好的指令，對(duì)設(shè)備進(jìn)行有序的操控就可以了。能夠凸顯控制系統(tǒng)技術(shù)水平的時(shí)候，首先，能否控制采煤設(shè)備維持長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行的穩(wěn)定，若能，則說(shuō)明該系統(tǒng)性能比較優(yōu)異。比如，在日常采煤的時(shí)候，對(duì)挖掘進(jìn)程、傳輸過(guò)載、機(jī)具姿勢(shì)調(diào)整等是否能夠?qū)崿F(xiàn)柔性調(diào)整；其次，當(dāng)遇到突發(fā)狀況的時(shí)候，控制系統(tǒng)能否及時(shí)實(shí)現(xiàn)智能化的有效控制。比如，在遭遇設(shè)備故障、煤層坍塌、異物堵塞等情況時(shí)，能否及時(shí)下達(dá)正確的指令，能否采取精確的動(dòng)作，實(shí)現(xiàn)停機(jī)、倒車(chē)、減速等動(dòng)作。目前，對(duì)于采煤設(shè)備可靠性控制是一個(gè)科技難關(guān)，如何開(kāi)發(fā)微電子技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)的更多功能，使之在設(shè)備自檢自診、故障自我檢測(cè)與排除、作業(yè)環(huán)境監(jiān)視與反饋、智能化無(wú)人化等方面實(shí)現(xiàn)突破，是科研工作者與設(shè)備操作者需要面對(duì)的研究方向。
2機(jī)電一體化技術(shù)對(duì)采煤設(shè)備的促進(jìn)作用
2.1可以提高自動(dòng)化操作程度。使用安裝有機(jī)電一體化技術(shù)的采煤設(shè)備，通過(guò)簡(jiǎn)單的電腦操作，下達(dá)執(zhí)行指令，就可以實(shí)現(xiàn)高效率的采煤作業(yè)。該項(xiàng)技術(shù)可以有效降低煤礦工人的勞動(dòng)強(qiáng)度，可以大幅度提高采煤效率，可以有效規(guī)避因工人經(jīng)驗(yàn)不足而引發(fā)的安全隱患。有些比較先進(jìn)的裝有機(jī)電一體化技術(shù)的采煤設(shè)備，甚至可以實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程操控與智能化無(wú)人操作，徹底顛覆了煤礦工人的傳統(tǒng)形象。
2.2可以在節(jié)能減排的同時(shí)提高開(kāi)采效率。使用安裝有機(jī)電一體化技術(shù)的采煤設(shè)備，首先，可以減少人力勞動(dòng)成本；其次，可以整合各個(gè)分散的小設(shè)備，膠帶輸送機(jī)、通風(fēng)機(jī)、提升機(jī)等，減少無(wú)效功的浪費(fèi)；最后，自動(dòng)化作業(yè)的最大優(yōu)勢(shì)就是可以大幅提高開(kāi)采速度。因此，使用該采煤設(shè)備，可以有效提升煤炭企業(yè)的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力。
2.3可以降低維護(hù)強(qiáng)度與維修成本。使用安裝有機(jī)電一體化技術(shù)的采煤設(shè)備，可以實(shí)現(xiàn)全設(shè)備的系統(tǒng)化監(jiān)控與報(bào)警，對(duì)于一些較為簡(jiǎn)單的設(shè)備故障，系統(tǒng)通過(guò)識(shí)別，啟動(dòng)自我維護(hù)功能，將微小的故障及時(shí)消滅掉，避免設(shè)備帶病作業(yè)。對(duì)于簡(jiǎn)化維修程序、降低維修成本、延長(zhǎng)機(jī)器壽命、提高工作效率、改善職工工作環(huán)境都具有管理優(yōu)勢(shì)。
2.4可以提高工人隊(duì)伍的整體作業(yè)水平。使用安裝有機(jī)電一體化技術(shù)的采煤設(shè)備，必然會(huì)帶動(dòng)煤炭生產(chǎn)中的自動(dòng)化改革進(jìn)程。新的設(shè)備本身就具有較強(qiáng)的學(xué)習(xí)性與經(jīng)濟(jì)性，對(duì)職工自身水平的提高起到了督促與帶動(dòng)作用。新設(shè)備的工作模式必然拉動(dòng)供電、排水、通風(fēng)、提升等各項(xiàng)保證系統(tǒng)的升級(jí)換代，否則就會(huì)影響生產(chǎn)效率。對(duì)煤礦的軟硬件系統(tǒng)進(jìn)行必要的改進(jìn)，在改進(jìn)與以后的維護(hù)工作中，職工的作業(yè)水平必然會(huì)隨之得到提高。
3結(jié)語(yǔ)
機(jī)電一體化采煤設(shè)備在煤炭生產(chǎn)企業(yè)得到了越來(lái)越廣泛的應(yīng)用，對(duì)我國(guó)煤炭生產(chǎn)做出了不凡的貢獻(xiàn)。隨著科技的不斷進(jìn)步，機(jī)電一體化采煤設(shè)備的升級(jí)研究與應(yīng)用必然會(huì)得到更為長(zhǎng)足的發(fā)展。
作者：孫緒斌 單位：陜煤集團(tuán)神南產(chǎn)業(yè)發(fā)展有限公司
1緩傾斜長(zhǎng)壁薄煤層的開(kāi)采
對(duì)于采煤機(jī)的選擇，可靠性高、體積小并且功率大的薄煤層采煤機(jī)或者刨煤機(jī)更受煤礦公司的青睞。除此之外，還應(yīng)該采用適宜的采煤機(jī)來(lái)加強(qiáng)采煤機(jī)的穩(wěn)定性，另外還需要依據(jù)開(kāi)采的薄煤層的實(shí)際狀況與所選用的采煤機(jī)運(yùn)營(yíng)合理且高效的配套開(kāi)采技術(shù)，這樣更能發(fā)揮出采煤機(jī)或刨煤機(jī)的作用，提高煤礦開(kāi)采的工作效率。
2煤礦采煤工藝的主要技術(shù)
一般而言，井巷布置、開(kāi)采的礦壓控制、沖擊地壓防治、瓦斯與火災(zāi)防治等是對(duì)深礦井進(jìn)行開(kāi)采的關(guān)鍵，同時(shí)也是煤礦井下開(kāi)采生產(chǎn)技術(shù)所必須克服的技術(shù)難點(diǎn)，目前我國(guó)的煤礦井下開(kāi)采技術(shù)有了一定的提高但仍有很多不足，這些問(wèn)題的解決能夠促進(jìn)我國(guó)的煤礦井下開(kāi)采技術(shù)有一個(gè)新的提高。
2.1巷道布置開(kāi)采技術(shù)
巷道作為煤礦開(kāi)采過(guò)程中的重要通道，它的合理性與安全性直接影響到煤礦井的工程能否順利進(jìn)行，也直接影響到煤礦井的開(kāi)采成本的高低。所以，煤礦公司應(yīng)該重視巷道的布置，應(yīng)實(shí)地考察礦井，結(jié)合自身的井下采煤的方式，做出最合理的礦井巷道布置。在研究巷道布置的時(shí)候，應(yīng)該充分考慮煤礦的開(kāi)采技術(shù)的嫻熟程度和該煤礦內(nèi)的作業(yè)環(huán)境以及該礦井的地勢(shì)情況，不僅能節(jié)約運(yùn)輸成本和節(jié)省工程時(shí)間，還有利于提高煤礦的工作效率。
2.2采場(chǎng)圍巖控制技術(shù)
采場(chǎng)圍巖控制技術(shù)對(duì)于我國(guó)的煤礦安全事業(yè)具有十分重要的意義，采場(chǎng)圍巖的不穩(wěn)定必然會(huì)造成采礦工作人員的安全隱患。在另一方面，結(jié)合現(xiàn)代化理論和分析法、計(jì)算測(cè)量技術(shù)，可以得出煤礦的地質(zhì)結(jié)構(gòu)情況。所以，應(yīng)進(jìn)一步完善圍巖控制技術(shù)理論，這不僅能夠保障煤礦開(kāi)采的安全性，而且能將對(duì)煤礦采場(chǎng)的巖層情況置于掌握中，為井下開(kāi)采提供便利。堅(jiān)硬巖層頂板和破碎巖層頂板是煤礦井頂板主要的兩種類(lèi)型。深孔預(yù)裂爆破處理技術(shù)、高壓注水處理技術(shù)是最為常見(jiàn)的傳統(tǒng)巖層處理方法，但是因?yàn)樵趯?shí)際運(yùn)用中其繁瑣的操作程序以及高成本費(fèi)用的缺陷，與現(xiàn)在高技術(shù)、低成本的要求相悖，因此無(wú)法滿(mǎn)足采礦工程所要求的標(biāo)準(zhǔn)而很少被運(yùn)用。因此巖層頂板處理技術(shù)的革新和進(jìn)步是十分重要的，是必然的趨勢(shì)。
2.3“三下”采煤技術(shù)
“三下”采煤技術(shù)比較適用于保護(hù)村莊的情形，其主要是通過(guò)模擬數(shù)值計(jì)算以及模擬相似材料來(lái)進(jìn)行各項(xiàng)填充技術(shù)與組合的填充技術(shù)，另外還包括村莊的房屋的加固以及重建方面的技術(shù)。
3結(jié)束語(yǔ)
中國(guó)的儲(chǔ)煤量大，分布廣泛，所以我國(guó)的煤層儲(chǔ)存條件十分多樣。我國(guó)主要的煤礦煤層是緩斜、傾斜和急斜三種，其中緩斜占主要部分。但煤層的多樣導(dǎo)致我國(guó)采煤方式的多樣性。隨著長(zhǎng)期的實(shí)踐和探索，采煤的生產(chǎn)技術(shù)有了很大的提高，采煤的方法也有很多的創(chuàng)新。但是隨著時(shí)代的發(fā)展。采礦的技術(shù)和方法也需要不斷地革新。這不僅有利于進(jìn)一步改善煤礦的安全條件，也有利于提高煤礦的效率，取得更好的經(jīng)濟(jì)效益。
作者：崔振華 單位：山西高河能源有限公司
1北山煤礦采煤沉陷區(qū)地質(zhì)災(zāi)害類(lèi)型及特征
1.1滑坡北山煤礦采煤沉陷區(qū)存在3處滑坡，分別編號(hào)HP1、HP2和HP3。HP1屬于黃土滑坡，平面形態(tài)不規(guī)則，滑坡長(zhǎng)26m，寬31m，滑體平均厚度6m，體積約4700m3，相對(duì)高差18m，平均坡度37°，主滑方向292°，滑體巖性自上而下為粉土和粉質(zhì)黏土，滑面為圓弧形；HP2為巖質(zhì)滑坡，平面形態(tài)呈圈椅狀，滑坡長(zhǎng)22m，寬53m，滑體平均厚度4m，體積約4660m3，相對(duì)高差12m，平均坡度28°，主滑方向253°，滑體巖性自上而下為砂巖和泥頁(yè)巖，滑面為折線(xiàn)形；HP3為楔形體巖質(zhì)滑坡，平面形態(tài)呈“八”字形，滑坡長(zhǎng)35m，最寬處約25m，楔形體最厚處為6m，體積約3800m3，相對(duì)高差32m，平均坡度56°，滑體巖性自上而下為砂巖、泥巖和砂巖，主滑方向66°，并沿結(jié)構(gòu)面下滑3.5m，楔形體滑坡處于欠穩(wěn)定狀態(tài)，工況條件改變時(shí)可能再次發(fā)生滑動(dòng)。
1.2不穩(wěn)定邊坡受采空塌陷及工程開(kāi)挖共同作用的影響，采煤沉陷區(qū)內(nèi)沿溝谷兩岸斷續(xù)分布有16處邊坡，大部分為巖質(zhì)邊坡，少量為黃土邊坡。巖質(zhì)邊坡的坡體主要為砂巖、泥巖，坡度較陡，一般為44~58°，坡高為4~12m不等，坡面風(fēng)化嚴(yán)重，節(jié)理裂隙發(fā)育，整體穩(wěn)定性較好，局部發(fā)生崩滑破壞；黃土邊坡的坡體為馬蘭黃土，坡度較陡，近乎直立，坡高3~8m不等，大孔隙結(jié)構(gòu)及垂直節(jié)理發(fā)育，局部發(fā)生崩滑，一處邊坡已經(jīng)發(fā)生滑坡。
1.3潛在泥石流采煤沉陷區(qū)內(nèi)分布一條走向近南北的溝谷，溝谷三面環(huán)山，一面開(kāi)口，呈長(zhǎng)瓢狀，溝底高程在1099~1186m，溝床縱坡比降平均140‰，溝坡高差24~49m，坡度40~65°；溝谷谷底及東部溝坡上存在3處煤矸石棄渣、建筑垃圾及切坡棄渣組成的松散狀堆積體，體積大約25900m3；溝谷匯水面積約2km2。在暴雨等極端氣象條件下可能誘發(fā)泥石流，對(duì)溝谷的建構(gòu)物及下游村莊造成嚴(yán)重危害。
2北山煤礦采煤沉陷區(qū)生態(tài)環(huán)境破壞現(xiàn)狀
大規(guī)模的煤炭開(kāi)采對(duì)于原本生態(tài)環(huán)境脆弱的山西來(lái)說(shuō)就是“雪上加霜”。北山煤礦工程、道路的建設(shè)及棄渣的隨意堆積，使原本森林覆蓋率達(dá)43.1%的烏金山國(guó)家森林公園出現(xiàn)大量大面積的斑駁，與周?chē)鷳B(tài)環(huán)境嚴(yán)重不協(xié)調(diào)；煤矸石堆自燃產(chǎn)生的SO2、H2S等廢氣使烏金山國(guó)家森林公園部分區(qū)域彌漫著強(qiáng)烈的刺激性氣味；在降雨條件下，煤矸石堆的淋濾液中含有大量的有害化學(xué)成分，能夠腐蝕土壤、污染地下水。
3地質(zhì)災(zāi)害與生態(tài)環(huán)境綜合治理方案
北山煤礦采煤沉陷區(qū)位于烏金山國(guó)家森林公園內(nèi)，治理方案的選擇綜合考慮了森林公園的生態(tài)環(huán)境、地質(zhì)災(zāi)害的威脅、山西旅游發(fā)展戰(zhàn)略及社會(huì)需求等諸多因素。
3.1采空區(qū)的注漿及地面塌陷、地裂縫的回填復(fù)墾采空塌陷坑面積廣闊，且位于烏金山國(guó)家森林公園內(nèi)，考慮到需要在塌陷坑內(nèi)建設(shè)娛樂(lè)設(shè)施、蓄水池等構(gòu)筑物，確定對(duì)采空塌陷坑進(jìn)行工程治理后重新利用。綜合考慮上述因素，采空區(qū)采用注漿進(jìn)行工程治理，地表塌陷坑、地裂縫采用回填、整平、復(fù)墾、綠化等措施進(jìn)行綜合治理。注漿的范圍包括采空區(qū)地表建構(gòu)筑物附加荷載大的區(qū)域及蓄水池的區(qū)域，注漿面積為43034m2，總注漿量為91465m3，注漿材料采用水泥粉煤灰漿，水固比1∶1.2~1∶1.5，水泥含量占固相的20%，帷幕孔間距為20m，注漿孔間距為25m，呈梅花形布置；塌陷坑及地裂縫采用表土剝離，開(kāi)挖，分層回填碾壓的方式回填至設(shè)計(jì)標(biāo)高，并回填10cm厚度的種植土，最后平鋪草皮綠化。
3.2滑坡的綜合治理方案采煤沉陷區(qū)內(nèi)滑坡處于欠穩(wěn)定狀態(tài)，需要通過(guò)工程措施進(jìn)行錨固。HP1和HP2采用削方+預(yù)應(yīng)力錨索框架梁+植被綠化+截排水的綜合治理方案，即通過(guò)削坡清除滑體、減小荷載、整平坡面；錨索錨固段長(zhǎng)度為6~8m，錨索總長(zhǎng)根據(jù)滑面位置和滑體厚度確定，框架梁尺寸為4m×4m，截面寬400mm，厚500mm，框架梁將錨索的拉力均勻分散到坡面上，與錨索一起為滑坡提供足夠的錨固力；坡面綠化采用草-灌多層次立體防護(hù)，草本種類(lèi)選用高羊茅并混播一定比例的紫花苜蓿，灌木類(lèi)型則選用沙棘；坡頂距離框架梁5m處設(shè)置一道截水溝，截水溝斷面尺寸依據(jù)匯水面積和降雨強(qiáng)度計(jì)算確定。HP3采用肋板墻+預(yù)應(yīng)力錨索+生態(tài)綠化的綜合治理方案，即通過(guò)削方使滑坡不同坡段的坡度保持一致；肋板厚400mm，寬6m，肋柱寬600mm，厚700mm，設(shè)置間距為3m；錨索設(shè)置在肋柱上，垂直間距為2.5m，錨索長(zhǎng)度的設(shè)置與上述原則相同；待上述工程施工完畢后，沿著坡頂、坡底各栽植一排五葉地錦進(jìn)行生態(tài)綠化；坡頂設(shè)置截水溝，方法與HP1和HP2的截水溝設(shè)置方法相同。
3.3不穩(wěn)定邊坡的綜合治理方案對(duì)采煤沉陷區(qū)內(nèi)16處不穩(wěn)定邊坡選取具有代表性的剖面，采用極限平衡法，在不同工況條件對(duì)其進(jìn)行穩(wěn)定性計(jì)算和評(píng)價(jià)。治理方案依據(jù)邊坡的穩(wěn)定程度可以分為2種：當(dāng)邊坡的穩(wěn)定性系數(shù)Fs＜1.05，處于欠穩(wěn)定或者不穩(wěn)定狀態(tài)時(shí)，采用削坡+復(fù)合錨桿框架梁+排水的綜合防治措施，即通過(guò)削坡，整平坡面并將坡度削為1∶1或更緩，框架梁尺寸為4m×4m，截面寬400mm，厚500mm，為了呼應(yīng)烏金山國(guó)家森林公園的生態(tài)景觀(guān)，在框架內(nèi)使用漿砌片石砌筑一個(gè)拱頂直徑為3m的拱形骨架，骨架內(nèi)碼放生態(tài)植被袋，坡頂依據(jù)地形設(shè)置截水溝，如圖1所示；當(dāng)邊坡的穩(wěn)定性系數(shù)Fs在1.05和邊坡穩(wěn)定安全系數(shù)Fst之間，處于基本穩(wěn)定狀態(tài)時(shí)，采用削坡+生態(tài)植被袋+排水的綜合防治措施，即通過(guò)削坡清除坡面植被、整平坡面，自坡底向上按一定規(guī)則依次碼放生態(tài)植被袋，如圖2所示。
3.4潛在泥石流的綜合治理方案綜合考慮周?chē)鷳B(tài)景觀(guān)、地質(zhì)災(zāi)害威脅、場(chǎng)地利用狀況、治理費(fèi)用等因素，確定潛在泥石流的治理方案為固源。即對(duì)3處松散堆積體物源依據(jù)地形條件按照1∶1.5的坡率分層碾壓夯實(shí)，坡面采用漿砌片石拱形骨架進(jìn)行護(hù)坡，拱形骨架寬3m，具體尺寸見(jiàn)圖3，骨架內(nèi)填鋪一層厚30cm的種植土，然后鋪設(shè)草皮進(jìn)行生態(tài)綠化。
4討論
采煤沉陷區(qū)內(nèi)地質(zhì)災(zāi)害的發(fā)育過(guò)程與生態(tài)環(huán)境的破壞狀況并不是相互獨(dú)立的，而是相輔相成、相互促進(jìn)的。生態(tài)環(huán)境的破壞和地質(zhì)災(zāi)害的發(fā)生往往同時(shí)存在，生態(tài)環(huán)境的破壞可以直接或間接導(dǎo)致地質(zhì)災(zāi)害的發(fā)生；地質(zhì)災(zāi)害的發(fā)生又會(huì)嚴(yán)重加劇生態(tài)環(huán)境的破壞。就榆次北山煤礦采煤沉陷區(qū)來(lái)說(shuō)，地下采煤活動(dòng)、人類(lèi)的工程開(kāi)挖和肆意堆填導(dǎo)致區(qū)內(nèi)生態(tài)環(huán)境的嚴(yán)重破壞和眾多地質(zhì)災(zāi)害的發(fā)生。具體來(lái)說(shuō)，地下采煤活動(dòng)導(dǎo)致大面積地表沉陷形成塌陷坑和地裂縫，進(jìn)而造成地表水土流失，植被嚴(yán)重破壞，生態(tài)環(huán)境愈發(fā)惡劣；區(qū)內(nèi)植被覆蓋率驟減導(dǎo)致地表水更易進(jìn)入坡體，進(jìn)而引發(fā)邊坡失穩(wěn)，發(fā)生崩塌、滑坡等地質(zhì)災(zāi)害；煤矸石等松散堆積體不僅破壞植被，污染空氣、水源、土壤，而且作為泥石流物源在暴雨等惡劣氣象條件下可能發(fā)生泥石流等地質(zhì)災(zāi)害。上述地質(zhì)災(zāi)害發(fā)育過(guò)程及發(fā)生時(shí)，更會(huì)進(jìn)一步加劇區(qū)內(nèi)生態(tài)環(huán)境的破壞。由地質(zhì)災(zāi)害和生態(tài)環(huán)境的相互關(guān)聯(lián)性可知，采煤沉陷區(qū)內(nèi)地質(zhì)災(zāi)害的治理方案和生態(tài)環(huán)境的恢復(fù)治理方案必須全局統(tǒng)籌、綜合考慮、綜合防治。對(duì)采煤沉陷區(qū)的治理而言，不能僅對(duì)區(qū)內(nèi)地質(zhì)災(zāi)害采取工程措施而忽視生態(tài)環(huán)境的恢復(fù)治理，否則惡劣的生態(tài)環(huán)境將導(dǎo)致新的地質(zhì)災(zāi)害的產(chǎn)生；也不能僅對(duì)區(qū)內(nèi)生態(tài)環(huán)境進(jìn)行恢復(fù)治理而無(wú)視地質(zhì)災(zāi)害的威脅，否則地質(zhì)災(zāi)害一旦發(fā)生，區(qū)內(nèi)生態(tài)環(huán)境將在短時(shí)內(nèi)發(fā)生嚴(yán)重破壞，之前耗費(fèi)大量資金的生態(tài)環(huán)境恢復(fù)工程將失去意義；區(qū)內(nèi)生態(tài)環(huán)境恢復(fù)和地質(zhì)災(zāi)害治理分開(kāi)前后來(lái)做也是不可行的，前后分開(kāi)治理的方案不僅會(huì)造成經(jīng)濟(jì)上的浪費(fèi)，還會(huì)導(dǎo)致地質(zhì)災(zāi)害的工程與生態(tài)恢復(fù)工程之間存在縫隙，不能和諧統(tǒng)一、共同發(fā)揮作用，起到事倍功半的作用。
本文所述的綜合治理方案，是在對(duì)采煤沉陷區(qū)內(nèi)地質(zhì)災(zāi)害現(xiàn)狀和生態(tài)環(huán)境破壞程度綜合分析評(píng)價(jià)的基礎(chǔ)上、結(jié)合當(dāng)?shù)芈糜伟l(fā)展戰(zhàn)略和社會(huì)需求等多種因素統(tǒng)籌考慮下制定的，與其他治理方案相比具有以下5個(gè)方面的優(yōu)點(diǎn)：（1）設(shè)計(jì)方案充分體現(xiàn)生態(tài)防護(hù)的理念，生態(tài)植被袋不僅增加了區(qū)內(nèi)綠化面積，而且對(duì)邊坡的穩(wěn)定性起到了主導(dǎo)的防護(hù)作用；框架梁內(nèi)、復(fù)合框架梁內(nèi)及拱形骨架內(nèi)的坡面植草不僅在生態(tài)環(huán)境恢復(fù)中起到主導(dǎo)作用，還能夠?qū)ζ旅嫫鸬椒e極的防護(hù)作用；（2）設(shè)計(jì)方案中五葉地錦等生態(tài)綠化措施有效地增強(qiáng)了肋板墻等工程措施的耐久性；（3）框架梁、復(fù)合框架梁、拱形骨架等工程措施在錨固邊坡的同時(shí)，為坡面綠化提供骨架，使得整體坡面綠化看起來(lái)更有活力；（4）帶狀的生態(tài)植被袋防護(hù)系統(tǒng)、矩形的框架梁護(hù)坡系統(tǒng)、拱形的復(fù)合框架梁護(hù)坡系統(tǒng)、拱形的骨架系統(tǒng)使得區(qū)內(nèi)生態(tài)綠化結(jié)構(gòu)復(fù)雜多樣化，為烏金山國(guó)家森林公園的景觀(guān)添加色彩；（5）工程措施與生態(tài)恢復(fù)措施相結(jié)合、地質(zhì)災(zāi)害治理工程與生態(tài)環(huán)境恢復(fù)工程相結(jié)合的綜合治理方案，在經(jīng)濟(jì)上要優(yōu)于其他方案。5結(jié)語(yǔ)（1）山西省在進(jìn)行大規(guī)模煤礦開(kāi)采過(guò)程中，采煤塌陷區(qū)內(nèi)地質(zhì)災(zāi)害頻發(fā)，生態(tài)環(huán)境惡劣，在對(duì)采煤塌陷區(qū)進(jìn)行治理過(guò)程中，需要綜合考慮地質(zhì)災(zāi)害治理、生態(tài)環(huán)境恢復(fù)、經(jīng)濟(jì)轉(zhuǎn)型發(fā)展、社會(huì)需求等諸多因素；（2）山西榆次北山煤礦采煤塌陷區(qū)內(nèi)地質(zhì)災(zāi)害類(lèi)型為地面塌陷及地裂縫、滑坡、不穩(wěn)定邊坡及潛在泥石流等；生態(tài)環(huán)境惡劣主要體現(xiàn)在植被破壞嚴(yán)重、廢渣的肆意堆積、廢氣污染大氣、廢水腐蝕土地等方面；（3）綜合考慮地質(zhì)災(zāi)害治理、生態(tài)環(huán)境恢復(fù)、山西的經(jīng)濟(jì)發(fā)展戰(zhàn)略及當(dāng)?shù)厣鐣?huì)需求等4個(gè)因素，工程治理方案與生態(tài)環(huán)境恢復(fù)方案相互耦合、共同作用，形成一套完整的綜合治理方案；（4）治理方案能夠消除北山煤礦采煤塌陷區(qū)內(nèi)地質(zhì)災(zāi)害的威脅，恢復(fù)區(qū)內(nèi)原來(lái)的生態(tài)環(huán)境狀況，符合山西的旅游發(fā)展戰(zhàn)略，滿(mǎn)足社會(huì)需求，可以為山西省其他采煤塌陷區(qū)的治理提供思路和參考。
作者：秦朝亮龍建輝經(jīng)明趙金亮單位：太原理工大學(xué)礦業(yè)工程學(xué)院山西冶金巖土工程勘察總公司
摘要：《采煤概論》是中職煤礦專(zhuān)業(yè)開(kāi)設(shè)的一門(mén)重要的專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)課程。這門(mén)課程對(duì)于采煤方面的理論闡釋十分透徹，論述翔實(shí)。在現(xiàn)實(shí)的中職煤礦專(zhuān)業(yè)教學(xué)中，學(xué)生對(duì)采煤概論這門(mén)課的關(guān)注度比較低，造成這種情況的原因十分復(fù)雜，但無(wú)論如何，學(xué)生如果不學(xué)習(xí)好這門(mén)專(zhuān)業(yè)課，就無(wú)法良好構(gòu)建專(zhuān)業(yè)理論基礎(chǔ)。為了提高這門(mén)專(zhuān)業(yè)課在學(xué)生中的影響，當(dāng)務(wù)之急是探討適合學(xué)生學(xué)習(xí)的教學(xué)策略。
關(guān)鍵詞：煤礦專(zhuān)業(yè);中職教學(xué);專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)教學(xué)
中職院校是我國(guó)職業(yè)教育體系中重要的組成部分。中職院校為社會(huì)培養(yǎng)的是具有綜合素質(zhì)的專(zhuān)業(yè)型人才，也就是說(shuō)，除了具有良好的操作能力和執(zhí)行能力，學(xué)生需要擁有雄厚的理論基礎(chǔ)支撐自己的操作。一些專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)和專(zhuān)業(yè)理論的教學(xué)顯得十分重要。對(duì)于煤礦專(zhuān)業(yè)學(xué)生來(lái)說(shuō)，學(xué)習(xí)好采煤概論，對(duì)于未來(lái)的職業(yè)發(fā)展和個(gè)人提高有重要意義。
一、采煤概論課程的教學(xué)現(xiàn)狀
采煤概論這門(mén)課程對(duì)于煤礦專(zhuān)業(yè)的學(xué)生來(lái)說(shuō)十分重要，但卻一直被學(xué)生忽略。這會(huì)直接導(dǎo)致學(xué)生在未來(lái)的工作和發(fā)展中缺失良好的理論基礎(chǔ)，很難有本質(zhì)上的提高突破。學(xué)生對(duì)這門(mén)課的態(tài)度不能單一地從學(xué)生一方面尋找原因，教師教學(xué)的方式也有待改進(jìn)。面對(duì)采煤概論課程的教學(xué)現(xiàn)狀，我們要從多個(gè)角度進(jìn)行分析。1.課堂教學(xué)的內(nèi)容與學(xué)生的實(shí)際生活脫節(jié)。采煤概論中涉及的內(nèi)容是煤礦專(zhuān)業(yè)的基礎(chǔ)理論，內(nèi)容比較抽象。作為剛剛從初中升學(xué)至職業(yè)教育的學(xué)生來(lái)說(shuō)，他們的生活閱歷有限，即使已經(jīng)進(jìn)入這個(gè)專(zhuān)業(yè)，也沒(méi)有見(jiàn)過(guò)開(kāi)礦采煤的場(chǎng)景，很難想象專(zhuān)業(yè)操作的場(chǎng)景。例如，采煤專(zhuān)業(yè)中涉及的上山、下山、石門(mén)等名詞，學(xué)生可能難以理解，這就給學(xué)生的學(xué)習(xí)造成很大障礙。一旦學(xué)習(xí)效果不佳，學(xué)生的學(xué)習(xí)動(dòng)力和學(xué)習(xí)熱情就會(huì)不足，就會(huì)本能地抵觸這一課程。2.教師的教學(xué)方式難以喚起學(xué)生的興趣。采煤概論的教學(xué)內(nèi)容難以理解，如果教師的教學(xué)方式比較陳舊，學(xué)生更加難以提起對(duì)這門(mén)課的興趣。在傳統(tǒng)的授課方式中，由于采煤概論的理論性?xún)?nèi)容比較多，教師主要采取講授式教學(xué)，簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)就是教師講，學(xué)生記。但沒(méi)有理解的記憶是十分困難的，學(xué)生在聽(tīng)課時(shí)對(duì)專(zhuān)業(yè)詞匯一知半解，課下難以將其與自己的經(jīng)驗(yàn)結(jié)合在一起，時(shí)間一長(zhǎng)，遺忘的內(nèi)容就會(huì)比較多。在這樣的教學(xué)方法和教學(xué)環(huán)境中，學(xué)生難以對(duì)這門(mén)課產(chǎn)生學(xué)習(xí)興趣。
二、提高學(xué)生對(duì)采煤概論課程教學(xué)的關(guān)注策略
通過(guò)上面的論述，我們大概可以了解學(xué)生并不是不想學(xué)好采煤概論這門(mén)課程，而是在學(xué)習(xí)過(guò)程中遇到的阻礙太多。教師的任務(wù)是在教學(xué)中注重改革教學(xué)方法，為學(xué)生破除學(xué)習(xí)障礙。1.為學(xué)生設(shè)置任務(wù)，進(jìn)行任務(wù)教學(xué)。由于采煤概論的教學(xué)效果比較抽象，學(xué)生難以在學(xué)習(xí)中獲得成就感。教師應(yīng)該為學(xué)生創(chuàng)設(shè)能夠獲得成就感的環(huán)節(jié)。任務(wù)教學(xué)法就是很好的方式。任務(wù)教學(xué)法可以將理論教學(xué)中的抽象內(nèi)容分解為具體的教學(xué)模塊，學(xué)生通過(guò)解決具體問(wèn)題將整體的學(xué)習(xí)內(nèi)容匯總到一起，這樣既能夠提高學(xué)生的學(xué)習(xí)效率，又能夠讓學(xué)生在學(xué)習(xí)中獲得階段性的成就感，感知到自己在學(xué)習(xí)過(guò)程中的進(jìn)步。例如，教師講解煤礦巷道中的各種名詞時(shí)可以讓學(xué)生先在課下預(yù)習(xí)各種名詞的定義，然后在課堂教學(xué)中抽選學(xué)生上臺(tái)為大家談一談自己對(duì)這些設(shè)施的理解。學(xué)生完成這個(gè)任務(wù)的過(guò)程中主動(dòng)查相關(guān)資料，為大家講解的過(guò)程中能夠強(qiáng)化自己的理解。這樣的學(xué)習(xí)會(huì)讓學(xué)生看到自己學(xué)習(xí)的具體成果，能夠更好地激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。2.利用信息技術(shù)進(jìn)行教學(xué)。在現(xiàn)代教學(xué)的實(shí)踐中，信息技術(shù)與課堂教學(xué)的結(jié)合是常用的方式。信息技術(shù)的聲、光等優(yōu)勢(shì)可以彌補(bǔ)傳統(tǒng)課堂教學(xué)中的不足。采用信息技術(shù)，如多媒體投影、電子白板等可以讓學(xué)生在學(xué)習(xí)中直觀(guān)地看到教材中的理論在實(shí)際情況中的運(yùn)用方式，能夠讓學(xué)生更簡(jiǎn)單、快速地理解自己所學(xué)的知識(shí)內(nèi)容。例如，教師講解巷道中的設(shè)施布置時(shí)可以為學(xué)生展示一些巷道中的實(shí)景圖片或者實(shí)地錄制的視頻。在這些圖像中，教師可以直接為學(xué)生指出每一種設(shè)施的作用，讓學(xué)生直接看到這些設(shè)施的實(shí)際應(yīng)用。在這樣的教學(xué)方式里，學(xué)生再也不是憑空想象煤礦的場(chǎng)景，而是能夠直觀(guān)地看到自己未來(lái)的工作情況，這為學(xué)生的未來(lái)工作提供了一些間接經(jīng)驗(yàn)，讓學(xué)生能夠更好地迎接自己未來(lái)的工作。
綜上所述，學(xué)生對(duì)于課程不感興趣，教師不能僅從教學(xué)內(nèi)容上找原因。在現(xiàn)代教育方式下，很多教學(xué)中的問(wèn)題可以通過(guò)技術(shù)解決。學(xué)生如果不能理解抽象的理論，教師可以利用具體的影像資料和更活潑的教學(xué)方式讓學(xué)生獲得學(xué)習(xí)成就感，提高學(xué)習(xí)興趣。
作者:韓承花 單位:山西省陽(yáng)泉煤礦技工學(xué)校
1煤礦自動(dòng)化系統(tǒng)主要控制方式
1.1恒壓頻比(V/F)控制
恒壓頻比控制屬于開(kāi)環(huán)調(diào)節(jié),通過(guò)保持異步電機(jī)電壓和頻率之比近似相同以調(diào)節(jié)煤礦電機(jī)轉(zhuǎn)速的調(diào)節(jié)方法。V/F控制最大的優(yōu)點(diǎn),就是使用簡(jiǎn)單,沒(méi)有復(fù)雜的算法流程、坐標(biāo)變換及電機(jī)模型辨識(shí)過(guò)程,用戶(hù)使用起來(lái)十分的容易。而且,由于屬于開(kāi)環(huán)控制,即便在負(fù)載出現(xiàn)任意擾動(dòng)的情況下,輸出值也保持固定,不會(huì)受到什么影響。所以在某些時(shí)候,尤其是穩(wěn)定度要求高的情況下,會(huì)采用該種控制方法。但由于其開(kāi)環(huán)控制特性,控制精度低,無(wú)法像矢量控制那樣實(shí)現(xiàn)無(wú)偏差控制。這種控制方式主要運(yùn)用于對(duì)精度要求不高的煤礦設(shè)備,如風(fēng)機(jī)、水泵等。
1.2轉(zhuǎn)差率控制
根據(jù)電機(jī)轉(zhuǎn)速計(jì)算公式,轉(zhuǎn)差率控制是通過(guò)改變電機(jī)轉(zhuǎn)差率的大小來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)電機(jī)轉(zhuǎn)速進(jìn)行改變的控制方法。主要通過(guò)改變電機(jī)定子電壓和轉(zhuǎn)子電阻的方式進(jìn)行。小功率電機(jī)或者電機(jī)轉(zhuǎn)速較慢的情況下會(huì)采用轉(zhuǎn)差率控制方法。恒壓頻比控制和轉(zhuǎn)差率控制方式都是基于電機(jī)系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)模型和在穩(wěn)態(tài)運(yùn)行規(guī)律下進(jìn)行控制的。這兩種控制方式無(wú)法對(duì)電機(jī)內(nèi)部磁場(chǎng)的大小和位置進(jìn)行控制,因而電機(jī)只能實(shí)現(xiàn)較為精確的轉(zhuǎn)速控制,而轉(zhuǎn)矩控制能力差。要想精確控制轉(zhuǎn)矩,就必須在動(dòng)態(tài)過(guò)程中對(duì)電動(dòng)機(jī)的磁場(chǎng)大小和位置進(jìn)行控制。
1.3矢量控制(VC)
矢量控制是目前煤礦自動(dòng)化領(lǐng)域中比較先進(jìn)的控制方法。交流異步電機(jī)是一個(gè)十分復(fù)雜的系統(tǒng)。矢量控制的基本控制原理就是通過(guò)對(duì)異步電機(jī)定子電流在不同坐標(biāo)系下進(jìn)行矢量變換,最終將電流分解為可以分別控制的用于勵(lì)磁分量和用于產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩分量。矢量控制策略的基本思路就是將交流異步電機(jī)的耦合變量解耦,實(shí)現(xiàn)各個(gè)變量的獨(dú)立控制,使異步電機(jī)和直流電機(jī)一樣,獲得良好的控制性能。
1.4直接轉(zhuǎn)矩控制(DTC)
直接轉(zhuǎn)矩控制技術(shù)是基于矢量控制理論而建立的一種新型交流異步電機(jī)控制技術(shù),直接轉(zhuǎn)矩控制將不會(huì)像矢量控制那樣考慮變量解耦的問(wèn)題,而是直接控制電磁轉(zhuǎn)矩。直接轉(zhuǎn)矩控制不需要將交流異步電機(jī)轉(zhuǎn)化為直流電機(jī)的數(shù)學(xué)模型,而只關(guān)注電磁轉(zhuǎn)矩的變化。因此,和矢量控制不同,直接轉(zhuǎn)矩控制無(wú)需進(jìn)行復(fù)雜的坐標(biāo)變換和電機(jī)數(shù)學(xué)模型。但是,直接轉(zhuǎn)矩控制也有其缺點(diǎn),例如低速情況下轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)大,啟動(dòng)電流沖擊大等。目前,兆瓦級(jí)的大功率電牽采煤設(shè)備中直接轉(zhuǎn)矩控制方法運(yùn)用的較為廣泛。
2自動(dòng)化系統(tǒng)在煤礦采煤中的應(yīng)用
2.1試驗(yàn)臺(tái)機(jī)械結(jié)構(gòu)及總體布置
變速器試驗(yàn)臺(tái)是一個(gè)綜合了機(jī)械、電氣、液壓原理的機(jī)電系統(tǒng)。其具體工作原理是驅(qū)動(dòng)電機(jī)連續(xù)輸入額定轉(zhuǎn)速和扭矩,以模擬變速器在煤礦采煤工作中的輸入工況。由于驅(qū)動(dòng)電機(jī)最高轉(zhuǎn)速的限制,往往無(wú)法達(dá)到發(fā)動(dòng)機(jī)最高轉(zhuǎn)速的要求,因此,在驅(qū)動(dòng)電機(jī)后加入一個(gè)升速齒輪箱,以滿(mǎn)足采煤系統(tǒng)的試驗(yàn)?zāi)芰σ?。為了更接近礦區(qū)采煤的真實(shí)工況,在變速器輸入端增加一個(gè)慣量盤(pán),其旋轉(zhuǎn)時(shí)的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量與在離合器飛輪和傳動(dòng)軸旋轉(zhuǎn)時(shí)產(chǎn)生的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量相同。試驗(yàn)臺(tái)的末端是加載裝置及其匹配的冷卻系統(tǒng),它能給變速器施加阻力矩,以模擬設(shè)備采煤時(shí)的負(fù)載和道路阻尼。
2.2驅(qū)動(dòng)設(shè)備的選擇
驅(qū)動(dòng)設(shè)備需要給試驗(yàn)變速器輸入試驗(yàn)所要求的轉(zhuǎn)速和扭矩,驅(qū)動(dòng)設(shè)備可以采用內(nèi)燃機(jī),也可以采用電動(dòng)機(jī)作為輸入動(dòng)力源。兩種不同的動(dòng)力源均有其各自不同的優(yōu)缺點(diǎn)。采用內(nèi)燃機(jī)作為采煤系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)端,使得試驗(yàn)更加接近變速器在采煤應(yīng)用中的實(shí)際工況。但是內(nèi)燃機(jī)也有較多缺點(diǎn),比如噪聲大,產(chǎn)生的廢氣污染環(huán)境,而且內(nèi)燃機(jī)轉(zhuǎn)速和扭矩不易控制,會(huì)導(dǎo)致試驗(yàn)結(jié)果產(chǎn)生較大的誤差。采用電動(dòng)機(jī)作為試驗(yàn)臺(tái)動(dòng)力源有噪音小、占地面積小、啟停方便、無(wú)污染、易于控制等優(yōu)點(diǎn)。正是因?yàn)椴捎秒妱?dòng)機(jī)作為試驗(yàn)臺(tái)動(dòng)力源具有較多的優(yōu)點(diǎn),目前電動(dòng)機(jī)已經(jīng)廣泛應(yīng)用在各種煤礦傳動(dòng)系統(tǒng)試驗(yàn)設(shè)備上。
2.3加載裝置的選擇
加載裝置在整個(gè)采煤系統(tǒng)中為被測(cè)變速器施加負(fù)載轉(zhuǎn)矩,目前主流的工業(yè)設(shè)備一般采用測(cè)功機(jī)作為加載裝置。測(cè)功機(jī)一般用于測(cè)試發(fā)動(dòng)機(jī)的功率,也可作為齒輪箱、減速機(jī)、變速箱試驗(yàn)設(shè)備的負(fù)載裝置。測(cè)功機(jī)主要由功率吸收、負(fù)載調(diào)速、轉(zhuǎn)矩調(diào)節(jié)和冷卻部分組成。根據(jù)負(fù)載轉(zhuǎn)矩輸出方式的不同,一般可以將測(cè)功機(jī)分為水力測(cè)功機(jī)、電力測(cè)功機(jī)和電渦流測(cè)功機(jī)三種。自動(dòng)化采煤系統(tǒng)一般采用開(kāi)式布局,在保證試驗(yàn)需求的情況下,基于上表的三種測(cè)功機(jī)的性能對(duì)比,采用電渦流測(cè)功機(jī)較適合于基礎(chǔ)的自動(dòng)化采煤系統(tǒng)。該文采用一臺(tái)長(zhǎng)沙湘儀動(dòng)力測(cè)試儀器有限公司生產(chǎn)的CW-150系列電渦流測(cè)功機(jī)作為研究對(duì)象,其額定吸收功率為150kW,額定扭矩為520N?m,額定轉(zhuǎn)速為2500rpm。
2.4發(fā)動(dòng)機(jī)速度特性分析
該文所建立的自動(dòng)化采煤系統(tǒng)模型,選用交流異步電機(jī)作為試驗(yàn)臺(tái)架的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng),驅(qū)動(dòng)試驗(yàn)變速器及負(fù)載機(jī)構(gòu)的運(yùn)轉(zhuǎn)。這里所選用的驅(qū)動(dòng)電機(jī)應(yīng)能完全覆蓋被測(cè)變速器所匹配采煤設(shè)備發(fā)動(dòng)機(jī)的全部性能和運(yùn)行工況,同時(shí)還應(yīng)具備轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)矩的調(diào)節(jié)能力。為了使試驗(yàn)結(jié)果更加準(zhǔn)確,這里我們先要對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)的速度特性進(jìn)行簡(jiǎn)要分析,從而為異步電機(jī)參數(shù)的確定提供理論依據(jù)。
2.5驅(qū)動(dòng)電機(jī)主要參數(shù)的確定
在確定了采用交流異步電機(jī)作為驅(qū)動(dòng)電機(jī)之后,就必須確定驅(qū)動(dòng)電機(jī)的各種參數(shù),從而完成異步電機(jī)驅(qū)動(dòng)的變速器試驗(yàn)臺(tái)動(dòng)力學(xué)仿真。而部分電動(dòng)機(jī)參數(shù)的確定必須參照發(fā)動(dòng)機(jī)相關(guān)參數(shù)的確定原則,這樣才能提高驅(qū)動(dòng)電機(jī)模擬發(fā)動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)的精確度。對(duì)于任意的一臺(tái)異步電機(jī),它的參數(shù)例如定子電阻、轉(zhuǎn)子電阻、定子漏感、轉(zhuǎn)子漏感、定轉(zhuǎn)子互感、電機(jī)極對(duì)數(shù)以及轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量等是異步電機(jī)所固有的參數(shù),需要通過(guò)電動(dòng)機(jī)試驗(yàn)進(jìn)行選定。而對(duì)于額定功率、額定轉(zhuǎn)速和額定轉(zhuǎn)矩等動(dòng)力學(xué)參數(shù),需要根據(jù)電動(dòng)機(jī)所使用的特定場(chǎng)合進(jìn)行選定。由于這里是用異步電機(jī)模擬汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)作為驅(qū)動(dòng)源,則其動(dòng)力學(xué)參數(shù)參照發(fā)動(dòng)機(jī)的參數(shù)確定則。
3結(jié)語(yǔ)
現(xiàn)階段,自動(dòng)化控制技術(shù)在煤礦領(lǐng)域中的應(yīng)用越來(lái)越廣泛,其性能的優(yōu)劣直接影響到煤礦采煤的效率。通過(guò)模擬設(shè)備在實(shí)際采煤中的各種工況,從而能有效的檢測(cè)煤礦設(shè)備的各項(xiàng)性能。該文主要研究了煤礦采煤系統(tǒng)及其驅(qū)動(dòng)電機(jī)矢量控制系統(tǒng),通過(guò)分析自動(dòng)化采煤系統(tǒng)的總布置方案,確定了布置結(jié)構(gòu)及其各個(gè)組件的選型。對(duì)比了發(fā)動(dòng)機(jī)和不同類(lèi)型電機(jī)的特性,最終確立了異步電機(jī)作為自動(dòng)化采煤驅(qū)動(dòng)電機(jī)的可行性。
作者:趙建平 單位:太原煤氣化集團(tuán)公司生產(chǎn)技術(shù)管理部
1耐磨層焊接工藝及存在的問(wèn)題
（1）工藝方案
搖臂殼體已精加工完畢，殼體的壁厚僅為70mm。如果直接在煤壁側(cè)殼體上堆焊耐磨層，因焊接面積太大，焊接熱量和應(yīng)力釋放將使搖臂殼體各軸承孔變形，因此決定在搖臂裝配后進(jìn)行焊接，以控制焊接變形，并采用耐磨板塞焊的工藝進(jìn)行處理。具體工藝：用一塊厚10mm材料為16Mn的鋼板，按圖紙要求將軸孔和外形尺寸切割好，各軸孔單邊留10mm間隙，并將塞焊的孔鉆好，板上按要求堆焊耐磨層，然后在裝配好的搖臂殼體上進(jìn)行塞焊，同時(shí)在耐磨層鋼板的周邊進(jìn)行焊接，并在加工好的軸孔周邊進(jìn)行點(diǎn)焊。此工藝雖然避開(kāi)了搖臂因加工后進(jìn)行大量焊接而引起的變形，但是卻存在很多問(wèn)題。
（2）焊接后存在的問(wèn)題
裝配好的搖臂在焊接耐磨板時(shí)，由于耐磨板的翹曲變形，導(dǎo)致耐磨板和煤壁側(cè)大平面不能貼合無(wú)法焊接。以至于在焊接時(shí)，對(duì)耐磨板翹曲部分進(jìn)行不斷的敲擊使焊接部位貼合，工作量大而且很難保證焊接的質(zhì)量，同時(shí)由于不斷的敲擊沖力，對(duì)搖臂裝配精度也有很大的影響，再加之在點(diǎn)焊軸孔端周邊時(shí)，雖然焊接量比較少，但是對(duì)搖臂軸孔端的軸承影響很大，更容易誘導(dǎo)軸承在加載時(shí)的噪音和抱死燒毀的發(fā)生，而且點(diǎn)焊和塞焊的效果在實(shí)際的使用過(guò)程中效果并不好，因?yàn)樵诮馗蠲旱纳a(chǎn)過(guò)程中，大量原煤的沖擊和摩擦，導(dǎo)致點(diǎn)焊部位和塞焊部位過(guò)早開(kāi)裂，使耐磨板剝落，防護(hù)時(shí)間有限。
2改進(jìn)后的工藝方案
由于用戶(hù)要求在后續(xù)的搖臂生產(chǎn)中新增焊接耐磨層，因此決定對(duì)耐磨層的焊接工藝進(jìn)行改進(jìn)，避免在精加工后焊接耐磨層。精加工后焊接耐磨層不但在實(shí)施和使用過(guò)程中都存在諸多問(wèn)題，同時(shí)也與一般加工工藝?yán)碚撓啾畴x，因此要求將耐磨層的焊接放在精加工之前完成。
（1）耐磨層焊條性能及要求
DELCROME90為高鉻鑄鐵合金堆焊材料，由于碳含量和合金元素高，具有鐵基合金中最優(yōu)良的耐磨性，堆焊層不宜進(jìn)行切削加工。注意事項(xiàng)：①堆焊前焊條須經(jīng)250℃左右烘焙1h；②可不予熱施焊，但堆焊層會(huì)出現(xiàn)橫向裂紋，用預(yù)熱540℃和焊后緩冷措施可使焊層橫向裂紋縮小到最小程度；③對(duì)于較大剛性的高碳鋼和合金鋼工件堆焊宜采用一定的預(yù)熱和焊后去應(yīng)力熱處理。
（2）搖臂殼體的加工工藝流程及分析
搖臂殼體的加工工藝流程：劃線(xiàn)－粗加工－焊水道蓋板－去應(yīng)力熱處理－半精加工－精加工。如果放在半精加工后焊接，會(huì)因焊接殼體壁厚太?。?0mm）而變形，同時(shí)焊接后的應(yīng)力釋放又會(huì)引起精加工后軸孔的變形，因此放在半精加工之后不合理。同時(shí)從焊接耐磨層的焊條DELCROME90的性能和要求可以看出，耐磨層焊接的應(yīng)力集中及熱變形非常大，焊接后應(yīng)進(jìn)行去應(yīng)力退火，這和搖臂的加工工藝流程中焊接水道后進(jìn)行去應(yīng)力熱處理相吻合，因此將耐磨層的焊接添加到粗加工后的焊接水道蓋板工序，是最合理的。但是搖臂煤壁側(cè)大平面作為軸孔的加工測(cè)量基準(zhǔn)及A、B面加工的安裝基準(zhǔn)如圖2所示，如果按圖紙?jiān)O(shè)計(jì)要求焊接耐磨層，焊接后搖臂殼體在半精加工和精加工時(shí)，就失去了測(cè)量和安裝基準(zhǔn)，如果做其它的輔助基準(zhǔn)也將給測(cè)量帶來(lái)很大困難且不準(zhǔn)確，因此需要對(duì)粗加工后的耐磨層焊接工藝進(jìn)行探索和研究。
（3）工藝方案的制定
從上述的工藝分析可以看出，耐磨層焊接放在粗加工后的問(wèn)題主要有2個(gè)方面：側(cè)面加工基準(zhǔn)和軸孔測(cè)量基準(zhǔn)。首先對(duì)于側(cè)面加工基準(zhǔn)的解決，結(jié)合搖臂殼體加工圖紙和焊接耐磨層的尺寸要求進(jìn)行計(jì)算對(duì)比，發(fā)現(xiàn)搖臂在焊接耐磨層后，端面兩端還有100mm和80mm寬的平面，即C、D面可以作為側(cè)面A、B面加工基準(zhǔn)，其次是軸孔的測(cè)量基準(zhǔn)，考慮到測(cè)量基準(zhǔn)的統(tǒng)一性，因此考慮在焊接時(shí)沿中心線(xiàn)留出40mm寬的平面做為軸孔的測(cè)量基準(zhǔn)，同時(shí)根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)的使用情況進(jìn)行分析，留出的40mm寬平面，并不影響耐磨層的防護(hù)功效，因此，評(píng)定此方案可行。
3工藝方案的優(yōu)化
為了保證焊接耐磨層尺寸準(zhǔn)確及外形美觀(guān)，制作了如圖3所示的劃線(xiàn)樣板，在一個(gè)5mm厚的鋼板上，按焊接耐磨層的尺寸進(jìn)行切割，各孔邊留出5mm的間隙，并將不需要加工的部位留出來(lái)，焊接前按樣板進(jìn)行劃線(xiàn)，按劃線(xiàn)范圍進(jìn)行焊接，保證了焊接質(zhì)量，同時(shí)也給加工帶來(lái)了便利，避免了因焊接超過(guò)加工尺寸，加工時(shí)損傷刀具。
4改進(jìn)后的效果
經(jīng)過(guò)工藝改進(jìn)，耐磨層焊接質(zhì)量得到了保證，避免了大量的人力物力浪費(fèi)，提高了搖臂的生產(chǎn)率，在煤礦生產(chǎn)使用過(guò)程中效果良好。
作者:安學(xué)玲 單位:天地科技股份有限公司
1我國(guó)目前的采煤機(jī)械裝備
1．1電牽引采煤機(jī)
二十世紀(jì)末，煤炭科學(xué)研究院上海研究院與國(guó)外公司合作，致力于研究更為先進(jìn)的采煤機(jī)，終于在二十世紀(jì)90年代成功研制出我國(guó)第一臺(tái)交流變頻電牽引采煤機(jī)。從此之后，我國(guó)的電牽引采煤機(jī)得到了非?？焖俚陌l(fā)展，我國(guó)的電牽引采煤技術(shù)也在日益的改進(jìn)與實(shí)際運(yùn)用中越來(lái)越成熟，基本實(shí)現(xiàn)了采煤機(jī)無(wú)線(xiàn)技術(shù)的目標(biāo)。同時(shí)電牽引采煤機(jī)還具有截割電機(jī)、牽引電機(jī)、冷卻系統(tǒng)的溫度測(cè)驗(yàn)以及對(duì)機(jī)械等的保護(hù)功能。
1．2刮板式輸送機(jī)
隨著我國(guó)采礦技術(shù)的不斷提高，對(duì)各方面的安全系數(shù)也有著越來(lái)越高的要求，我國(guó)的刮板式輸送機(jī)技術(shù)水平也在不斷提高。刮板式輸送機(jī)引進(jìn)了很多的新技術(shù)、新材料以及新工藝，技術(shù)含量在不斷上升。刮板式輸送機(jī)的成功，使我國(guó)的煤礦開(kāi)采徹底擺脫了在大型輸送機(jī)方面完全依賴(lài)進(jìn)口的被動(dòng)局面。
1．3帶式輸送機(jī)
帶式輸送機(jī)一直都是我國(guó)煤礦開(kāi)采運(yùn)輸中的主流。隨著我國(guó)采煤技術(shù)的不斷提升，安全礦井的生產(chǎn)能力也在不斷增強(qiáng)，對(duì)輸送機(jī)的技能也提出了更高的要求。從目前來(lái)看，我國(guó)的大型輸送機(jī)主要采用先進(jìn)的變頻驅(qū)動(dòng)控制技術(shù)，能有效實(shí)現(xiàn)輸送機(jī)的軟啟動(dòng)。為了使輸送機(jī)始終平穩(wěn)的運(yùn)行，即始終保持適度的擾度，在輸送機(jī)上采用了先進(jìn)的液壓自控張緊裝置。隨收稿日期:2015－02－05作者簡(jiǎn)介:張寧(1980－)，男，經(jīng)濟(jì)師，太原理工大學(xué)礦業(yè)工程學(xué)院礦業(yè)工程碩士研究生在讀。著各式各類(lèi)先進(jìn)技術(shù)的運(yùn)用，現(xiàn)在我國(guó)的帶式輸送機(jī)已經(jīng)形成了系列，同時(shí)也提升了水平，最重要的是可以適應(yīng)我國(guó)多樣的礦井。
2采煤機(jī)械裝備中的自動(dòng)化技術(shù)
近年以來(lái)，我國(guó)的采煤裝備以及技術(shù)等各方面都有了很好的發(fā)展，同時(shí)采煤機(jī)械設(shè)備的自動(dòng)化技術(shù)也取得了較大的發(fā)展。
2．1液壓支架中的電液控制系統(tǒng)
液壓支架電液控制系統(tǒng)方面的功能主要有支架的自降功能、自動(dòng)推移刮板輸送機(jī)、自動(dòng)化跟機(jī)作業(yè)、遠(yuǎn)程操作作業(yè)等等，并且液壓支架的電液控制系統(tǒng)已經(jīng)完全擺托了對(duì)進(jìn)口的依賴(lài)，實(shí)現(xiàn)了國(guó)產(chǎn)化。國(guó)內(nèi)有很多液壓支架電液控制系統(tǒng)的研究單位，主要分布在北京、河南、山西、廣東等地，其中北京是主要的分布范圍。
2．2智能型采礦機(jī)的自動(dòng)化控制
智能型采礦機(jī)已經(jīng)基本實(shí)現(xiàn)了記憶割煤、檢測(cè)采煤位置、搖臂調(diào)高控制以及機(jī)身水平測(cè)試等等功能。國(guó)內(nèi)的采礦機(jī)廠(chǎng)家有很多，都實(shí)現(xiàn)了挖礦機(jī)的這一重要功能。
2．3刮板輸送機(jī)中的自動(dòng)化技術(shù)
刮板式輸送機(jī)的自動(dòng)化功能不僅僅包括減速器、溫度測(cè)試，還有電機(jī)的降壓?jiǎn)?dòng)、鏈條張力檢測(cè)以及破碎機(jī)自動(dòng)推移等等。刮板式輸送機(jī)的自動(dòng)化技術(shù)在國(guó)內(nèi)多家成套裝備供應(yīng)商家那里已經(jīng)取得了突破，“三機(jī)”控制系統(tǒng)已經(jīng)實(shí)現(xiàn)國(guó)產(chǎn)化。目前，多家公司組織專(zhuān)門(mén)的技術(shù)研究人員參與自動(dòng)化控制方面的研究，并將無(wú)線(xiàn)、視頻、音頻等手段應(yīng)用于輸送機(jī)的自動(dòng)化控制，致力于實(shí)現(xiàn)“無(wú)人跟機(jī)作業(yè)，有人安全值守”的理念。
3與國(guó)外先進(jìn)機(jī)械裝備對(duì)比
不可否認(rèn)，我國(guó)自主研發(fā)的電牽引采煤機(jī)、液壓支架、刮板式以及帶式輸送設(shè)備等都具有很強(qiáng)的技術(shù)實(shí)力，即使是在國(guó)外，也是有很強(qiáng)的競(jìng)爭(zhēng)力的。但是，我國(guó)目前的煤礦開(kāi)采機(jī)械設(shè)備同國(guó)外的相比仍有很多不足之處，主要體現(xiàn)在可靠性、安全性、智能化、信息化、自動(dòng)化等方面，這些都是我國(guó)需要進(jìn)一步提高的方面。
3．1液壓支架
國(guó)產(chǎn)的液壓支架主要是在材料、元部件、高級(jí)控制方面輸與國(guó)外高端產(chǎn)品，而中國(guó)的液壓支架的全自動(dòng)控制系統(tǒng)還處在剛剛起步的階段，更不要說(shuō)與外國(guó)先進(jìn)設(shè)備一較高下了。
3．2采煤機(jī)
國(guó)產(chǎn)的采煤機(jī)主要是在智能化功能方面弱于國(guó)外高端采煤機(jī)。如記憶割煤、遠(yuǎn)程遙控等等方面。要想取得長(zhǎng)遠(yuǎn)的進(jìn)步，必須在已有技術(shù)的基礎(chǔ)上，借鑒國(guó)外的先進(jìn)技術(shù)，同時(shí)也要有自己自主創(chuàng)新的過(guò)程。
3．3輸送機(jī)
與國(guó)外高端輸送機(jī)相比，國(guó)內(nèi)的刮板式輸送機(jī)主要是在自動(dòng)伸縮機(jī)頭以及在線(xiàn)故障診斷等方面存在著不足之處;對(duì)于帶式輸送機(jī)，主要是在動(dòng)態(tài)分析、自控張緊技術(shù)等方面屬于國(guó)外。
3．4自動(dòng)化技術(shù)
在自動(dòng)化技術(shù)以及設(shè)備的自動(dòng)化方面，國(guó)內(nèi)的科研單位在三維檢測(cè)、自動(dòng)找直等方面弱于國(guó)外技術(shù)。另外，我國(guó)的采煤設(shè)備，主要是以單機(jī)控制為主，缺乏聯(lián)動(dòng)控制;缺乏運(yùn)輸設(shè)備智能的一體化控制等等。
4我國(guó)采煤機(jī)械裝備以及技術(shù)的發(fā)展方向
要想實(shí)現(xiàn)我國(guó)采煤技術(shù)以及開(kāi)采機(jī)械設(shè)備的真正獨(dú)立，必須要依靠自主創(chuàng)新，以期能夠?qū)崿F(xiàn)即使是在極其惡劣的情況下，也能安全信息傳輸、煤巖識(shí)別以及對(duì)安全的感知等等;形成一套依靠視頻、音頻、感知等手段的集檢測(cè)、控制于一體的智能控制裝備。通過(guò)對(duì)自動(dòng)化技術(shù)的運(yùn)用，將我國(guó)現(xiàn)有的液壓支架、電牽引采煤機(jī)、刮板式輸送機(jī)、帶式輸送機(jī)等有機(jī)地結(jié)合起來(lái)，全面提升我國(guó)采煤機(jī)械裝備以及自動(dòng)化技術(shù)的現(xiàn)有水平。努力為我國(guó)參與世界競(jìng)爭(zhēng)創(chuàng)造條件。
5結(jié)語(yǔ)
科學(xué)技術(shù)是一切生產(chǎn)力的關(guān)鍵，雖然我國(guó)的采煤技術(shù)方面已經(jīng)取得了很大的進(jìn)展，但從上面所述我國(guó)采礦業(yè)在各方面的不足可以看出，我國(guó)的采礦業(yè)要取得更大的進(jìn)步，需要讓核心技術(shù)與科學(xué)技術(shù)齊頭并進(jìn)、相互促進(jìn)發(fā)展。
作者:張寧單位:太原理工大學(xué)
1煤礦采煤技術(shù)安全管理與安全生產(chǎn)的關(guān)系
在煤礦采煤的過(guò)程中，必須重視安全生產(chǎn)在整個(gè)采煤過(guò)程中的重要性，它不僅僅是煤礦生產(chǎn)的重要組成部分，更是對(duì)煤礦的發(fā)展起到了不可替代的巨大推動(dòng)作用。但在此過(guò)程中如何做好安全生產(chǎn)呢？這就需要相關(guān)煤礦工作人員必須加強(qiáng)煤礦開(kāi)采技術(shù)水平以及管理方式的提高，針對(duì)各個(gè)開(kāi)采環(huán)節(jié)出現(xiàn)的問(wèn)題給予高度的重視，及時(shí)解決。
2煤礦采煤技術(shù)與安全管理存在的問(wèn)題與不足
2.1相關(guān)資金投入不夠。
現(xiàn)階段，隨著企事業(yè)單位的不斷改革與創(chuàng)新，一些煤礦企業(yè)在產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整以后，開(kāi)始出現(xiàn)大幅度的下滑現(xiàn)象，有些企業(yè)甚至出現(xiàn)了自負(fù)盈虧的現(xiàn)象。企業(yè)要想獲得長(zhǎng)久的發(fā)展，就必須在技術(shù)上以及管理上超越其他同行業(yè)的發(fā)展水平，但往往需要大量的資金作為后備的技術(shù)支持與補(bǔ)充。技術(shù)的提升不僅僅需要工作人員業(yè)務(wù)操作水平的提高，更需要擁有先進(jìn)的設(shè)備儀器作為支撐，整備的落后不僅僅導(dǎo)致管理上的缺失，更容易出現(xiàn)虧損。雖然在某些煤礦企業(yè)，領(lǐng)導(dǎo)極其重視管理安全以及采煤技術(shù)的重要性，但是由于缺乏資金，也很難在實(shí)際開(kāi)采中提升技術(shù)水平與管理水平。
2.2安全生產(chǎn)紀(jì)律缺乏。
對(duì)于一個(gè)企業(yè)而言，紀(jì)律是安全生產(chǎn)的重要保障。但往往在實(shí)際的煤礦企業(yè)中，一些領(lǐng)導(dǎo)卻忽視對(duì)紀(jì)律管理，從而導(dǎo)致安全生產(chǎn)上沒(méi)有明確的規(guī)章制度，一片混亂，有的甚至嚴(yán)重影響了企業(yè)的正常生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)秩序。其導(dǎo)致的不安全因素有很多，例如，員工在上下班以及輪休的過(guò)程中不能按照單位的制度執(zhí)行，隨意性很大，將安全生產(chǎn)紀(jì)律流于形式，不能發(fā)揮作用，這在很大程度上不僅僅影響了企業(yè)的發(fā)展，而且很容易因?yàn)檫@種散漫的工作態(tài)度而導(dǎo)致安全事故的發(fā)生，所以，必須建立嚴(yán)格的考察管理制度，將紀(jì)律責(zé)任落實(shí)到每一位員工的心里，制定嚴(yán)格的監(jiān)督管理機(jī)制，發(fā)現(xiàn)問(wèn)題及時(shí)解決處理，絕不能輕縱。
2.3員工素質(zhì)普遍偏低。
大多數(shù)煤礦生產(chǎn)企業(yè)，員工素質(zhì)相對(duì)都較低，一般情況下都是由底層的工作人員提拔到管理層的，對(duì)于管理的相關(guān)知識(shí)并不熟悉了解，但憑借經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行管理，所以說(shuō)管理水平差，很難在企業(yè)中發(fā)揮應(yīng)有的效用，這樣就為安全生產(chǎn)留下了極大的隱患。對(duì)于煤礦企業(yè)發(fā)展而言，必須提高其員工整體水平以及管理能力的培養(yǎng)，讓安全意識(shí)貫穿于整個(gè)行業(yè)的發(fā)展過(guò)程中，促進(jìn)行業(yè)的發(fā)展。
2.4安全教育培訓(xùn)缺乏。
一些煤礦生產(chǎn)企業(yè)為了獲得更多的經(jīng)濟(jì)利潤(rùn)，不僅僅忽視員工整體素質(zhì)的提高，還不斷地進(jìn)行裁員，縮短辦公人員的人數(shù)，減少開(kāi)支，從而使其大多數(shù)的煤礦工人要身兼數(shù)職，很多教育培訓(xùn)的開(kāi)展也只是單獨(dú)停留在形式上，沒(méi)有一個(gè)很好的貫徹落實(shí)。不斷的延長(zhǎng)工作時(shí)間，降低工作效率，在企業(yè)發(fā)展中，建立完善的培訓(xùn)機(jī)制是極其重要的，缺乏有效的進(jìn)步空間，這將大大降低員工的責(zé)任心以及安全意識(shí)，影響企業(yè)長(zhǎng)久發(fā)展。
3加強(qiáng)煤礦采煤技術(shù)與安全管理的策略
3.1科學(xué)設(shè)計(jì)煤礦開(kāi)采方案
對(duì)于煤礦開(kāi)采的設(shè)計(jì)，開(kāi)采設(shè)備的選擇，相關(guān)的安全技術(shù)措施等等，都要進(jìn)行整體規(guī)劃和選擇，滿(mǎn)足煤礦開(kāi)采的實(shí)際需要。在設(shè)計(jì)開(kāi)采方案的時(shí)候，應(yīng)該綜合考慮地質(zhì)條件、先進(jìn)技術(shù)和設(shè)備的使用、先進(jìn)工藝流程等情況，在巷道的布置上力求簡(jiǎn)單，在滿(mǎn)足安全生產(chǎn)的前提下，注意節(jié)約資金。防治安全事故的措施要得力，對(duì)相關(guān)的技術(shù)方案和技術(shù)措施都要進(jìn)行對(duì)比分析，提高方案的科學(xué)性和合理性，保證煤礦的安全生產(chǎn)。
3.2有效治理煤礦事故隱患
煤礦井下作業(yè)本身就受到水、瓦斯、頂板等的影響，如果生產(chǎn)環(huán)節(jié)中的某些工作處理不當(dāng)，就會(huì)導(dǎo)致安全事故的發(fā)生，危及職工的安全。因此，必須排除煤礦生產(chǎn)中的安全隱患，對(duì)于小的隱患，也要及時(shí)排查和處理，以防止隱患上升，造成較大的安全事故。同時(shí)，還要建立健全的規(guī)章制度，完善事故監(jiān)測(cè)手段，采取有效的安全事故防治措施。在煤礦開(kāi)采的過(guò)程中，如果出現(xiàn)局部瓦斯超限的情況，采掘工作面接近含水層等情況，應(yīng)該根據(jù)實(shí)際情況，制定臨時(shí)管理措施，并加強(qiáng)管理工作，消除安全隱患。
3.3抓好煤礦安全生產(chǎn)要點(diǎn)
第一、在煤礦開(kāi)采企業(yè)中，建立一通三防管理制度，并明確管理部門(mén)和相關(guān)責(zé)任人的職責(zé)，協(xié)調(diào)好各方的工作，充分發(fā)揮他們?cè)诠芾砉ぷ髦械暮狭?。第二、重視礦井通風(fēng)技術(shù)管理，做好對(duì)通風(fēng)系統(tǒng)的設(shè)置和管理，對(duì)于不合格的通風(fēng)系統(tǒng)，要及時(shí)進(jìn)行改造，保證通風(fēng)系統(tǒng)的正常運(yùn)行。同時(shí)，廣大員工要愛(ài)護(hù)通風(fēng)系統(tǒng)，做好通風(fēng)系統(tǒng)的防塵工作，避免人為破壞。第三，加大對(duì)通風(fēng)防塵設(shè)施的資金投入，保證系統(tǒng)的安全可靠，提高整個(gè)煤礦的安全管理水平。
3.4依靠科技進(jìn)步加強(qiáng)管理
科技進(jìn)步在保障煤礦安全生產(chǎn)方面的作用是不言而喻的。所以，必須依靠科技進(jìn)步，對(duì)采煤工藝進(jìn)行改進(jìn)，重視新技術(shù)、新工藝、新設(shè)備的運(yùn)用，改善生產(chǎn)作業(yè)環(huán)境，保證煤礦開(kāi)采的安全。值得注意的是，新技術(shù)、新工藝的運(yùn)用需要因地制宜，并有足夠的資金支持，只有這樣，才能發(fā)揮最大的效益。
4結(jié)束語(yǔ)
總而言之，采煤技術(shù)的運(yùn)用和安全管理工作對(duì)煤礦開(kāi)采企業(yè)有著重要的作用。今后在實(shí)際工作，我們一定要充分認(rèn)識(shí)安全生產(chǎn)的重要性，積極運(yùn)用相關(guān)采煤技術(shù)，并加強(qiáng)安全管理工作，以保證煤礦的安全生產(chǎn)，杜絕安全事故的發(fā)生，提高煤礦生產(chǎn)的綜合效益。
作者：高迎閣單位：山西鄉(xiāng)寧焦煤集團(tuán)王蟒溝煤業(yè)有限公司
論文關(guān)鍵詞：截齒模態(tài)分析有限元法動(dòng)態(tài)設(shè)計(jì)
論文摘要：采煤機(jī)截齒截割煤體時(shí)，截齒承受隨時(shí)間而變化的動(dòng)載荷。為了掌握采煤機(jī)截齒工作時(shí)應(yīng)力、位移的分布情況，避免共振現(xiàn)象的發(fā)生，對(duì)它進(jìn)行模態(tài)分析和動(dòng)態(tài)設(shè)計(jì)具有重要意義。所述模態(tài)分析和動(dòng)態(tài)設(shè)計(jì)的內(nèi)容和步驟，可為采煤機(jī)截齒的設(shè)計(jì)提供理論依據(jù)。
一、引言
采煤機(jī)截齒是直接破碎煤體的刀具。它在工作中經(jīng)常受到強(qiáng)烈的沖擊和磨損，更換截齒的工作也很頻繁，它消耗量的大小直接關(guān)系到采煤成本的高低，因此，設(shè)計(jì)出結(jié)構(gòu)合理、選材正確的截齒具有重要意義。
二、采煤機(jī)截齒的截煤原理和外載荷
通過(guò)討論采煤機(jī)截齒的截煤原理，正確確定截齒所承受的外載荷，為截齒的動(dòng)態(tài)設(shè)計(jì)及優(yōu)化配置做好準(zhǔn)備。
綜合截齒截煤過(guò)程可以看出，采煤機(jī)截齒在正常工作時(shí)的受力是相當(dāng)復(fù)雜的，截齒的截煤過(guò)程是“密實(shí)核”的形成、發(fā)育、收縮、再發(fā)育、再收縮直到消失的過(guò)程。同時(shí)，截齒所承受的截割阻力、推進(jìn)阻力和側(cè)向力也隨之變化，即截齒將承受隨時(shí)間變化的動(dòng)載荷。
采煤機(jī)截齒外載荷的特性與截齒的幾何參數(shù)有一定的關(guān)系。當(dāng)截角較大時(shí)，刀具前面對(duì)煤體的力朝向煤體內(nèi)部，煤因受到強(qiáng)烈的擠壓而形成“密實(shí)核”，這時(shí)截割阻力較大，推薦值為55—65。；前角因與截角互為余角，所以前角的影響正好與截角相反；當(dāng)后角小于5。時(shí)，截割阻力和牽引阻力要顯著增大，推薦值為6—12。
截齒在滾筒圓周表面上的排列方式也直接影響著截齒外載荷的特性。為了減小外載荷的波動(dòng)，提高機(jī)器運(yùn)轉(zhuǎn)的平穩(wěn)性，截齒排列應(yīng)遵守以下基本原則：端盤(pán)截齒應(yīng)傾斜安裝；端盤(pán)截齒所截出的截縫寬度不宜過(guò)大，以免增加截齒載荷，一般取80—120rlln3為宜；截齒應(yīng)均勻地分布在滾筒的圓周上，使同時(shí)截入的截齒數(shù)基本保持不變，以保持采煤機(jī)工作的穩(wěn)定性；截線(xiàn)距的大小是根據(jù)煤質(zhì)硬度決定的，在中硬煤質(zhì)里，截線(xiàn)距以40—60rlln3為宜，截線(xiàn)距過(guò)大，會(huì)造成單齒負(fù)荷增加，影響采煤機(jī)的工作穩(wěn)定性；在螺旋葉片上的截齒，一般按0。安裝，既不傾斜于煤壁，也不傾斜于采空區(qū)，這樣可以充分發(fā)揮截齒的截割作用，減少側(cè)向力。
三、模態(tài)分析在采煤機(jī)截齒動(dòng)態(tài)設(shè)計(jì)應(yīng)用中的方法
以模態(tài)分析為基礎(chǔ)的結(jié)構(gòu)動(dòng)態(tài)設(shè)計(jì)是近年來(lái)振動(dòng)工程界開(kāi)展的最廣泛的研究領(lǐng)域之一。模態(tài)分析在采煤機(jī)截齒動(dòng)態(tài)設(shè)計(jì)應(yīng)用中的方法主要有以下幾方面：
(1)載荷識(shí)別
由采煤機(jī)截齒的截煤原理知道，要想得到截齒所承受的外載荷的精確值，僅僅依靠理論計(jì)算的方法是比較困難的?？梢岳幂d荷識(shí)別的方法達(dá)到此目的：首先測(cè)得系統(tǒng)的頻響函數(shù)和模態(tài)參數(shù)，然后測(cè)得其在實(shí)際載荷作用下的響應(yīng)，依此識(shí)別對(duì)應(yīng)響應(yīng)的外載荷。
(2)靈敏度分析
當(dāng)截齒的某階固有頻率比較接近工作頻率時(shí)，需要修改結(jié)構(gòu)物理參數(shù)，這就是靈敏度分析所要解決的問(wèn)題。需要從如下幾方面加以考慮：修改質(zhì)量對(duì)模態(tài)頻率和模態(tài)振型的影響最大，而且，對(duì)高階模態(tài)的模態(tài)頻率和振型的影響大于對(duì)低階模態(tài)的影響；模態(tài)振型中變形較大的部位是敏感部位，修改振型中變形較大部位對(duì)模態(tài)頻率和模態(tài)振型影響較大；修改剛度對(duì)低階模態(tài)振型的影響大，剛度變化對(duì)各階模態(tài)特征值影響相同；修改阻尼對(duì)高階與低階振型的影響程度相差不明顯。
(3)物理參數(shù)修改
有限元法(FEM)模態(tài)分析和實(shí)驗(yàn)?zāi)B(tài)分析(EMA)是模態(tài)分析的基本方法。前者比后者要方便得多，特別是在修改截齒結(jié)構(gòu)時(shí)，能夠快速、方便地預(yù)測(cè)修改后結(jié)構(gòu)的各種動(dòng)態(tài)特性。為了有效地利用FEM這一有力工具，可以使用EMA結(jié)果對(duì)截齒FEM模型進(jìn)行修正，以得到準(zhǔn)確的FEM模型。
(4)物理參數(shù)識(shí)別
物理參數(shù)識(shí)別是指僅從實(shí)驗(yàn)?zāi)B(tài)分析結(jié)果中識(shí)別物理參數(shù)，其實(shí)質(zhì)是一個(gè)實(shí)驗(yàn)建模問(wèn)題。
(5)再分析
再分析的目的是根據(jù)截齒物理參數(shù)的修改量估算修改后結(jié)構(gòu)的模態(tài)參數(shù)，再分析與物理參數(shù)修改互為逆問(wèn)題。如果是基于FEM模型的再分析，則只需要重新求解一遍特征值問(wèn)題即可。如果是基于EMA模型的再分析，雙模態(tài)空間分析法是最基本、最通用的方法。
(6)結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)
截齒結(jié)構(gòu)修改量是以物理參數(shù)(質(zhì)量、剛度、阻尼)表示的，而工程設(shè)計(jì)中最終需要的是以結(jié)構(gòu)參數(shù)(尺寸、形狀、材料特性等)表示的修改量。如何修改結(jié)構(gòu)參數(shù)，使結(jié)構(gòu)特性(包括靜態(tài)和動(dòng)態(tài)特性)達(dá)到最優(yōu)，是結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)要解決的問(wèn)題。結(jié)構(gòu)動(dòng)態(tài)優(yōu)化設(shè)計(jì)是以結(jié)構(gòu)的固有頻率和動(dòng)力響應(yīng)作為目標(biāo)函數(shù)或約束條件，通過(guò)優(yōu)化設(shè)計(jì)降低振動(dòng)水平，保證結(jié)構(gòu)性能，改善工作環(huán)境。
四、模態(tài)分析在采煤機(jī)截齒動(dòng)態(tài)設(shè)計(jì)應(yīng)用中的內(nèi)容和步驟
(1)截齒結(jié)構(gòu)初步設(shè)計(jì)按照設(shè)計(jì)任務(wù)要求，從截齒結(jié)構(gòu)原理出發(fā)進(jìn)行初步設(shè)計(jì)，繪制初步設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)圖。
(2)應(yīng)用FEM對(duì)初步設(shè)計(jì)結(jié)果進(jìn)行動(dòng)態(tài)性能校核和修改。
①建立截齒力學(xué)模型根據(jù)截齒安裝方法的不同，截齒分為徑向截齒(即刀形截齒)和切向截齒(即鎬形截齒)。這里以徑向截齒為例。徑向截齒由刀頭和刀柄兩部分組成，其中刀頭由前面、后面、側(cè)面、主切削面和側(cè)切削面組成。根據(jù)徑向截齒的固定方法和結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，整個(gè)結(jié)構(gòu)被簡(jiǎn)化為齒柄固定，齒頭自由的懸臂梁結(jié)構(gòu)。②建立截齒有限元模型為了提高精度和加強(qiáng)曲線(xiàn)邊界的適應(yīng)性，并結(jié)合采煤機(jī)截齒的尺寸特點(diǎn)，采用8節(jié)點(diǎn)等參塊單元進(jìn)行有限元網(wǎng)格剖分。此單元是一個(gè)六面體，每一個(gè)面是平面或直母線(xiàn)的翹曲面。單元間在節(jié)點(diǎn)處鉸接，每一個(gè)單元有8個(gè)節(jié)點(diǎn)。根據(jù)計(jì)算精度的要求，不同的部位采用不同大小的單元，相應(yīng)單元網(wǎng)格的疏密程度也不相同。采煤機(jī)截齒的齒尖部分直接破碎煤體，它受到的沖擊和磨損也最大，也最容易遭到破壞，因此，對(duì)于截齒齒尖部分的單元要?jiǎng)澐值眯∫恍?、密一些。截齒齒尖的材料與刀頭的其他部分的材料不同，因此把這一分界線(xiàn)作為單元的邊界線(xiàn)。
截齒不同部分的位移和應(yīng)力的分布事先難于估計(jì)，首先以粗略的網(wǎng)格進(jìn)行第1次計(jì)算，然后根據(jù)計(jì)算結(jié)果，調(diào)整網(wǎng)格的疏密程度，再進(jìn)行第2次計(jì)算，直到滿(mǎn)足要求為止。
③計(jì)算截齒的固有頻率和振型與物理參數(shù)修改對(duì)采煤機(jī)截齒有限元模型進(jìn)行模態(tài)分析，得到其各階固有頻率和固有振型。檢驗(yàn)這些模態(tài)參數(shù)是否符合模態(tài)參數(shù)模型準(zhǔn)則，如各階固有頻率是否遠(yuǎn)離外部激勵(lì)頻率，對(duì)結(jié)構(gòu)振動(dòng)貢獻(xiàn)較大的振型，應(yīng)保證其不影響結(jié)構(gòu)正常工作。如不滿(mǎn)足，通過(guò)特征靈敏度分析，求得修改質(zhì)量陣和剛度陣，由再分析的方法或重新求解特征值問(wèn)題，得到修改后的固有頻率和振型，直到滿(mǎn)足要求為止。
④計(jì)算截齒的動(dòng)態(tài)響應(yīng)與物理參數(shù)修改根據(jù)理論計(jì)算或經(jīng)驗(yàn)預(yù)估結(jié)構(gòu)載荷，并由經(jīng)驗(yàn)假設(shè)系統(tǒng)的阻尼，按上面得到的有限元模型計(jì)算系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)響應(yīng)，包括位移、速度、加速度、變形、應(yīng)力等，檢驗(yàn)是否滿(mǎn)足響應(yīng)準(zhǔn)則(預(yù)設(shè)的安全要求)。如不滿(mǎn)足，通過(guò)響應(yīng)靈敏度分析修改有限元模型，得到修正質(zhì)量陣和修正剛度陣，重新計(jì)算結(jié)構(gòu)響應(yīng)，直到滿(mǎn)足要求為止。此時(shí)可以制造截齒的實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ汀?
(3)截齒實(shí)驗(yàn)?zāi)B(tài)分析
對(duì)截齒實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ瓦M(jìn)行模態(tài)實(shí)驗(yàn)，得到實(shí)驗(yàn)?zāi)B(tài)參數(shù)。檢驗(yàn)實(shí)驗(yàn)?zāi)B(tài)參數(shù)是否滿(mǎn)足模態(tài)參數(shù)準(zhǔn)則。若不滿(mǎn)足，通過(guò)特征靈敏度分析和再分析估計(jì)修改后結(jié)構(gòu)模態(tài)參數(shù)，直至滿(mǎn)足要求為止。
(4)截齒結(jié)構(gòu)動(dòng)態(tài)修改
由滿(mǎn)足要求的模態(tài)參數(shù)可繼續(xù)開(kāi)展以下工作：①物理參數(shù)修改：結(jié)合實(shí)驗(yàn)?zāi)B(tài)結(jié)果對(duì)由FEM得到的質(zhì)量陣、剛度陣求修改質(zhì)量陣和修改剛度陣，得到修改后的質(zhì)量陣、剛度陣；②物理參數(shù)識(shí)別：直接求解廣義逆特征值問(wèn)題，求得、K、C；③載荷識(shí)別：根據(jù)實(shí)驗(yàn)?zāi)B(tài)參數(shù)和響應(yīng)要求，估算系統(tǒng)的實(shí)際振動(dòng)環(huán)境。
在上述3項(xiàng)工作的基礎(chǔ)上，通過(guò)FEM計(jì)算系統(tǒng)響應(yīng)，或者在修改截齒模型后實(shí)測(cè)系統(tǒng)響應(yīng)，檢驗(yàn)是否滿(mǎn)足響應(yīng)準(zhǔn)則。如不滿(mǎn)足，需通過(guò)響應(yīng)靈敏度分析，修改截齒結(jié)構(gòu)和再分析，估算模態(tài)參數(shù)和響應(yīng)，直到滿(mǎn)足要求為止。
(5)截齒結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)
在上述截齒動(dòng)態(tài)修改工作中，一般只能得到物理參數(shù)的修改量。若以截齒參數(shù)(尺寸、形狀、材料性質(zhì)等)為設(shè)計(jì)變量進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，可直接得到滿(mǎn)足動(dòng)態(tài)要求的結(jié)構(gòu)形式。公務(wù)員之家
(6)生產(chǎn)正式產(chǎn)品
滿(mǎn)足上述各步要求之后，截齒即可投人正式生產(chǎn)。
五、結(jié)語(yǔ)
(1)模態(tài)分析為截齒的性能評(píng)估和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)提供了一個(gè)強(qiáng)有力的工具。其可靠的分析結(jié)果可以作為產(chǎn)品性能評(píng)估的有效標(biāo)準(zhǔn)，圍繞其結(jié)果開(kāi)展的各種動(dòng)態(tài)設(shè)計(jì)方法更使模態(tài)分析成為結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的重要基礎(chǔ)。有限元法模態(tài)分析和實(shí)驗(yàn)?zāi)B(tài)分析是結(jié)構(gòu)動(dòng)態(tài)設(shè)計(jì)的基本方法。應(yīng)用這些方法，可以大大提高截齒的動(dòng)態(tài)性能，縮短設(shè)計(jì)周期。
(2)采煤機(jī)截齒截割煤體時(shí)，截齒承受的外載荷是隨時(shí)問(wèn)變化的動(dòng)載荷。采煤機(jī)截齒在靜、動(dòng)態(tài)載荷作用下的結(jié)構(gòu)特性具有很大的不同，必須對(duì)其進(jìn)行模態(tài)分析和動(dòng)態(tài)設(shè)計(jì)。
(3)截齒在工作過(guò)程中，與周?chē)拿后w長(zhǎng)時(shí)間摩擦，會(huì)產(chǎn)生大量熱量，因此，在截齒的響應(yīng)計(jì)算中，還應(yīng)綜合考慮溫度應(yīng)力的作用。
(4)文中所述模態(tài)分析和動(dòng)態(tài)設(shè)計(jì)的內(nèi)容和步驟，可為采煤機(jī)截齒的設(shè)計(jì)和生產(chǎn)部門(mén)提供參考，對(duì)一般復(fù)雜結(jié)構(gòu)系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)設(shè)計(jì)也有一定的借鑒作用。
一、急傾斜煤層開(kāi)采的主要特點(diǎn)
1.急傾斜煤層的構(gòu)造復(fù)雜,斷層和褶曲多,煤層厚度變化較大,開(kāi)采煤層的賦存條件普遍較差、儲(chǔ)量少、開(kāi)采困難、采煤工作面生產(chǎn)能力小。因此,開(kāi)采急傾斜煤層的礦井多數(shù)是中、小型礦井。
2.急傾斜煤層的傾角大于巖石安息角,采煤工作面采下的煤能自動(dòng)下滑,從而簡(jiǎn)化了工作面的裝運(yùn)工作,但下滑的煤和矸石容易沖倒支架,砸傷人員,急傾斜煤層和圍巖的節(jié)理發(fā)育,初次來(lái)壓和周期來(lái)壓與不明顯,易發(fā)生無(wú)預(yù)兆的大面積突然冒頂垮落,造成頂板事故,給生產(chǎn)帶來(lái)一些不安全因素。因此,生產(chǎn)的不安全因素多,安全性差。
3.急傾斜煤層頂板壓力垂直作用于支架或煤柱上的分力比緩傾斜煤層小,而沿傾斜作用的分力大,煤層開(kāi)采后,煤層頂、底板都有可能沿傾斜方向滑動(dòng)垮落,支架穩(wěn)定性差,易發(fā)生扭曲與傾倒。因而工作面支護(hù)工作的難度大。
二、急傾斜煤層開(kāi)采技術(shù)存在的問(wèn)題
總的來(lái)說(shuō),目前我國(guó)急傾斜煤層開(kāi)采方法中不同程度地存在很多問(wèn)題,這些問(wèn)題主要表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面:
1.煤炭損失率高。主要存在于那些采落的煤炭與采空區(qū)冒落矸石無(wú)隔離設(shè)施的采煤方法,如斜坡式、小分段爆破、水力采煤、倉(cāng)儲(chǔ)式等。這些采煤方法的煤炭損失率有的高達(dá)40%-50%,與此同時(shí),生產(chǎn)的煤炭往往有較高的含矸率。煤炭損失率高,不但給煤炭自燃創(chuàng)造了條件,而且浪費(fèi)資源,縮短礦井壽命。
2.巷道掘進(jìn)率高。這些問(wèn)題主要表現(xiàn)在斜坡式、小分段爆破和沿傾斜推進(jìn)的掩護(hù)支架等采煤方法中。這些采煤法,有相當(dāng)大的一部分巷道是在支承壓力帶內(nèi)掘進(jìn)和維護(hù)的,維護(hù)這些巷道的工作量很大。掘進(jìn)率高,增加了巷道掘進(jìn)維護(hù)的費(fèi)用,影響工作面的接替,給通風(fēng)管理工作造成困難。尤其在有沖擊地壓危險(xiǎn)的煤層中,巷道對(duì)煤體切割過(guò)多,增加了沖擊地壓的危險(xiǎn)。
3.通風(fēng)條件差。這一問(wèn)題,大部分急傾斜煤層采煤方法都不同程度地存在,而斜坡式、小分段爆破、倉(cāng)儲(chǔ)式和長(zhǎng)孔爆破采煤法尤為嚴(yán)重。這些采煤方法中,通風(fēng)系統(tǒng)復(fù)雜,有的采煤工作面為獨(dú)頭通風(fēng),工作面風(fēng)流中,煤塵和瓦斯的含量較高,對(duì)工人的健康和安全危害較大。
4.工人勞動(dòng)強(qiáng)度大。這是所有急傾斜煤層采煤方法共同的缺點(diǎn),由于煤層賦存條件的限制,急傾斜煤層中大部分巷道和工作面坡度大、空間小,工人在工作面落煤、支護(hù)、運(yùn)料、行走均十分困難,勞動(dòng)強(qiáng)度大。
5.開(kāi)采效益差。與傾斜或近水平煤層比較,急傾斜煤層的開(kāi)采不僅單產(chǎn)低、工效低,而且成本高、煤質(zhì)差,因此,這類(lèi)急傾斜煤層礦井規(guī)模小、效益差。
三、急傾斜煤層采煤方法的分析
1.合理劃分采區(qū),加大采區(qū)尺寸盡量加大采區(qū)尺寸,加大采區(qū)的煤炭?jī)?chǔ)量。劃分采區(qū)時(shí),根據(jù)生產(chǎn)設(shè)備及回采工藝的要求,避免人為地劃分采區(qū)邊界,適當(dāng)加大采區(qū)的走向長(zhǎng)度,加大階段垂高。
2.優(yōu)化回采工藝,提高生產(chǎn)效率
目前我國(guó)急傾斜煤層開(kāi)采工藝相對(duì)比較落后,絕大多數(shù)礦井采用炮采工藝和風(fēng)鎬落煤工藝,工人勞動(dòng)強(qiáng)度大,安全狀況差。優(yōu)化回采工藝最主要的就是提高回采機(jī)械化程度。要提高礦井開(kāi)采的機(jī)械化程度,可以從局部機(jī)械化和全局機(jī)械化兩個(gè)方面來(lái)考慮。局部機(jī)械化指的是從支護(hù)方式、落煤方式以及運(yùn)輸方式幾個(gè)方面單獨(dú)考慮改進(jìn)方法,以提高礦這幾個(gè)方面的機(jī)械化程度。全局機(jī)械化是采用綜合機(jī)械化采煤方式,從破煤、裝煤、運(yùn)煤以及支護(hù)四個(gè)方面來(lái)實(shí)現(xiàn)機(jī)械化。
在一定的條件下,對(duì)開(kāi)采技術(shù)條件進(jìn)行評(píng)價(jià),尋求最適宜的采煤方法,并且通過(guò)對(duì)工作面開(kāi)采工藝、設(shè)備及系統(tǒng)配置的分析,采取改造系統(tǒng)的薄弱環(huán)節(jié)、完善工藝系統(tǒng)和開(kāi)采技術(shù)等措施來(lái)有效地提高工作面單產(chǎn)。如加大采區(qū)走向長(zhǎng)度,改進(jìn)回采工藝,合理確定采煤工作面的支護(hù)方式等。在通常情況下,急傾斜煤層采區(qū)的走向長(zhǎng)度比較小,可采儲(chǔ)量少,只能滿(mǎn)足幾個(gè)月的正常生產(chǎn),造成采面搬遷頻繁,而且需要留設(shè)大量的保護(hù)煤柱,影響資源回收率。這不僅影響礦井的正常生產(chǎn),增加無(wú)效工時(shí),同時(shí)也造成了資源浪費(fèi),降低了工作面設(shè)備的使用效率,影響機(jī)械化程度的提高。在生產(chǎn)過(guò)程中,根據(jù)礦井地質(zhì)條件的變化,加大采區(qū)走向長(zhǎng)度,不僅可以增加采區(qū)儲(chǔ)量和服務(wù)年限,減少工作面搬遷次數(shù),而且還能減少區(qū)間煤柱的損失,減少準(zhǔn)備巷道的掘進(jìn)工程量,進(jìn)而增大采區(qū)生產(chǎn)有效工時(shí)比率。加大采區(qū)的走向長(zhǎng)度,還可以增加采區(qū)同時(shí)開(kāi)采的工作面?zhèn)€數(shù),能提高采區(qū)的生產(chǎn)能力,有利于采區(qū)和礦井的集中生產(chǎn)。
3.改進(jìn)巷道布置,優(yōu)化生產(chǎn)系統(tǒng)
選擇巷道布置方式時(shí),首先要滿(mǎn)足安全生產(chǎn)的要求,保證每個(gè)采區(qū)、回采工作面均至少有2個(gè)安全出口,實(shí)現(xiàn)工作面全負(fù)壓通風(fēng)。其次,巷道布置方式要與采煤方法一致,同回采工藝結(jié)合,充分考慮水平巷道、傾斜巷道各自的優(yōu)缺點(diǎn),盡量不采用垂直巷道,提出系統(tǒng)簡(jiǎn)單、布置合理的準(zhǔn)備、回采巷道。
四、結(jié)論
我國(guó)開(kāi)采急傾斜煤層的歷史悠久,由于經(jīng)濟(jì)欠發(fā)達(dá),受科學(xué)技術(shù)、國(guó)家產(chǎn)業(yè)政策和生產(chǎn)力發(fā)展水平等的限制,大、中、小礦井并存,且中、小型煤礦特別多,因此采用的采煤方法很多。本文總結(jié)與提升急傾斜煤層的采煤方法與采場(chǎng)礦山壓力顯現(xiàn)的規(guī)律;并針對(duì)目前開(kāi)采存在的主要技術(shù)難題,提出急傾斜煤層開(kāi)采的發(fā)展方向與對(duì)策,指導(dǎo)急傾斜煤層的安全生產(chǎn)實(shí)踐,提高企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益,促進(jìn)急傾斜煤層采煤方法的發(fā)展。
