美国煤炭地下开采与自动化技术进展

摘要

美国煤炭的地下开采分为长壁式和房柱式2种技术.地质条件较好、井田范围大的矿井,一般以长壁开采为主,否则以房柱开采为主.1994-2017年,美国井工矿数量减少了79％(2017年为237座).但是单个矿井产量增加了230％,煤炭生产更加集中、高效.美国长壁开采以中厚煤层为主,采高一般为1.6 ～2.5 m(最大开采高度4.2m,最小开采高度1.2m).长壁工作面均采用多巷布置、矩形断面巷道、锚杆支护.近年来,工作面尺寸、设备功率、设备尺寸逐渐增大,生产系统更加可靠.长壁工作面的自动化开采源于1984年的电动控制液压支架的研发与使用,此后开发了支架、采煤机、刮板输送机的单机自动化以及追机移架技术.2000年以后开发了半自动化工作面技术和采煤机远程控制技术.目前应用的主要是半自动化工作面技术,只有2个工作面应用了采煤机远程控制技术.这些技术解决了条件简单工作面的自动化开采问题,但遇到复杂地质条件时,仍需要人工干预.研发自动化开采的关键传感器和设备以适应地质条件变化、完善端部进刀系统,聚焦作业安全和粉尘与噪音防控,以及矿用大数据、高速通信与可视化技术是目前美国的重要研发方向.在近10 a来,房柱开采的工艺变化不大,但是开采装备的多样化和开采系统的自动化、信息化、智能化的相关技术开发取得了重要进展.