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引言
薄煤层储量占我国煤炭总储量的百分之十九左右，但薄煤层的实际煤炭生产量在全国范围内只占据国内总产量的百分之七。这主要是由于对薄煤层的研究以及对勘探挖掘设备的研发难度系数过大，机械的自动化水平较低，从而使得煤矿企业的生产效率不高，经济效益低下。经过相关探索发现，要想高效安全地开采薄煤层的煤炭，首先要克服三个技术难点。一是解决薄煤层开采自动化难题，二是装备的尺寸大小和大功率要达到适用范围，须符合技术人员对其提出的可靠性要求，三是有效解决薄煤层工作面方面，装煤效率相对低下所形成的问题，比如其无法进行连续生产循环等。因此，本文针对滚筒采煤机所具备的高效切割以及、超强的破岩能力等多方面特点进行综合分析，在此基础上研发了基于滚筒采煤机薄煤层自动化综合开采的成套装备。从实际意义上突破了薄煤层煤炭开采技术难题，进而实现了薄煤层煤炭开采的自动化操作，提升了煤炭开采效率，提高了煤炭企业的经济效益。
1.明确薄煤层综采机组
滚筒采煤机自动化配套机组和刨煤机这两种设备，是目前我国煤炭企业所拥有的主要薄煤层自动化综采成套设备，也被称为自动化综采机组。由于刨煤机本身内部结构相对简单、同时操作起来非常方便，因此能够有效的帮助煤炭开采实现自动化控制的发展目标。刨煤机的工作原理主要是通过地压来进行煤炭开采，因此所消耗的能源相对较低，其本身所开采出来原煤数量多，个头大，煤粉与煤尘量少，工作环境好。操作人员完全可以在工作面平巷内进行相关操作，不必进行跟机作业。工人在进行移架与推移输送机时，他们的位置是相对固定的，一般来说工人们的劳动强度相对会比较小。然而刨煤机本身仍然存在相应的缺点，一般对于地质条件方面的要求相对比较高，同时也非常适合开采的地质条件主要是以下几种：一是在软性及中硬性，尤其是当一些煤炭上的节理裂缝相对来说较为明显时，才最有利于开采工作的进行；二是顶板要稳定中等程度及其以上，而底板则要求能够保持相对平整的状态；三是断层间相距较小，含有硬质结核较低；四是煤炭不能粘顶，顶煤可以自行脱落；五是煤层的厚度要相对稳定，工作面不会存在较大的起伏；六是工作面的倾角不能大于二十五度。
跟刨煤机相比较，滚筒采煤机的优点较为明显。首先是滚筒采煤机可以适应于相对较大的工作面煤层厚度变化情况，其本身也能够真正有效的适应煤层顶底板所产生的明显起伏变化。其次是滚筒采煤机还可以对含有夹矸的煤层开展回采操作，主要是因为其对于工作面长度所提出的要求相对刨煤机要低很多。因此我国将滚筒采煤机主要应用在薄煤层破煤的操作方面。而滚筒采煤机本身主要是通过纵横向布置截割电动机和双截割电动机，这两种设备来解决煤层制约装机功率的问题，从而真正实现了采煤机开采过程中小尺寸、大功率的具体目标要求。
2.自动化薄煤层开采技术分析
2.1自动化控制系统研究
研发巷道集中控制中心是薄煤层自动化控制系统的关键所在，集控中心主要是有利于实现远程监控，工作面内无需工作人员的参与，机器可以完成双向割煤的自动化操作，并在此基础上真正实现薄煤层当中，煤炭开采的自动化发展目标。薄煤层所采用的自动化控制系统主要有三部分组成，分别是由采煤机自动控制子系统、刮板输送机控制子系统、液压支架控制子系统组成。综采工作面集中控制系统要实现对工作面综机设备的远程控制主要是通过对三机联动、供电和供液系统的有效控制以及设备运行工况监测的具体方式等等。其工作面的中部位置则可通过记忆截割的形式来实现薄煤层的自动化开采目标。一旦煤层本身的厚度产生相应变化时，就必须要采取高记忆联想的模式，并以此来修正控制模型，最终实现自动化开采目标，然而在断层的地质结构当中，则可以直接结合远程人工干预的形式来开展自动截割的模式，最终实现薄煤层开采的自动化控制。
2.2液压支架电液控制系统研究
液压支架电液控制系统具体是由电液控制单元以及巷道集中控制中心组成，通过其内部的远程数据传输来实现单元的控制。电液控制系统一般会设计成两种模式，分别是一控一与一控三，一控一是每台液压支架都会配有一台支架控制器，一控三是用一台支架控制器来控制三台液压支架，是一种较为节省资金的模式。每架支架会配有八到十个电液功能换向阀组，所进行控制动作具体包含了刮板输送机的推移及拉架、立柱机器的升降效果以及平衡千斤顶的伸缩系统等等，从而实现侧护板伸缩。结合开采现场的实际情况分析，还可以增加伸缩梁来加强机器的伸缩性。采煤机上设置了相关监测系统，可以通过发射红外线与接收红外线来实现采煤机位置信息的采集。主要工作原理是通过采煤机上红外线发射仪发射红外线来收集采煤机的位置信息，并发送到安装于支架上的红外线接收传感器上，通过支架控制器本身所接收到的信息来对支架降架和推移刮板输送机等设备加以控制，最终实现液压支架能够自动跟随移架移动
2.3系统工作原理分析
在这里，提到的系统为刮板输送机自动控制系统，在工作过程中，此系统需将部分信息传输到控制器当中，这些信息主要包括了运输量、阻力以及位置等。倘若出现煤量过重的情况下，系统便会对割煤速度进行调整，进一步使对刮板输送机的自动控制得到有效实现。在刮板输送机上还有中部槽自动调斜装置，可以根据煤炭开采过程中的实际情况来控制刮板输送机的高度，以达到平整中部槽，提高铲装的工作效能。
3.技术难点解决策略探究
3.1对提高装煤效果装置进行科学设置
从整体层面分析，薄煤层滚筒采煤机的实际装煤效果取决于很多要素，其中滚筒螺旋叶片的尺寸大小便是非常重要的一大要素。要想使薄煤层煤炭在开采过程中的的高效性及安全性得到有效提升，首先就是要提升采煤机的装煤效率。一般是通过以下方法来解决：（1）在使装煤效率得到有效提升方面，主要应用了双向高效装煤装置。基于采煤机摇臂下侧对犁板加以设置，进而对犁形装置与前进方向的角度加以明确。（2）对装煤所存在的难点，主要应用了分段多轮推移刮板输送，在完善相关设置的基础上，使铲装煤炭的实际效率得到有效提升。经过在煤矿基地的实践证明，采取以上两种装置能够使装煤效率得到有效提升。
3.2对设备尺寸布置难点采取有效解决措施
对于薄煤层综采装备来说，需解决设备尺寸布置难点，才能够使工作效率得到有效提升。通过研发新结构、改善立柱结构与进口液的原理，例如应用大弧度缸底与活柱无上腔外进液口的结构形式，使电液控制阀的体积及其尺寸得到有效减小，与此同时利用紧凑型扁平链与极薄煤层刮板输送机铸焊结构中部槽，以此使工作强度得到有效保证，进而将槽帮的高度由二百五十毫米下降到一百五十毫米。在充分做好各项改进措施的基础上，设备尺寸布置难点问题便能够得到有效解决。如下表1，为国内外项目主要技术参数的对比情况表：
表1 国内外项目主要技术参数的对比情况表
4.结语
我国具有地域广阔，地质结构复杂的特点。各地的煤炭深浅不一，对于厚或中厚煤层综采设备来讲，薄煤层的煤炭开采难度较大。薄煤层对于技术的要求较高，而且机械化水平较低。通过技术的改进，使薄煤层自动化开采过程中潜在的难处得到充分有效的解决，进而实现了薄煤层自动化开采，有效提高了煤炭的实际开采效率。
（作者单位：神木县隆德矿业有限责任公司）
薄煤层储量占我国煤炭总储量的百分之十九左右，但薄煤层的实际煤炭生产量在全国范围内只占据国内总产量的百分之七。这主要是由于对薄煤层的研究以及对勘探挖掘设备的研发难度系数过大，机械的自动化水平较低，从而使得煤矿企业的生产效率不高，经济效益低下。经过相关探索发现，要想高效安全地开采薄煤层的煤炭，首先要克服三个技术难点。一是解决薄煤层开采自动化难题，二是装备的尺寸大小和大功率要达到适用范围，须符合技术人员对其提出的可靠性要求，三是有效解决薄煤层工作面方面，装煤效率相对低下所形成的问题，比如其无法进行连续生产循环等。因此，本文针对滚筒采煤机所具备的高效切割以及、超强的破岩能力等多方面特点进行综合分析，在此基础上研发了基于滚筒采煤机薄煤层自动化综合开采的成套装备。从实际意义上突破了薄煤层煤炭开采技术难题，进而实现了薄煤层煤炭开采的自动化操作，提升了煤炭开采效率，提高了煤炭企业的经济效益。
1.明确薄煤层综采机组
滚筒采煤机自动化配套机组和刨煤机这两种设备，是目前我国煤炭企业所拥有的主要薄煤层自动化综采成套设备，也被称为自动化综采机组。由于刨煤机本身内部结构相对简单、同时操作起来非常方便，因此能够有效的帮助煤炭开采实现自动化控制的发展目标。刨煤机的工作原理主要是通过地压来进行煤炭开采，因此所消耗的能源相对较低，其本身所开采出来原煤数量多，个头大，煤粉与煤尘量少，工作环境好。操作人员完全可以在工作面平巷内进行相关操作，不必进行跟机作业。工人在进行移架与推移输送机时，他们的位置是相对固定的，一般来说工人们的劳动强度相对会比较小。然而刨煤机本身仍然存在相应的缺点，一般对于地质条件方面的要求相对比较高，同时也非常适合开采的地质条件主要是以下几种：一是在软性及中硬性，尤其是当一些煤炭上的节理裂缝相对来说较为明显时，才最有利于开采工作的进行；二是顶板要稳定中等程度及其以上，而底板则要求能够保持相对平整的状态；三是断层间相距较小，含有硬质结核较低；四是煤炭不能粘顶，顶煤可以自行脱落；五是煤层的厚度要相对稳定，工作面不会存在较大的起伏；六是工作面的倾角不能大于二十五度。
跟刨煤机相比较，滚筒采煤机的优点较为明显。首先是滚筒采煤机可以适应于相对较大的工作面煤层厚度变化情况，其本身也能够真正有效的适应煤层顶底板所产生的明显起伏变化。其次是滚筒采煤机还可以对含有夹矸的煤层开展回采操作，主要是因为其对于工作面长度所提出的要求相对刨煤机要低很多。因此我国将滚筒采煤机主要应用在薄煤层破煤的操作方面。而滚筒采煤机本身主要是通过纵横向布置截割电动机和双截割电动机，这两种设备来解决煤层制约装机功率的问题，从而真正实现了采煤机开采过程中小尺寸、大功率的具体目标要求。
2.自动化薄煤层开采技术分析
2.1自动化控制系统研究
研发巷道集中控制中心是薄煤层自动化控制系统的关键所在，集控中心主要是有利于实现远程监控，工作面内无需工作人员的参与，机器可以完成双向割煤的自动化操作，并在此基础上真正实现薄煤层当中，煤炭开采的自动化发展目标。薄煤层所采用的自动化控制系统主要有三部分组成，分别是由采煤机自动控制子系统、刮板输送机控制子系统、液压支架控制子系统组成。综采工作面集中控制系统要实现对工作面综机设备的远程控制主要是通过对三机联动、供电和供液系统的有效控制以及设备运行工况监测的具体方式等等。其工作面的中部位置则可通过记忆截割的形式来实现薄煤层的自动化开采目标。一旦煤层本身的厚度产生相应变化时，就必须要采取高记忆联想的模式，并以此来修正控制模型，最终实现自动化开采目标，然而在断层的地质结构当中，则可以直接结合远程人工干预的形式来开展自动截割的模式，最终实现薄煤层开采的自动化控制。
2.2液压支架电液控制系统研究
液压支架电液控制系统具体是由电液控制单元以及巷道集中控制中心组成，通过其内部的远程数据传输来实现单元的控制。电液控制系统一般会设计成两种模式，分别是一控一与一控三，一控一是每台液压支架都会配有一台支架控制器，一控三是用一台支架控制器来控制三台液压支架，是一种较为节省资金的模式。每架支架会配有八到十个电液功能换向阀组，所进行控制动作具体包含了刮板输送机的推移及拉架、立柱机器的升降效果以及平衡千斤顶的伸缩系统等等，从而实现侧护板伸缩。结合开采现场的实际情况分析，还可以增加伸缩梁来加强机器的伸缩性。采煤机上设置了相关监测系统，可以通过发射红外线与接收红外线来实现采煤机位置信息的采集。主要工作原理是通过采煤机上红外线发射仪发射红外线来收集采煤机的位置信息，并发送到安装于支架上的红外线接收传感器上，通过支架控制器本身所接收到的信息来对支架降架和推移刮板输送机等设备加以控制，最终实现液压支架能够自动跟随移架移动
2.3系统工作原理分析
在这里，提到的系统为刮板输送机自动控制系统，在工作过程中，此系统需将部分信息传输到控制器当中，这些信息主要包括了运输量、阻力以及位置等。倘若出现煤量过重的情况下，系统便会对割煤速度进行调整，进一步使对刮板输送机的自动控制得到有效实现。在刮板输送机上还有中部槽自动调斜装置，可以根据煤炭开采过程中的实际情况来控制刮板输送机的高度，以达到平整中部槽，提高铲装的工作效能。
3.技术难点解决策略探究
3.1对提高装煤效果装置进行科学设置
从整体层面分析，薄煤层滚筒采煤机的实际装煤效果取决于很多要素，其中滚筒螺旋叶片的尺寸大小便是非常重要的一大要素。要想使薄煤层煤炭在开采过程中的的高效性及安全性得到有效提升，首先就是要提升采煤机的装煤效率。一般是通过以下方法来解决：（1）在使装煤效率得到有效提升方面，主要应用了双向高效装煤装置。基于采煤机摇臂下侧对犁板加以设置，进而对犁形装置与前进方向的角度加以明确。（2）对装煤所存在的难点，主要应用了分段多轮推移刮板输送，在完善相关设置的基础上，使铲装煤炭的实际效率得到有效提升。经过在煤矿基地的实践证明，采取以上两种装置能够使装煤效率得到有效提升。
3.2对设备尺寸布置难点采取有效解决措施
对于薄煤层综采装备来说，需解决设备尺寸布置难点，才能够使工作效率得到有效提升。通过研发新结构、改善立柱结构与进口液的原理，例如应用大弧度缸底与活柱无上腔外进液口的结构形式，使电液控制阀的体积及其尺寸得到有效减小，与此同时利用紧凑型扁平链与极薄煤层刮板输送机铸焊结构中部槽，以此使工作强度得到有效保证，进而将槽帮的高度由二百五十毫米下降到一百五十毫米。在充分做好各项改进措施的基础上，设备尺寸布置难点问题便能够得到有效解决。如下表1，为国内外项目主要技术参数的对比情况表：
表1 国内外项目主要技术参数的对比情况表
4.结语
我国具有地域广阔，地质结构复杂的特点。各地的煤炭深浅不一，对于厚或中厚煤层综采设备来讲，薄煤层的煤炭开采难度较大。薄煤层对于技术的要求较高，而且机械化水平较低。通过技术的改进，使薄煤层自动化开采过程中潜在的难处得到充分有效的解决，进而实现了薄煤层自动化开采，有效提高了煤炭的实际开采效率。
（作者单位：神木县隆德矿业有限责任公司）