时间：2022-05-23 09:50:44
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1.机械化采煤作业现场管理的特征
1.1情感化特征
在机械化采煤作业的过程中，施工现场的环境和管理办公的环境有着天壤之别，使得采煤作业现场的工人对管理人员颇有微词，从而挫伤其在工作中的积极性和主动性，进而对整个采煤作业造成不利影响。而采煤作业的现场管理不但可以拉近普通工人和管理人员之间的距离，便于管理人员向普通工人传输工作经验，而且可以让普通工人体会到来自管理人员的尊重和关怀，从而在工作中投入更多的积极性。在实际的工作中，机械化采煤作业的现场管理对于消除环境差异带来的不利影响极为有效，既体现了管理人员可以以身作则地深入生产一线，又体现了管理人员投身工程建设的决心，从而鼓舞普通工人在工作中的热情。
1.2走动化特征
机械化采煤作业在管理中遇到的主要困难为无法将采煤作业现场遇到的问题和管理工作有效对接，而且作业现场的复杂性使得管理人员无法及时解决采煤作业中出现的矛盾，从而使管理人员失去了对采煤作业过程的控制。因此，机械化采煤作业的现场管理具备走动化的特征。通过走动化的现场管理，管理人员可以及时处理机械化采煤作业过程中出现的问题，化解采煤作业过程中出现的矛盾，从而使采煤作业可以顺畅的进行。
1.3主动性特征
在煤炭企业的内部管理中，管理人员和普通工人之间的关系十分微妙，一方面管理人员需要加强对普通工人的有效管理，提高其在工作中的热情与积极性，使普通工人全身心地投入到采煤作业中，另一方面普通工人会采用各种方法逃避管理人员的监管，规避可能受到的惩罚。而通过对机械化采煤作业进行现场管理，既可以发挥现场管理工作的主动性，又有利于平衡管理人员和普通工人之间的关系，指导普通工人安心工作。
2.机械化采煤作业现场管理的工作内容
机械化采煤作业的现场施工涉及到诸多的环节，而现场管理的内容也包括许多方面，而管理部门需要依据管理的内容制定针对性的管理措施。从综合的角度分析，机械化采煤作业现场管理涉及的内容主要为四个方面：首先，管理人员需要深入到机械化采煤作业的现场，走动的范围需要覆盖所有采煤作业施工组与施工岗位，切实了解每个施工组的运行情况，加强与机械化采煤作业现场施工人员的近距离接触；其次，管理人员需要和机械化采煤作业的施工人员进行有效的交流沟通，以面对面的交流方式，了解采煤作业施工人员的想法和心理需求，及时解决其在采煤作业过程中遇到的问题和矛盾。同时，管理人员需要尽可能多的与采煤作业施工人员进行交流，保证交流的人数高于所有施工人员的10％，以确定所了解的问题和矛盾具有普遍性和真实性。再次，管理人员需要做到换位思考，真实体验采煤作业施工人员的心理感受和生活环境。管理人员可以在采煤作业的现场选择可以胜任的工作岗位，以现场施工人员的身份完成其一天的工作安排，从而体会到现场施工人员真实的工作感受。最后，管理人员需要定期在采煤作业的现场召开座谈会，围绕着现场施工人员的心理需求和工作中遇到的困难，让现场施工人员畅所欲言，以提高管理措施和问题处理措施的针对性和有效性。从具体的角度分析，机械化采煤作业的现场管理工作内容主要为：认真核查采煤作业的工作量和完成质量，并针对其中存在的问题提出有效的解决方案；仔细检查采煤作业施工方法和施工过程的科学性，监管现场施工人员依据规范标准和要求进行采煤操作；严格控制好机械化采煤作业的施工进度，协调好相关部门之间的合作关系；做好机械化采煤施工材料质量的检查工作，杜绝机械化采煤作业中的野蛮施工；监督各项管理措施的贯彻落实，保障机械化采煤作业的施工效率，提高施工人员的工作积极性。
3.机械化采煤作业现场管理工作的实施策略
机械化采煤作业的现场施工充满了复杂性和多变性，现场施工管理的工作也非常困难。因此，管理人员需要注重机械化采煤作业现场管理工作的实施过程，采取有效的实施策略。一方面，管理部门需要做好机械化采煤作业现场管理的前期准备工作，选择到施工现场走动的合适时间和地点，并将走动工作常态化，确保走动次数≥2次/月。同时，管理部门需要依据走动的结果，结合机械化采煤作业现场管理的要求，制定现场管理的实施计划、现场管理的内容与现场管理的方向。此外，管理部门需要依据制定的管理计划和管理措施，加大对机械化采煤作业现场管理的力度，贯彻落实各项管理的措施，保证管理措施落实到机械化采煤作业涉及的各个环节，监管采煤作业人员按照工作要求和标准开展工作，从而在确保采煤效率的基础上，提高采煤工作的质量。另一方面，管理部门需要充分发挥机械化采煤作业现场管理在了解现场施工情况和加强与施工人员沟通交流等方面的优势。为了保证现场管理信息的真实性和有效性，管理部门在进行走动巡查之前，不能将时间安排和检查的内容事先告知现场工作组，以免施工工作组做好准备，使检查失去了意义。同时，管理人员需要与普通工人建立良好的关系，这样既有利于管理人员向普通工人传达煤炭企业的决策信息与管理意图，让普通工人了解管理人员的职责和管理的流程，又便于管理人员听取现场施工人员对采煤作业工作的意见与要求，改进管理工作的方法和措施，提高管理工作的效率和质量。
4.结束语
总之，社会的进步和经济的发展使煤炭企业在迎来发展良机的同时，也对其机械化采煤作业的现场管理工作提出更高的要求。机械化采煤作业的现场管理在煤炭开采过程中起着重要的作用，也是提高煤炭开采工作效率的有效途径。煤炭企业的管理人员只有在工作中定期深入到机械化采煤作业施工的现场，对施工的过程进行深入的了解与走动视察，通过与现场施工人员的沟通交流，才能真正了解机械化采煤现场施工人员的心里想法，获取有价值的现场施工信息，这样既可以为采取有效措施解决机械化采煤作业中出现的问题提供有力的依据，又可以提高机械化采煤现场管理工作的效率和质量，为促进煤炭企业健康平稳可持续发展创造有利的条件。
作者：赵峰 单位：山西陵川崇安苏村煤业有限公司
1工业设计在采煤机上的应用
（1）结构设计在采煤机上的应用
在采煤机造型的设计过程中，通过对采煤机外观的改进，以简洁的形态，赋予采煤机外观设计的整体美感；通过对采煤机零件或结构的改进，提高采煤机的性能与产量；通过对采煤机各部件的模块化设计，提高了整机产品的适应性和灵活性；通过对采煤机在使用中人机交互设计，实现了人机关系的和谐统一，形成了一种健康可靠，又不失当代工业化美感的新型矿山机电模式。某公司的采煤机，牵引部采用双T形导槽插装式滑靴架结构，通过对采煤机牵引部中平滑靴与箱体近凸形连接、间隙配合方式，此机构首先使滑靴架在采煤机机身方向上有良好的地位，并有效地保护了联接螺栓定位销的使用寿命，并且也有效地改善了该部位的装配工艺，同时能更有效地提高其安全可靠性，使在定位销及螺栓失效的情况下仍能有效地起到连接滑靴与机身的作用，在外观上也使采煤机外形上更加紧凑美观，也加强了采煤机的刚性化；
（2）色彩在采煤机上的应用
长期以来，使用者及设计师更多考虑的是如何准确有效地实现采煤机的既定功能，往往忽略了在这种复杂、恶劣、昏暗的工作状态下，工作者长期工作产生的不良心理暗示，此时如果选用适当的颜色就能起到积极有效且潜移默化的舒缓效果，而不同的色彩又能产生不同的生理和心理作用。与其他机械产品一样，矿机产品的质量首先是功能，外观色彩是为体现产品的功能服务的，色彩设计必须反映和表达产品的特点和作用，充分考虑人的生理，心理和环境等各方面因素。从采煤机整体色彩来看：由于采煤机的工作环境是在井下，井下黑暗一片，采煤机在井下工作时，采煤机的色彩即不能和工况色彩冲突太大，使井下工作人员产生视觉疲劳，也不能和工况色彩太近相似，导致区分不明显，使人产生不稳定、压抑的感觉。适当正确的色彩应该能使使用者在工作的过程中保持亲切明快的感觉，调动并保持积极的情绪，从而提高工作效率，使操作者有一个舒适轻松的感觉。如采煤机以整体红色设计为主，红色为纯色，鲜而不亮，与工况环境颜色不会产生太大的颜色反差，滑靴为黑色设计，体现出采煤机的厚重稳重感，滚筒以天蓝、黄色或乳白色设计，色彩鲜亮，起到对采煤机以及工况环境的点缀作用，其占面积小，不会对视觉产生太大的视觉冲击；
（3）人机工程学在采煤机上的应用
煤矿机械人性化设计应以人机工程学原理为基本的设计原则，同时运用人机界面学、产品语义学、造型美学、环境学和工程技术等原则，它是一项以人为核心的“人-机-环境”综合的系统设计。通过系统的最优选择和最佳设计等手段，使人与及其设备之间相互适应，功能分配合理，为人们设计合理、和谐的人-机-作业环境系统。比如某公司采煤机的牵引传动箱，设有安全型旋转式防护装置。此装置利用铰接销将防护板铰接安装在采煤机机身的箱体上，并用限位销限位，每组采用5个螺栓进行紧固，当采煤机出现故障需要打开机身防护装置检修时，只需拆掉5个螺栓，然后握住把手将防护板拉出至限位末端，顺时针（或逆时针）旋转180°即可，此时防护板由铰接销支撑，由于限位销的限位作用，防护板被拉至规定位置后不再移动，利用重力的作用，整个防护装置就悬挂在箱体上。与传统的采煤机防护板相比，此装置具有良好的人性化设计理念和紧凑美观的外形；重量轻便、容易安装、操作简单、维修方便、安全可靠等特点。这将大大减轻了煤矿井下维修工人的劳动强度，为井下安全生产提供了保障。
2工业设计针对煤机产品的意义
在传统的矿山机械中，功能与可靠性为其长久以来的主要攻关对象，而当前的形势是各家产品无论从开始的销售、设计、生产到使用与售后都逐渐标准化成熟化的时候，如何提高用户的使用感受及等多关注其用户体验性，关注其使用过程中的方便性，灵活性，舒适性，健康性就显得尤为重要，而当代机械产品的工业设计此时就充当了提升产品附加竞争力的重要角色，其综合运用产品形态、色彩、人机工程学等多个方面，不仅更充分地发挥了其使用特性，同时加强其人文价值，使产品更加易用，降低了劳动强度，提高了劳动效率，更成为一种对用户有效的长期的保护形势。在煤机发展基本成熟的今天，工业设计将成为采煤机设计的新方向之一。
作者：张丽明景明谢进单位：太重煤机有限公司
1煤矿开采技术现状及趋势
中国是世界上煤炭资源最丰富的国家之一，据不完全统计，我国煤炭明总储量在9000亿t以上，含煤面积55万多平方千米，而且煤种齐全，我国一次性能量消费结构中，煤炭占75%以上，从煤中可以提取二百多种产品，因此煤炭工业发展的快慢，将直接关系到国计民生和我国的社会主义经济建设。新中国成立后，原煤产量飞速增长，到2003年原煤产量已达30多亿吨，居世界首位，近几年来，由于对采煤方法进行了改革以及更新了一批现代化采煤设备，已使一批煤矿跨入了现代化高产高效煤矿的行列，随着国民经济的发展，煤矿安全条件将进一步得到改善，煤矿采煤生产技术将达到国际先进水平。从1954年英国装备了世界上第一个综合机械化采煤工作面，长壁综采在世界上采用半个多世纪，已经成为煤矿开采的本质安全技术。发展长壁开采的早中期，也是煤炭科学研究异常活跃的时期。长壁工作面支架支护的目的，就是要把冒顶限制到最低限度，衡量支架效果的尺度是“冒顶”。
我国发展综合机械化采煤的初期实践也表明，控制顶板的关键，就是防止工作面端面的破坏，因而选择支架不仅仅要有足够的工作阻力，更重要的是对端面无支护空间顶板的有效支护。近年来，我国煤矿发展高产高效的重要经验之一，是以高阻力、大功率、数字化自动控制、高可靠性的装备支持工作面高速长距离推进，高产高效开采必须有可靠的地质保障系统，中国矿业大学韩德馨院士和彭苏萍教授提出，“高产高效矿井地质保障系统是根据高产高效矿井机械化、集中化程度高的特点，以地质量化预测为先导，以物探、钻探等综合技术为手段，并依托先进的计算机技术实现生产地质工作的动态管理。它要求为矿井设计、采区布置、生产准备、采面布置到回采等各个层次或阶段提供可靠的地质保障。因此，要实现煤矿生产的高产高效，除选择优势资源区块为开采场地外，更重要的是对影响煤炭开采的地质因素有系统和清楚的掌握”。需要指出，并不是所有的矿区和矿井都有“得天独厚”的条件，都能创造“世界纪录”。依赖于一定的煤层赋存条件，一个矿区必须有一个合理的开发强度，也决定了工作面应有一个合理的生产能力，才能获得最佳的经济效益。从生态环境保护角度探讨了矿区开发的可持续发展问题，认为应该坚持统一规划、合理布局、适度规模、分散开发、就近转化、保水采煤的开采总方针，坚决杜绝小煤窑滥采乱挖，组建大型集团公司统一开发，作好煤炭液化、气化、水与煤关系的研究工作，确保矿区经济发展与生态环境相协调。煤炭开采也要注意人与自然的和谐共存，夏玉成教授在“构造环境对煤矿区地表环境灾害的控制作用”一文中指出，在不同构造环境下，同样强度的地下采矿活动在地表所造成的环境灾害现象是有明显差异的。在不同构造条件的煤矿区，地质环境的抗扰动能力不同，因而对地下开采的承载能力也就不同。抗扰动能力强的煤矿区可以承受较大的开采强度，而抗扰动能力差的煤矿区，同样强度的地下开采，就会导致严重的地表损害甚至环境灾害。
从这个意义上说，与地下采矿有关的煤矿区地表环境灾害，源于采动，但其形式与发展受控于构造环境。而采动损害是指由于地下采动在地表产生的开裂、沉降和塌陷等严重损害地表生态环境的地质灾害。在构造介质、构造界面特征相似，开采强度也相同的条件下，煤矿区采动损害与其所处的构造应力场性质有关。在构造挤压区，一定的地下开采强度可能不会对地表造成强烈损害；而在构造伸展区同样强度的地下开采则可能对地表生态环境造成严重破坏。长壁开采应该提升到一个新的科学平台，进行开采环境评价以保证合理的开采强度，不损害地表环境。
2规范小煤矿采煤方法
李毅中局长在最近召开的全国小煤矿安全基础管理工作现场会上讲话指出，20世纪80年代初国家放宽办矿政策，提倡“国营、集体和个人一起上”、“大中小煤矿共同发展”，受“有水快流”的影响，个体煤矿大量出现。原有的集体所有制煤矿通过承包租赁、转让出售、股份改造等方法途径，转变为个体或民营煤矿。1995年全国乡镇煤矿多达72919处，产煤6.66亿t，占当年全国煤炭产量的48.9％。2005年8月煤矿整顿关闭攻坚战开始之际，全国共有小煤矿约2.3万处。经过近两年的努力，截至2007年6月底，累计关闭非法和不具备安全生产条件、破坏资源环境、不符合国家产业政策的矿井9075处。据统计在建、改扩建小矿约为3270处。以上合计，目前全国共有小煤矿1.7万处左右。经过整顿关闭之后保留下来的小煤矿，安全生产基础条件总体上得到改善，安全保障能力有所提高。这是对我国小煤矿发展现状的总体认识。目前“合法”存在的有以下几类：长壁留煤柱采煤法：其基本技术特征是工作面长壁布置、长壁推进。一类是每推进一段距离，保留一部分煤柱，形成问歇式推进；一类是在采空区保留一部分煤柱，以支撑顶板防止工作面切顶。现代房柱式采煤法：主要是指引进国外连续采煤机房柱式采煤法或短壁采煤法，和在此基础上发展的现代房柱式采煤，以连续采煤机或掘进机开掘巷房和回采煤柱、机械装煤、采用梭车或胶轮车运输、锚杆支护技术或专用自移支架为主要特征。条带采煤法和条带放顶煤采煤法：这是国内外“三下”采煤，为了控制地表下沉，广泛采用的一种采煤方法。开采区域采用类似长壁布置的方式，上、下部边界分别布置通风和运输平巷，垂直于通风和运输平巷划分若干个开采条带，条带间保留一定宽度的煤柱支撑顶板。还有在若干个条带开采后，保留一个宽度更大的隔离煤柱。采用条带布置，在开采特厚煤层时，沿底板布置开采层，放落其上放的顶煤，称为条带放顶煤采煤法。上述三类采煤方法，实际上也是国内外除典型的长壁采煤方法外，广泛采用的。都已形成自身的关键技术体系，鉴于文章分量限制，就不再赘述。长壁留煤柱开采，是国外在发展综合机械化采煤前，采用的四类采空区控制方法之一。主要是单体支柱支护的条件下，支护阻力不足以抗御顶板压力时采用。长壁留煤柱采煤方法长壁工作面不能连续推进，遇煤柱就搬家，一般采用单体支柱，制约生产能力，需要进一步改进。
3复杂地质条件下工作面高效开采技术
3.1地质条件
煤矿93下07工作面煤层平均厚度2.98m,煤层平均倾角11°,最大倾角15°,工作面整体为单斜构造,小构造极为发育,密度大,落差不太大。掘进过程中,上、下巷道及切眼共揭露小断层53条。工作面直接顶为细砂岩,直接底为粉砂岩。最大涌水量为72m3/h,低瓦斯,有煤尘爆炸危险。
3.2过断层技术的论证
根据断层密,而落差较小的地质状况,综合各种过断层方法的利弊,并通过经济技术比较、技术可行性研究以及对设备性能进行充分研究的前提下,决定采用加强支护强行过断层的方法开采93下07工作面。工作面强行过断层,由于断层带附近裂隙发育,煤岩的整体性破坏严重,断层附近的煤岩破碎严重,综采面向前推进很容易形成端面冒顶,影响工作面的正常生产,为了分析综采面过断层时产生冒顶的原因,下面以综采面过下断层从上盘向下盘推进为例来说明，当综采面从上盘接近断层面时,断层破碎带弱变区A范围内的煤层因破坏严重,其内聚力几乎为零,容易发生片帮,使端面空项距增大,破碎的顶板岩层很容易造成冒顶。
3.3端面控制
综采工作面破碎顶板的端面冒顶是影响生产的重要因素,据调查,因顶板控制不好造成工作面停产时间占总停产时间的2614%。93上07工作面由于断层的影响和顶板本身性质的原因,顶板管理难度较大,因此端面控制也是实现工作面高产高效的一个重点。(1)端面距是影响生产的主要因素之一,研究表明,随着端面控顶距离的增加,顶板冒落度也随着增加。在93上07工作面开采过程中,要密切监视和严格管理顶板,在断层顶板破碎处及巷道三角点处时要用坑代品、工字钢、板梁及时接顶,防止空顶。顶板出现冒落时,要及时打木垛控顶。此外,端面距增加也是煤壁片帮的一个原因,因此在开采过程中要控制好采高,利用好支架的护帮作用,尽量减少片帮的面积和数量。
3.4工作面开采过程中的其他因素
(1)采高。由于开采过程中顶板条件不是很好,采高不宜过大,适当的降低采高可以有效地控制端面距,防止顶板的大规模破碎,产生冒顶。(2)工作面推进速度。工作面的地质条件复杂,根据矿山压力显现特性,工作面推进越快,压力作用越不明显,掘进越慢作用越明显。(3)移架推溜方式。为了保护好顶板,应该先移架后推溜,这样及时支护减小了空顶面积,对维护顶板的完整性有很好的作用。(4)超前支护。根据矿山压力显现特性和岩体的连续性原理,超前支护可以有效地缓解矿压在切眼处的作用,从而对地质复杂而引起的顶板破坏有一定的保护作用。(5)端头支护。两巷道及切眼的连接处的三角煤处,压力最大最易显现,也最容易出现冒顶事故,在两头一定要加大支护强度,采用密集柱子支护加迈步抬棚支护。煤矿93下07工作面小断层极为发育且密度大,通过严密的论证和科学的施工,取得了252m长的工作面月进尺180.45m、生产原煤20.6万t的好成绩。
4开采方法选择
采煤方法的选择必须坚持符合安全、经济、煤炭采出率高的原则。采煤方法的选择在基于上述原则的基础上，应大力提高可采煤炭的回采率，看到具体煤层的优点以及它所适应的最合理的开采方法，减少资源浪费，加强环保。归纳为以下几点：(1)在煤层埋藏比较浅，地质条件比较好的煤矿中应大力提倡综采，依靠引进全套的先进设备，比如神华集团神东煤炭公司大柳塔，依靠先进的设备和优越的地理条件，实现了单井首次破千万吨，2002年综采工作面年产量达到847万t，刷新世界纪录。(2)对于煤层比较厚，且埋藏不是很浅的情况下，应充分利用放顶煤开采技术。比如兖矿集团兴降庄矿综采一队产煤超639．92万t，并创造了综放工作面最高月产63．2万t的全国纪录。(3)对于急斜煤层则可以采用水平分层放顶煤开采工艺，提高回采率，并且大大提高工作面年产量。
1数控技术简述
1.1数控技术的概念
数控技术，也就是通过计算机编码的形式，实现同设备的对接，并且进行自动化操作和远程运行过程的技术。这是一个将机械化同信息化相结合的技术，可以说比较广泛的运用在工业生产的过程中。而现阶段，由于信息技术的进一步发展，计算机的操作水平也有了飞跃性的提高，数控技术的复杂程度和精密程度也有了进一步的增强，在工业生产实践过程中能够发挥作用的领域也越来越广，因而能够进一步的在生产生活的过程中发挥自己的作用。
1.2数控技术的运用状况
现阶段的数控技术已经不仅仅是机床加工而已了，可以说从机械制造到使用方面，都可以有数控技术的具体应用。相对而言，自动化运行的成果，也是由于数控技术的产生而带来的，因而机械自动化方面，可以说是运用比较广泛的领域。就我国的现实情况来说，在工业生产方面本身已经达到世界先进水平，但就技术水平来说，还具有一定的差距。数控技术实际上也处于这样的状况，发展迅速但是距离高端水平尚有距离，因而在重视程度方面的加强，以及我国信息技术的发展，都可以说从环境方面加强了数控技术的发展空间。
2数控技术在煤炭工业中的意义
2.1对于精度和效率的提高
应当说在精度方面的提高也是很明显的，数控技术之下实现了机械的自动化运作，因而实际上误差相对于一般的人工操作就会有很大的缓解。由于自动化操作本身只是对于指令的重复执行，基本上只会因为机械本身为误差而出现问题，就精度来说，可以有效地避免人工操作失误的状况，对于精度也是有提升的。效率方面同样也是如此，数控技术本身的传导和操作都运转自如，也可以说是浑然一体，因而从煤的采集到输送方面实际上都是完全的数字控制，对于生产效率来说，必然的也是大幅度地进行了节约的功能。
2.2对于安全生产的促进
安全性的提升可以说也是显而易见的，由于数控技术的运用，使得操作人员能够相对远离操作一线，从而使得相对有一定危险性的采煤行业在对于人员的威胁方面有显著的下降。数控技术一般而言更加适用于露天的煤矿开采，在露天开采方面的使用也更加广泛，因而就这方面来说，对于开采的本身危险性的降低，以及通过精密化的操作来减少运行风险，都可以说不可忽视[1]。即使在井下开采，数控技术的运用同样对于及时的预警以及危险操作的替代，有着不可忽视的作用。即使需要特定人员对于数控系统进行监控，也并非亲临一线，靠近生产的最前沿，因而在环境方面也可以说有一定的安全保障。再加上自动监测系统的出现，也进一步使得生产系统的故障排除有了更多的依靠。
2.3对于采煤成本的节约
成本方面也可以说有相当的结约。首先是人力成本方面，在机械大量使用之前可以说是典型的人力密集型产业需要大量的人力成本，而在机械使用之后则会对于人力成本有明显的需求降低。而在数控技术发展普及之后，需要进行操作的人员需求则会进一步降低，从而更多的减少人力资源成本。而在技术成本上也可以这么说，大量的设备操作被简化到计算机控制，可以对于机械操作方面作出很大的节约。而智能控制之下也能够提高采煤的效率，从而减少对于原煤的筛选工作，进一步的减少成本支出。
3数控技术在采煤生产中的具体实用
3.1采煤机械制造方面
在机械制造方面，可以说数控机床的出现以及大范围的使用进一步加强了采煤机械制造的效能，从而可以在重工业的源头方面有着更进一步的发展。就采煤行业来说，采煤机是其主要的工作机械，而数控技术运用在机械制造方面，最主要的还是加强了机械本身的精密程度，并且能够进一步将一些需要更高精度的技术运用在新的机械方面，从而加强采煤机械的效能[2]。比如说对于气割的控制就属于数控运用的典型方面，通过这些方面的使用，可以说对于采煤行业本身来说，作用是不可忽视的。
3.2采煤机械运行方面
而在采煤机械的运用方面，可以说数控技术的使用则是更加的广泛，通过数控技术的有效使用，可以使得采煤机械真正的实现系统化的运转，并且完全实现自动化的效率使用。可以说对于控制来说，最主要的几方面包括对于数控的自动关停、以及对于采用量的控制以及传输的一体化方面都是可以看得见的。而同样的，在数控技术的自动故障检测方面，也可以说是大幅度的排除了安全风险，使得效率和安全水平有了进一步的提高。
4结语
可以说科学技术就是第一生产力，因而对于采煤行业来说，将技术及时的运用和普及，通过结合自身实际情况加以推广是非常的有必要的。数控技术的发展对于工业本身的促进十分明显，也可以说是对于采煤行业的革命性发展，因此及时地进行技术革新和管理适应，可以说十分的有必要。
作者：陈德航 单位：四川职业技术学院
1.回采工作面“三机”的选择
（1）对于采煤机的选择，首先采煤机的选择，要针对煤层赋存条件来决定采煤机截割高度，采煤机截割深度以及煤壁硬度抗剪强度进行参照开产；然后选用较为简便、维修方便、价格便宜的采煤机；其次，选择功能最为健全的采煤机；最后采煤机要满足本煤层的进尺工作强度，使作业能够有序进行。（2）对于刮板输送机的选择，首先要确保设备能够满足工作面落煤量的需求，其最大工作能力应该满足1.2倍采煤机生产能力；其次，刮板输送机的特征应该针对工作面的倾斜角度，根据铺设的长度等方面进行选择；最后所选择的刮板输送设备要完全能与采煤机配合使用，刮板输送机的结构及使用维护要方便。（3）液压支架的选择一般来讲，首先要考虑的是所要支护的地质条件，确定支护的强度；其次结合液压支架的支护面对通风口的空间位置，进行配合，确保在采风量达标的情况下完成支护工作；然后，根据煤层赋存，选择价格合适的液压支架；最后液压支架的选择要和采煤机与刮板输送机相互配合，支架的宽度要和刮板输送机溜槽长度相等，这样在一定程度上才能完成回采工作面的生产任务。
2.机械选型
第一，采煤机的选型要考虑到采煤机的切割速度，结合实际情况在提高采煤的同时，根据煤矿开采的进度来选择合适的采煤机。而这个时候我们还应该考虑到采煤机的额定生产能力，根据我们采煤机的能力计算方程：Q=60VHBP（H是开采高度，V是进尺速度，B是滚筒横截面宽，P是所采煤质的密度），来确定采煤机的选型。采煤机的功率大小一般取决于煤层硬度和开采厚度和采煤机牵引速度决定，在我国还没有确切的计算采煤机功率的计算方法，而上面的方程也只是粗略的计算，国外先进国家，因为其高度机械化，其计算也比较合理，其推算出的数值也更为精确。第二，液压支架的选型上，根据工作面的围岩压力进行选择，其中要考虑到的因素有巷道标高，围岩压力系数，顶板岩层垮塌率，底板冒底系数，煤层瓦斯储存量。这些都是我们选择液压支架的一项重要表准，是保证液压支架能在服务年限内正常工作的一项参照数据。而液压支架的支护强度计算公式，我们通常用的就是Q=K1H1og*0.001cosα（K1指的是支架上部顶岩厚度系数，Q是说所需支护强度，H指才高最大值，α就是煤层倾角）。根绝这个结算方法，计算出我们回采工作面所需要的是哪一类液压支架然后进行安排。第三，采煤工作面刮板输送机的选择上，近年来综合采煤技术的进程不断加快，综合采煤即机械采和人工采的配合采煤法，所以对刮板输送机的要求也与日俱增，主要仍旧是刮板输送机的负载量和额定输送功率的不断增加，导致了对刮板输送机的选择。随着综合机械化装备技术和综合管理水平的提高，对刮板输送机的输送长度有了新的标准，所以在选型上就有了新的参数标准。
3.创新几点设备开发和使用
3.1采煤机的防滑处理
首先在采煤机开机过程中，现场需要对采煤机牵引组、行走组、液压制动组、运输机组等机组进行检查，看是否需要维修。然后在割煤过程中，采用合适的回采工艺流程进行规范化的作业，进行轨道移驾，运输机弯曲尽量靠近采煤机。其中表现突出的就是双翼双向上行割煤，此割煤的时候，滚筒上下全部落地。针对倾角较大的采煤工作面，通过对采煤机的PLC程序的调整，可以启动采煤机进行割煤进程，应当先牵引后松闸，从而防止机器下滑。而采煤机要及时检查实心花键轴是否需要更换，防止大倾角采煤中出现滑轨事件的发生。最后，采用具有制动能效的四项变频技术进行采煤机的控制，可实现在恶劣作业环境下的均速割煤，启动前要检查制动系统的弹簧是否需要更换，从而确保采煤机的制动正常。
3.2液压支架的防滑处理
若要保障回采工作面的顺利和安全，防止液压支架的倒塌尤为重要，在实践中我们通过以下的有序操作和技术工艺来完成防倒滑工作。首先对于支架底部进行防倒滑处理，一般采用在下侧锚链加固，顶部进行稳定点支撑，中间进行螺丝加固。然后是工作面的机巷超前风巷回采，在根据回采工作面倾斜角度变化的情况下，不断的调整机巷的超前量，进而保证支架运输机的稳定。再然后跟顶跟底回采，第一次来压和断层褶曲面以及严重冒底片帮区时，采高应该严格控制。最后加强工程质量，严格控制顶底板切割线划分，同时保证液压支架和运输机的固定，进而保证各项作业不滞后。而针对顶底板起伏不稳定的地区，适当做出修正工作，确保液压支架的防滑工作。
3.3刮板输送机的安全治理措施
为实现有效的溜煤输送，在刮板输送机的刮板上适当的改进，应对大倾斜角度的运煤进程，而大倾斜角度的运输，往往是上下山运输，那么上坡时的功率就会加大，此时刮板输送机功率加大，就可能导致机械老化，或者起火，其液压润滑油要保证其充足，而电机负荷量应当在应对此类情况而进行更换，从而保证运输的安全性和稳定性。刮板输送机严禁站人，此项制度在井下作业中已经提出了好些年了，期间对工人的伤害也不是一例两例，输送机皮带载人，不仅加重了皮带的符合，还会影响到所载人的生命安全。刮板输送机中部煤岩破碎装置，可以减小煤块大小，从而使输送机的负载降低。从而保障刮板输送机的安全进程。
4.结语
我国现行综合机械化采煤工作的进程，其目的是把回采工作做到更为合理、科学、高效。而如何将这些任务紧密的结合在一起，就成为了实现采煤回采工作的重中之重，各设备之间合理的匹配，可以将工作效率科学化的提高到一个极限。机电设备之间的相互配套还能够有效的改善回采工作的作业条件，一定程度上还可以提高回采工作的稳定有序进程，从而降低危险系数。
作者：张迎春 单位：陕西延长石油巴拉素煤业有限公司
我国煤炭开采量始终维持在世界高位，在使用传统采煤技术作业的时期，煤矿事故呈现比较高的发生率。随着我国科学技术的进步，采煤设备的机电一体化，其发展进程由引进原机、学习研究，到实现部分设备的国产化，对于一些技术含量较高的软硬件关键技术，我国目前尚在科研攻关与研究实验阶段。虽然我国的采煤设备机电一体化技术还处在起步阶段，但是，该技术带来的煤炭生产高效性与安全性，是无与伦比的；该技术给煤矿职工带来的舒适性与方便性，是前所未有的。因此，有必要进一步加强机电—体化技术对采煤设备的促进作用研究，让该项技术发挥更大的效果。
1采煤设备机电一体化技术的研究
1.1传感系统。采煤设备的机电一体化传感系统可以实现对电压、电流、功率、速度、温度、压力、液位高度、支架支撑力、液压流量等实施有效的测定。在传感系统的性能提升方面，首先，应提升对设备细微动作变化的感应检测，例如：采煤机机身倾斜度，摇臂摆动幅度、动力牵引、设备行径、煤岩分离、运输行程、油缸支撑度、液压支架压力和流量等；其次，在信号传输方面，应该进一步提高其可靠性、规范性与精准性。
1.2监测系统。监测系统的主要功能是依据计算机数据模式，收集采煤设备在日常工作状态中的各项情况，与计算机预先设定的数据进行比较，从而实现对设备的全面测量，同时，将计算机数据转化为人们可以识别的文字、数字与图案，方便操作者实施有效监测。监控系统是传感系统与控制系统的连接纽带，是人们探知设备工作状态的有效途径。
1.3控制系统。通过计算机技术，可以实现机电一体化的有效控制，在采煤设备正常工作的状态下，控制系统只要依照计算机事先设置好的指令，对设备进行有序的操控就可以了。能够凸显控制系统技术水平的时候，首先，能否控制采煤设备维持长时间运行的稳定，若能，则说明该系统性能比较优异。比如，在日常采煤的时候，对挖掘进程、传输过载、机具姿势调整等是否能够实现柔性调整；其次，当遇到突发状况的时候，控制系统能否及时实现智能化的有效控制。比如，在遭遇设备故障、煤层坍塌、异物堵塞等情况时，能否及时下达正确的指令，能否采取精确的动作，实现停机、倒车、减速等动作。目前，对于采煤设备可靠性控制是一个科技难关，如何开发微电子技术和计算机技术的更多功能，使之在设备自检自诊、故障自我检测与排除、作业环境监视与反馈、智能化无人化等方面实现突破，是科研工作者与设备操作者需要面对的研究方向。
2机电一体化技术对采煤设备的促进作用
2.1可以提高自动化操作程度。使用安装有机电一体化技术的采煤设备，通过简单的电脑操作，下达执行指令，就可以实现高效率的采煤作业。该项技术可以有效降低煤矿工人的劳动强度，可以大幅度提高采煤效率，可以有效规避因工人经验不足而引发的安全隐患。有些比较先进的装有机电一体化技术的采煤设备，甚至可以实现远程操控与智能化无人操作，彻底颠覆了煤矿工人的传统形象。
2.2可以在节能减排的同时提高开采效率。使用安装有机电一体化技术的采煤设备，首先，可以减少人力劳动成本；其次，可以整合各个分散的小设备，胶带输送机、通风机、提升机等，减少无效功的浪费；最后，自动化作业的最大优势就是可以大幅提高开采速度。因此，使用该采煤设备，可以有效提升煤炭企业的市场竞争力。
2.3可以降低维护强度与维修成本。使用安装有机电一体化技术的采煤设备，可以实现全设备的系统化监控与报警，对于一些较为简单的设备故障，系统通过识别，启动自我维护功能，将微小的故障及时消灭掉，避免设备带病作业。对于简化维修程序、降低维修成本、延长机器寿命、提高工作效率、改善职工工作环境都具有管理优势。
2.4可以提高工人队伍的整体作业水平。使用安装有机电一体化技术的采煤设备，必然会带动煤炭生产中的自动化改革进程。新的设备本身就具有较强的学习性与经济性，对职工自身水平的提高起到了督促与带动作用。新设备的工作模式必然拉动供电、排水、通风、提升等各项保证系统的升级换代，否则就会影响生产效率。对煤矿的软硬件系统进行必要的改进，在改进与以后的维护工作中，职工的作业水平必然会随之得到提高。
3结语
机电一体化采煤设备在煤炭生产企业得到了越来越广泛的应用，对我国煤炭生产做出了不凡的贡献。随着科技的不断进步，机电一体化采煤设备的升级研究与应用必然会得到更为长足的发展。
作者：孙绪斌 单位：陕煤集团神南产业发展有限公司
1缓倾斜长壁薄煤层的开采
对于采煤机的选择，可靠性高、体积小并且功率大的薄煤层采煤机或者刨煤机更受煤矿公司的青睐。除此之外，还应该采用适宜的采煤机来加强采煤机的稳定性，另外还需要依据开采的薄煤层的实际状况与所选用的采煤机运营合理且高效的配套开采技术，这样更能发挥出采煤机或刨煤机的作用，提高煤矿开采的工作效率。
2煤矿采煤工艺的主要技术
一般而言，井巷布置、开采的矿压控制、冲击地压防治、瓦斯与火灾防治等是对深矿井进行开采的关键，同时也是煤矿井下开采生产技术所必须克服的技术难点，目前我国的煤矿井下开采技术有了一定的提高但仍有很多不足，这些问题的解决能够促进我国的煤矿井下开采技术有一个新的提高。
2.1巷道布置开采技术
巷道作为煤矿开采过程中的重要通道，它的合理性与安全性直接影响到煤矿井的工程能否顺利进行，也直接影响到煤矿井的开采成本的高低。所以，煤矿公司应该重视巷道的布置，应实地考察矿井，结合自身的井下采煤的方式，做出最合理的矿井巷道布置。在研究巷道布置的时候，应该充分考虑煤矿的开采技术的娴熟程度和该煤矿内的作业环境以及该矿井的地势情况，不仅能节约运输成本和节省工程时间，还有利于提高煤矿的工作效率。
2.2采场围岩控制技术
采场围岩控制技术对于我国的煤矿安全事业具有十分重要的意义，采场围岩的不稳定必然会造成采矿工作人员的安全隐患。在另一方面，结合现代化理论和分析法、计算测量技术，可以得出煤矿的地质结构情况。所以，应进一步完善围岩控制技术理论，这不仅能够保障煤矿开采的安全性，而且能将对煤矿采场的岩层情况置于掌握中，为井下开采提供便利。坚硬岩层顶板和破碎岩层顶板是煤矿井顶板主要的两种类型。深孔预裂爆破处理技术、高压注水处理技术是最为常见的传统岩层处理方法，但是因为在实际运用中其繁琐的操作程序以及高成本费用的缺陷，与现在高技术、低成本的要求相悖，因此无法满足采矿工程所要求的标准而很少被运用。因此岩层顶板处理技术的革新和进步是十分重要的，是必然的趋势。
2.3“三下”采煤技术
“三下”采煤技术比较适用于保护村庄的情形，其主要是通过模拟数值计算以及模拟相似材料来进行各项填充技术与组合的填充技术，另外还包括村庄的房屋的加固以及重建方面的技术。
3结束语
中国的储煤量大，分布广泛，所以我国的煤层储存条件十分多样。我国主要的煤矿煤层是缓斜、倾斜和急斜三种，其中缓斜占主要部分。但煤层的多样导致我国采煤方式的多样性。随着长期的实践和探索，采煤的生产技术有了很大的提高，采煤的方法也有很多的创新。但是随着时代的发展。采矿的技术和方法也需要不断地革新。这不仅有利于进一步改善煤矿的安全条件，也有利于提高煤矿的效率，取得更好的经济效益。
作者：崔振华 单位：山西高河能源有限公司
1北山煤矿采煤沉陷区地质灾害类型及特征
1.1滑坡北山煤矿采煤沉陷区存在3处滑坡，分别编号HP1、HP2和HP3。HP1属于黄土滑坡，平面形态不规则，滑坡长26m，宽31m，滑体平均厚度6m，体积约4700m3，相对高差18m，平均坡度37°，主滑方向292°，滑体岩性自上而下为粉土和粉质黏土，滑面为圆弧形；HP2为岩质滑坡，平面形态呈圈椅状，滑坡长22m，宽53m，滑体平均厚度4m，体积约4660m3，相对高差12m，平均坡度28°，主滑方向253°，滑体岩性自上而下为砂岩和泥页岩，滑面为折线形；HP3为楔形体岩质滑坡，平面形态呈“八”字形，滑坡长35m，最宽处约25m，楔形体最厚处为6m，体积约3800m3，相对高差32m，平均坡度56°，滑体岩性自上而下为砂岩、泥岩和砂岩，主滑方向66°，并沿结构面下滑3.5m，楔形体滑坡处于欠稳定状态，工况条件改变时可能再次发生滑动。
1.2不稳定边坡受采空塌陷及工程开挖共同作用的影响，采煤沉陷区内沿沟谷两岸断续分布有16处边坡，大部分为岩质边坡，少量为黄土边坡。岩质边坡的坡体主要为砂岩、泥岩，坡度较陡，一般为44~58°，坡高为4~12m不等，坡面风化严重，节理裂隙发育，整体稳定性较好，局部发生崩滑破坏；黄土边坡的坡体为马兰黄土，坡度较陡，近乎直立，坡高3~8m不等，大孔隙结构及垂直节理发育，局部发生崩滑，一处边坡已经发生滑坡。
1.3潜在泥石流采煤沉陷区内分布一条走向近南北的沟谷，沟谷三面环山，一面开口，呈长瓢状，沟底高程在1099~1186m，沟床纵坡比降平均140‰，沟坡高差24~49m，坡度40~65°；沟谷谷底及东部沟坡上存在3处煤矸石弃渣、建筑垃圾及切坡弃渣组成的松散状堆积体，体积大约25900m3；沟谷汇水面积约2km2。在暴雨等极端气象条件下可能诱发泥石流，对沟谷的建构物及下游村庄造成严重危害。
2北山煤矿采煤沉陷区生态环境破坏现状
大规模的煤炭开采对于原本生态环境脆弱的山西来说就是“雪上加霜”。北山煤矿工程、道路的建设及弃渣的随意堆积，使原本森林覆盖率达43.1%的乌金山国家森林公园出现大量大面积的斑驳，与周围生态环境严重不协调；煤矸石堆自燃产生的SO2、H2S等废气使乌金山国家森林公园部分区域弥漫着强烈的刺激性气味；在降雨条件下，煤矸石堆的淋滤液中含有大量的有害化学成分，能够腐蚀土壤、污染地下水。
3地质灾害与生态环境综合治理方案
北山煤矿采煤沉陷区位于乌金山国家森林公园内，治理方案的选择综合考虑了森林公园的生态环境、地质灾害的威胁、山西旅游发展战略及社会需求等诸多因素。
3.1采空区的注浆及地面塌陷、地裂缝的回填复垦采空塌陷坑面积广阔，且位于乌金山国家森林公园内，考虑到需要在塌陷坑内建设娱乐设施、蓄水池等构筑物，确定对采空塌陷坑进行工程治理后重新利用。综合考虑上述因素，采空区采用注浆进行工程治理，地表塌陷坑、地裂缝采用回填、整平、复垦、绿化等措施进行综合治理。注浆的范围包括采空区地表建构筑物附加荷载大的区域及蓄水池的区域，注浆面积为43034m2，总注浆量为91465m3，注浆材料采用水泥粉煤灰浆，水固比1∶1.2~1∶1.5，水泥含量占固相的20%，帷幕孔间距为20m，注浆孔间距为25m，呈梅花形布置；塌陷坑及地裂缝采用表土剥离，开挖，分层回填碾压的方式回填至设计标高，并回填10cm厚度的种植土，最后平铺草皮绿化。
3.2滑坡的综合治理方案采煤沉陷区内滑坡处于欠稳定状态，需要通过工程措施进行锚固。HP1和HP2采用削方+预应力锚索框架梁+植被绿化+截排水的综合治理方案，即通过削坡清除滑体、减小荷载、整平坡面；锚索锚固段长度为6~8m，锚索总长根据滑面位置和滑体厚度确定，框架梁尺寸为4m×4m，截面宽400mm，厚500mm，框架梁将锚索的拉力均匀分散到坡面上，与锚索一起为滑坡提供足够的锚固力；坡面绿化采用草-灌多层次立体防护，草本种类选用高羊茅并混播一定比例的紫花苜蓿，灌木类型则选用沙棘；坡顶距离框架梁5m处设置一道截水沟，截水沟断面尺寸依据汇水面积和降雨强度计算确定。HP3采用肋板墙+预应力锚索+生态绿化的综合治理方案，即通过削方使滑坡不同坡段的坡度保持一致；肋板厚400mm，宽6m，肋柱宽600mm，厚700mm，设置间距为3m；锚索设置在肋柱上，垂直间距为2.5m，锚索长度的设置与上述原则相同；待上述工程施工完毕后，沿着坡顶、坡底各栽植一排五叶地锦进行生态绿化；坡顶设置截水沟，方法与HP1和HP2的截水沟设置方法相同。
3.3不稳定边坡的综合治理方案对采煤沉陷区内16处不稳定边坡选取具有代表性的剖面，采用极限平衡法，在不同工况条件对其进行稳定性计算和评价。治理方案依据边坡的稳定程度可以分为2种：当边坡的稳定性系数Fs＜1.05，处于欠稳定或者不稳定状态时，采用削坡+复合锚杆框架梁+排水的综合防治措施，即通过削坡，整平坡面并将坡度削为1∶1或更缓，框架梁尺寸为4m×4m，截面宽400mm，厚500mm，为了呼应乌金山国家森林公园的生态景观，在框架内使用浆砌片石砌筑一个拱顶直径为3m的拱形骨架，骨架内码放生态植被袋，坡顶依据地形设置截水沟，如图1所示；当边坡的稳定性系数Fs在1.05和边坡稳定安全系数Fst之间，处于基本稳定状态时，采用削坡+生态植被袋+排水的综合防治措施，即通过削坡清除坡面植被、整平坡面，自坡底向上按一定规则依次码放生态植被袋，如图2所示。
3.4潜在泥石流的综合治理方案综合考虑周围生态景观、地质灾害威胁、场地利用状况、治理费用等因素，确定潜在泥石流的治理方案为固源。即对3处松散堆积体物源依据地形条件按照1∶1.5的坡率分层碾压夯实，坡面采用浆砌片石拱形骨架进行护坡，拱形骨架宽3m，具体尺寸见图3，骨架内填铺一层厚30cm的种植土，然后铺设草皮进行生态绿化。
4讨论
采煤沉陷区内地质灾害的发育过程与生态环境的破坏状况并不是相互独立的，而是相辅相成、相互促进的。生态环境的破坏和地质灾害的发生往往同时存在，生态环境的破坏可以直接或间接导致地质灾害的发生；地质灾害的发生又会严重加剧生态环境的破坏。就榆次北山煤矿采煤沉陷区来说，地下采煤活动、人类的工程开挖和肆意堆填导致区内生态环境的严重破坏和众多地质灾害的发生。具体来说，地下采煤活动导致大面积地表沉陷形成塌陷坑和地裂缝，进而造成地表水土流失，植被严重破坏，生态环境愈发恶劣；区内植被覆盖率骤减导致地表水更易进入坡体，进而引发边坡失稳，发生崩塌、滑坡等地质灾害；煤矸石等松散堆积体不仅破坏植被，污染空气、水源、土壤，而且作为泥石流物源在暴雨等恶劣气象条件下可能发生泥石流等地质灾害。上述地质灾害发育过程及发生时，更会进一步加剧区内生态环境的破坏。由地质灾害和生态环境的相互关联性可知，采煤沉陷区内地质灾害的治理方案和生态环境的恢复治理方案必须全局统筹、综合考虑、综合防治。对采煤沉陷区的治理而言，不能仅对区内地质灾害采取工程措施而忽视生态环境的恢复治理，否则恶劣的生态环境将导致新的地质灾害的产生；也不能仅对区内生态环境进行恢复治理而无视地质灾害的威胁，否则地质灾害一旦发生，区内生态环境将在短时内发生严重破坏，之前耗费大量资金的生态环境恢复工程将失去意义；区内生态环境恢复和地质灾害治理分开前后来做也是不可行的，前后分开治理的方案不仅会造成经济上的浪费，还会导致地质灾害的工程与生态恢复工程之间存在缝隙，不能和谐统一、共同发挥作用，起到事倍功半的作用。
本文所述的综合治理方案，是在对采煤沉陷区内地质灾害现状和生态环境破坏程度综合分析评价的基础上、结合当地旅游发展战略和社会需求等多种因素统筹考虑下制定的，与其他治理方案相比具有以下5个方面的优点：（1）设计方案充分体现生态防护的理念，生态植被袋不仅增加了区内绿化面积，而且对边坡的稳定性起到了主导的防护作用；框架梁内、复合框架梁内及拱形骨架内的坡面植草不仅在生态环境恢复中起到主导作用，还能够对坡面起到积极的防护作用；（2）设计方案中五叶地锦等生态绿化措施有效地增强了肋板墙等工程措施的耐久性；（3）框架梁、复合框架梁、拱形骨架等工程措施在锚固边坡的同时，为坡面绿化提供骨架，使得整体坡面绿化看起来更有活力；（4）带状的生态植被袋防护系统、矩形的框架梁护坡系统、拱形的复合框架梁护坡系统、拱形的骨架系统使得区内生态绿化结构复杂多样化，为乌金山国家森林公园的景观添加色彩；（5）工程措施与生态恢复措施相结合、地质灾害治理工程与生态环境恢复工程相结合的综合治理方案，在经济上要优于其他方案。5结语（1）山西省在进行大规模煤矿开采过程中，采煤塌陷区内地质灾害频发，生态环境恶劣，在对采煤塌陷区进行治理过程中，需要综合考虑地质灾害治理、生态环境恢复、经济转型发展、社会需求等诸多因素；（2）山西榆次北山煤矿采煤塌陷区内地质灾害类型为地面塌陷及地裂缝、滑坡、不稳定边坡及潜在泥石流等；生态环境恶劣主要体现在植被破坏严重、废渣的肆意堆积、废气污染大气、废水腐蚀土地等方面；（3）综合考虑地质灾害治理、生态环境恢复、山西的经济发展战略及当地社会需求等4个因素，工程治理方案与生态环境恢复方案相互耦合、共同作用，形成一套完整的综合治理方案；（4）治理方案能够消除北山煤矿采煤塌陷区内地质灾害的威胁，恢复区内原来的生态环境状况，符合山西的旅游发展战略，满足社会需求，可以为山西省其他采煤塌陷区的治理提供思路和参考。
作者：秦朝亮龙建辉经明赵金亮单位：太原理工大学矿业工程学院山西冶金岩土工程勘察总公司
摘要：《采煤概论》是中职煤矿专业开设的一门重要的专业基础课程。这门课程对于采煤方面的理论阐释十分透彻，论述翔实。在现实的中职煤矿专业教学中，学生对采煤概论这门课的关注度比较低，造成这种情况的原因十分复杂，但无论如何，学生如果不学习好这门专业课，就无法良好构建专业理论基础。为了提高这门专业课在学生中的影响，当务之急是探讨适合学生学习的教学策略。
关键词：煤矿专业;中职教学;专业基础教学
中职院校是我国职业教育体系中重要的组成部分。中职院校为社会培养的是具有综合素质的专业型人才，也就是说，除了具有良好的操作能力和执行能力，学生需要拥有雄厚的理论基础支撑自己的操作。一些专业基础和专业理论的教学显得十分重要。对于煤矿专业学生来说，学习好采煤概论，对于未来的职业发展和个人提高有重要意义。
一、采煤概论课程的教学现状
采煤概论这门课程对于煤矿专业的学生来说十分重要，但却一直被学生忽略。这会直接导致学生在未来的工作和发展中缺失良好的理论基础，很难有本质上的提高突破。学生对这门课的态度不能单一地从学生一方面寻找原因，教师教学的方式也有待改进。面对采煤概论课程的教学现状，我们要从多个角度进行分析。1.课堂教学的内容与学生的实际生活脱节。采煤概论中涉及的内容是煤矿专业的基础理论，内容比较抽象。作为刚刚从初中升学至职业教育的学生来说，他们的生活阅历有限，即使已经进入这个专业，也没有见过开矿采煤的场景，很难想象专业操作的场景。例如，采煤专业中涉及的上山、下山、石门等名词，学生可能难以理解，这就给学生的学习造成很大障碍。一旦学习效果不佳，学生的学习动力和学习热情就会不足，就会本能地抵触这一课程。2.教师的教学方式难以唤起学生的兴趣。采煤概论的教学内容难以理解，如果教师的教学方式比较陈旧，学生更加难以提起对这门课的兴趣。在传统的授课方式中，由于采煤概论的理论性内容比较多，教师主要采取讲授式教学，简单来说就是教师讲，学生记。但没有理解的记忆是十分困难的，学生在听课时对专业词汇一知半解，课下难以将其与自己的经验结合在一起，时间一长，遗忘的内容就会比较多。在这样的教学方法和教学环境中，学生难以对这门课产生学习兴趣。
二、提高学生对采煤概论课程教学的关注策略
通过上面的论述，我们大概可以了解学生并不是不想学好采煤概论这门课程，而是在学习过程中遇到的阻碍太多。教师的任务是在教学中注重改革教学方法，为学生破除学习障碍。1.为学生设置任务，进行任务教学。由于采煤概论的教学效果比较抽象，学生难以在学习中获得成就感。教师应该为学生创设能够获得成就感的环节。任务教学法就是很好的方式。任务教学法可以将理论教学中的抽象内容分解为具体的教学模块，学生通过解决具体问题将整体的学习内容汇总到一起，这样既能够提高学生的学习效率，又能够让学生在学习中获得阶段性的成就感，感知到自己在学习过程中的进步。例如，教师讲解煤矿巷道中的各种名词时可以让学生先在课下预习各种名词的定义，然后在课堂教学中抽选学生上台为大家谈一谈自己对这些设施的理解。学生完成这个任务的过程中主动查相关资料，为大家讲解的过程中能够强化自己的理解。这样的学习会让学生看到自己学习的具体成果，能够更好地激发学生的学习兴趣。2.利用信息技术进行教学。在现代教学的实践中，信息技术与课堂教学的结合是常用的方式。信息技术的声、光等优势可以弥补传统课堂教学中的不足。采用信息技术，如多媒体投影、电子白板等可以让学生在学习中直观地看到教材中的理论在实际情况中的运用方式，能够让学生更简单、快速地理解自己所学的知识内容。例如，教师讲解巷道中的设施布置时可以为学生展示一些巷道中的实景图片或者实地录制的视频。在这些图像中，教师可以直接为学生指出每一种设施的作用，让学生直接看到这些设施的实际应用。在这样的教学方式里，学生再也不是凭空想象煤矿的场景，而是能够直观地看到自己未来的工作情况，这为学生的未来工作提供了一些间接经验，让学生能够更好地迎接自己未来的工作。
综上所述，学生对于课程不感兴趣，教师不能仅从教学内容上找原因。在现代教育方式下，很多教学中的问题可以通过技术解决。学生如果不能理解抽象的理论，教师可以利用具体的影像资料和更活泼的教学方式让学生获得学习成就感，提高学习兴趣。
作者:韩承花 单位:山西省阳泉煤矿技工学校
1煤矿自动化系统主要控制方式
1.1恒压频比(V/F)控制
恒压频比控制属于开环调节,通过保持异步电机电压和频率之比近似相同以调节煤矿电机转速的调节方法。V/F控制最大的优点,就是使用简单,没有复杂的算法流程、坐标变换及电机模型辨识过程,用户使用起来十分的容易。而且,由于属于开环控制,即便在负载出现任意扰动的情况下,输出值也保持固定,不会受到什么影响。所以在某些时候,尤其是稳定度要求高的情况下,会采用该种控制方法。但由于其开环控制特性,控制精度低,无法像矢量控制那样实现无偏差控制。这种控制方式主要运用于对精度要求不高的煤矿设备,如风机、水泵等。
1.2转差率控制
根据电机转速计算公式,转差率控制是通过改变电机转差率的大小来实现对电机转速进行改变的控制方法。主要通过改变电机定子电压和转子电阻的方式进行。小功率电机或者电机转速较慢的情况下会采用转差率控制方法。恒压频比控制和转差率控制方式都是基于电机系统的稳态模型和在稳态运行规律下进行控制的。这两种控制方式无法对电机内部磁场的大小和位置进行控制,因而电机只能实现较为精确的转速控制,而转矩控制能力差。要想精确控制转矩,就必须在动态过程中对电动机的磁场大小和位置进行控制。
1.3矢量控制(VC)
矢量控制是目前煤矿自动化领域中比较先进的控制方法。交流异步电机是一个十分复杂的系统。矢量控制的基本控制原理就是通过对异步电机定子电流在不同坐标系下进行矢量变换,最终将电流分解为可以分别控制的用于励磁分量和用于产生电磁转矩分量。矢量控制策略的基本思路就是将交流异步电机的耦合变量解耦,实现各个变量的独立控制,使异步电机和直流电机一样,获得良好的控制性能。
1.4直接转矩控制(DTC)
直接转矩控制技术是基于矢量控制理论而建立的一种新型交流异步电机控制技术,直接转矩控制将不会像矢量控制那样考虑变量解耦的问题,而是直接控制电磁转矩。直接转矩控制不需要将交流异步电机转化为直流电机的数学模型,而只关注电磁转矩的变化。因此,和矢量控制不同,直接转矩控制无需进行复杂的坐标变换和电机数学模型。但是,直接转矩控制也有其缺点,例如低速情况下转矩脉动大,启动电流冲击大等。目前,兆瓦级的大功率电牵采煤设备中直接转矩控制方法运用的较为广泛。
2自动化系统在煤矿采煤中的应用
2.1试验台机械结构及总体布置
变速器试验台是一个综合了机械、电气、液压原理的机电系统。其具体工作原理是驱动电机连续输入额定转速和扭矩,以模拟变速器在煤矿采煤工作中的输入工况。由于驱动电机最高转速的限制,往往无法达到发动机最高转速的要求,因此,在驱动电机后加入一个升速齿轮箱,以满足采煤系统的试验能力要求。为了更接近矿区采煤的真实工况,在变速器输入端增加一个惯量盘,其旋转时的转动惯量与在离合器飞轮和传动轴旋转时产生的转动惯量相同。试验台的末端是加载装置及其匹配的冷却系统,它能给变速器施加阻力矩,以模拟设备采煤时的负载和道路阻尼。
2.2驱动设备的选择
驱动设备需要给试验变速器输入试验所要求的转速和扭矩,驱动设备可以采用内燃机,也可以采用电动机作为输入动力源。两种不同的动力源均有其各自不同的优缺点。采用内燃机作为采煤系统驱动端,使得试验更加接近变速器在采煤应用中的实际工况。但是内燃机也有较多缺点,比如噪声大,产生的废气污染环境,而且内燃机转速和扭矩不易控制,会导致试验结果产生较大的误差。采用电动机作为试验台动力源有噪音小、占地面积小、启停方便、无污染、易于控制等优点。正是因为采用电动机作为试验台动力源具有较多的优点,目前电动机已经广泛应用在各种煤矿传动系统试验设备上。
2.3加载装置的选择
加载装置在整个采煤系统中为被测变速器施加负载转矩,目前主流的工业设备一般采用测功机作为加载装置。测功机一般用于测试发动机的功率,也可作为齿轮箱、减速机、变速箱试验设备的负载装置。测功机主要由功率吸收、负载调速、转矩调节和冷却部分组成。根据负载转矩输出方式的不同,一般可以将测功机分为水力测功机、电力测功机和电涡流测功机三种。自动化采煤系统一般采用开式布局,在保证试验需求的情况下,基于上表的三种测功机的性能对比,采用电涡流测功机较适合于基础的自动化采煤系统。该文采用一台长沙湘仪动力测试仪器有限公司生产的CW-150系列电涡流测功机作为研究对象,其额定吸收功率为150kW,额定扭矩为520N•m,额定转速为2500rpm。
2.4发动机速度特性分析
该文所建立的自动化采煤系统模型,选用交流异步电机作为试验台架的驱动系统,驱动试验变速器及负载机构的运转。这里所选用的驱动电机应能完全覆盖被测变速器所匹配采煤设备发动机的全部性能和运行工况,同时还应具备转速和转矩的调节能力。为了使试验结果更加准确,这里我们先要对发动机的速度特性进行简要分析,从而为异步电机参数的确定提供理论依据。
2.5驱动电机主要参数的确定
在确定了采用交流异步电机作为驱动电机之后,就必须确定驱动电机的各种参数,从而完成异步电机驱动的变速器试验台动力学仿真。而部分电动机参数的确定必须参照发动机相关参数的确定原则,这样才能提高驱动电机模拟发动机驱动的精确度。对于任意的一台异步电机,它的参数例如定子电阻、转子电阻、定子漏感、转子漏感、定转子互感、电机极对数以及转子的转动惯量等是异步电机所固有的参数,需要通过电动机试验进行选定。而对于额定功率、额定转速和额定转矩等动力学参数,需要根据电动机所使用的特定场合进行选定。由于这里是用异步电机模拟汽车发动机作为驱动源,则其动力学参数参照发动机的参数确定则。
3结语
现阶段,自动化控制技术在煤矿领域中的应用越来越广泛,其性能的优劣直接影响到煤矿采煤的效率。通过模拟设备在实际采煤中的各种工况,从而能有效的检测煤矿设备的各项性能。该文主要研究了煤矿采煤系统及其驱动电机矢量控制系统,通过分析自动化采煤系统的总布置方案,确定了布置结构及其各个组件的选型。对比了发动机和不同类型电机的特性,最终确立了异步电机作为自动化采煤驱动电机的可行性。
作者:赵建平 单位:太原煤气化集团公司生产技术管理部
1耐磨层焊接工艺及存在的问题
（1）工艺方案
摇臂壳体已精加工完毕，壳体的壁厚仅为70mm。如果直接在煤壁侧壳体上堆焊耐磨层，因焊接面积太大，焊接热量和应力释放将使摇臂壳体各轴承孔变形，因此决定在摇臂装配后进行焊接，以控制焊接变形，并采用耐磨板塞焊的工艺进行处理。具体工艺：用一块厚10mm材料为16Mn的钢板，按图纸要求将轴孔和外形尺寸切割好，各轴孔单边留10mm间隙，并将塞焊的孔钻好，板上按要求堆焊耐磨层，然后在装配好的摇臂壳体上进行塞焊，同时在耐磨层钢板的周边进行焊接，并在加工好的轴孔周边进行点焊。此工艺虽然避开了摇臂因加工后进行大量焊接而引起的变形，但是却存在很多问题。
（2）焊接后存在的问题
装配好的摇臂在焊接耐磨板时，由于耐磨板的翘曲变形，导致耐磨板和煤壁侧大平面不能贴合无法焊接。以至于在焊接时，对耐磨板翘曲部分进行不断的敲击使焊接部位贴合，工作量大而且很难保证焊接的质量，同时由于不断的敲击冲力，对摇臂装配精度也有很大的影响，再加之在点焊轴孔端周边时，虽然焊接量比较少，但是对摇臂轴孔端的轴承影响很大，更容易诱导轴承在加载时的噪音和抱死烧毁的发生，而且点焊和塞焊的效果在实际的使用过程中效果并不好，因为在截割煤的生产过程中，大量原煤的冲击和摩擦，导致点焊部位和塞焊部位过早开裂，使耐磨板剥落，防护时间有限。
2改进后的工艺方案
由于用户要求在后续的摇臂生产中新增焊接耐磨层，因此决定对耐磨层的焊接工艺进行改进，避免在精加工后焊接耐磨层。精加工后焊接耐磨层不但在实施和使用过程中都存在诸多问题，同时也与一般加工工艺理论相背离，因此要求将耐磨层的焊接放在精加工之前完成。
（1）耐磨层焊条性能及要求
DELCROME90为高铬铸铁合金堆焊材料，由于碳含量和合金元素高，具有铁基合金中最优良的耐磨性，堆焊层不宜进行切削加工。注意事项：①堆焊前焊条须经250℃左右烘焙1h；②可不予热施焊，但堆焊层会出现横向裂纹，用预热540℃和焊后缓冷措施可使焊层横向裂纹缩小到最小程度；③对于较大刚性的高碳钢和合金钢工件堆焊宜采用一定的预热和焊后去应力热处理。
（2）摇臂壳体的加工工艺流程及分析
摇臂壳体的加工工艺流程：划线－粗加工－焊水道盖板－去应力热处理－半精加工－精加工。如果放在半精加工后焊接，会因焊接壳体壁厚太薄（70mm）而变形，同时焊接后的应力释放又会引起精加工后轴孔的变形，因此放在半精加工之后不合理。同时从焊接耐磨层的焊条DELCROME90的性能和要求可以看出，耐磨层焊接的应力集中及热变形非常大，焊接后应进行去应力退火，这和摇臂的加工工艺流程中焊接水道后进行去应力热处理相吻合，因此将耐磨层的焊接添加到粗加工后的焊接水道盖板工序，是最合理的。但是摇臂煤壁侧大平面作为轴孔的加工测量基准及A、B面加工的安装基准如图2所示，如果按图纸设计要求焊接耐磨层，焊接后摇臂壳体在半精加工和精加工时，就失去了测量和安装基准，如果做其它的辅助基准也将给测量带来很大困难且不准确，因此需要对粗加工后的耐磨层焊接工艺进行探索和研究。
（3）工艺方案的制定
从上述的工艺分析可以看出，耐磨层焊接放在粗加工后的问题主要有2个方面：侧面加工基准和轴孔测量基准。首先对于侧面加工基准的解决，结合摇臂壳体加工图纸和焊接耐磨层的尺寸要求进行计算对比，发现摇臂在焊接耐磨层后，端面两端还有100mm和80mm宽的平面，即C、D面可以作为侧面A、B面加工基准，其次是轴孔的测量基准，考虑到测量基准的统一性，因此考虑在焊接时沿中心线留出40mm宽的平面做为轴孔的测量基准，同时根据现场的使用情况进行分析，留出的40mm宽平面，并不影响耐磨层的防护功效，因此，评定此方案可行。
3工艺方案的优化
为了保证焊接耐磨层尺寸准确及外形美观，制作了如图3所示的划线样板，在一个5mm厚的钢板上，按焊接耐磨层的尺寸进行切割，各孔边留出5mm的间隙，并将不需要加工的部位留出来，焊接前按样板进行划线，按划线范围进行焊接，保证了焊接质量，同时也给加工带来了便利，避免了因焊接超过加工尺寸，加工时损伤刀具。
4改进后的效果
经过工艺改进，耐磨层焊接质量得到了保证，避免了大量的人力物力浪费，提高了摇臂的生产率，在煤矿生产使用过程中效果良好。
作者:安学玲 单位:天地科技股份有限公司
1我国目前的采煤机械装备
1．1电牵引采煤机
二十世纪末，煤炭科学研究院上海研究院与国外公司合作，致力于研究更为先进的采煤机，终于在二十世纪90年代成功研制出我国第一台交流变频电牵引采煤机。从此之后，我国的电牵引采煤机得到了非常快速的发展，我国的电牵引采煤技术也在日益的改进与实际运用中越来越成熟，基本实现了采煤机无线技术的目标。同时电牵引采煤机还具有截割电机、牵引电机、冷却系统的温度测验以及对机械等的保护功能。
1．2刮板式输送机
随着我国采矿技术的不断提高，对各方面的安全系数也有着越来越高的要求，我国的刮板式输送机技术水平也在不断提高。刮板式输送机引进了很多的新技术、新材料以及新工艺，技术含量在不断上升。刮板式输送机的成功，使我国的煤矿开采彻底摆脱了在大型输送机方面完全依赖进口的被动局面。
1．3带式输送机
带式输送机一直都是我国煤矿开采运输中的主流。随着我国采煤技术的不断提升，安全矿井的生产能力也在不断增强，对输送机的技能也提出了更高的要求。从目前来看，我国的大型输送机主要采用先进的变频驱动控制技术，能有效实现输送机的软启动。为了使输送机始终平稳的运行，即始终保持适度的扰度，在输送机上采用了先进的液压自控张紧装置。随收稿日期:2015－02－05作者简介:张宁(1980－)，男，经济师，太原理工大学矿业工程学院矿业工程硕士研究生在读。着各式各类先进技术的运用，现在我国的带式输送机已经形成了系列，同时也提升了水平，最重要的是可以适应我国多样的矿井。
2采煤机械装备中的自动化技术
近年以来，我国的采煤装备以及技术等各方面都有了很好的发展，同时采煤机械设备的自动化技术也取得了较大的发展。
2．1液压支架中的电液控制系统
液压支架电液控制系统方面的功能主要有支架的自降功能、自动推移刮板输送机、自动化跟机作业、远程操作作业等等，并且液压支架的电液控制系统已经完全摆托了对进口的依赖，实现了国产化。国内有很多液压支架电液控制系统的研究单位，主要分布在北京、河南、山西、广东等地，其中北京是主要的分布范围。
2．2智能型采矿机的自动化控制
智能型采矿机已经基本实现了记忆割煤、检测采煤位置、摇臂调高控制以及机身水平测试等等功能。国内的采矿机厂家有很多，都实现了挖矿机的这一重要功能。
2．3刮板输送机中的自动化技术
刮板式输送机的自动化功能不仅仅包括减速器、温度测试，还有电机的降压启动、链条张力检测以及破碎机自动推移等等。刮板式输送机的自动化技术在国内多家成套装备供应商家那里已经取得了突破，“三机”控制系统已经实现国产化。目前，多家公司组织专门的技术研究人员参与自动化控制方面的研究，并将无线、视频、音频等手段应用于输送机的自动化控制，致力于实现“无人跟机作业，有人安全值守”的理念。
3与国外先进机械装备对比
不可否认，我国自主研发的电牵引采煤机、液压支架、刮板式以及带式输送设备等都具有很强的技术实力，即使是在国外，也是有很强的竞争力的。但是，我国目前的煤矿开采机械设备同国外的相比仍有很多不足之处，主要体现在可靠性、安全性、智能化、信息化、自动化等方面，这些都是我国需要进一步提高的方面。
3．1液压支架
国产的液压支架主要是在材料、元部件、高级控制方面输与国外高端产品，而中国的液压支架的全自动控制系统还处在刚刚起步的阶段，更不要说与外国先进设备一较高下了。
3．2采煤机
国产的采煤机主要是在智能化功能方面弱于国外高端采煤机。如记忆割煤、远程遥控等等方面。要想取得长远的进步，必须在已有技术的基础上，借鉴国外的先进技术，同时也要有自己自主创新的过程。
3．3输送机
与国外高端输送机相比，国内的刮板式输送机主要是在自动伸缩机头以及在线故障诊断等方面存在着不足之处;对于带式输送机，主要是在动态分析、自控张紧技术等方面属于国外。
3．4自动化技术
在自动化技术以及设备的自动化方面，国内的科研单位在三维检测、自动找直等方面弱于国外技术。另外，我国的采煤设备，主要是以单机控制为主，缺乏联动控制;缺乏运输设备智能的一体化控制等等。
4我国采煤机械装备以及技术的发展方向
要想实现我国采煤技术以及开采机械设备的真正独立，必须要依靠自主创新，以期能够实现即使是在极其恶劣的情况下，也能安全信息传输、煤岩识别以及对安全的感知等等;形成一套依靠视频、音频、感知等手段的集检测、控制于一体的智能控制装备。通过对自动化技术的运用，将我国现有的液压支架、电牵引采煤机、刮板式输送机、带式输送机等有机地结合起来，全面提升我国采煤机械装备以及自动化技术的现有水平。努力为我国参与世界竞争创造条件。
5结语
科学技术是一切生产力的关键，虽然我国的采煤技术方面已经取得了很大的进展，但从上面所述我国采矿业在各方面的不足可以看出，我国的采矿业要取得更大的进步，需要让核心技术与科学技术齐头并进、相互促进发展。
作者:张宁单位:太原理工大学
1煤矿采煤技术安全管理与安全生产的关系
在煤矿采煤的过程中，必须重视安全生产在整个采煤过程中的重要性，它不仅仅是煤矿生产的重要组成部分，更是对煤矿的发展起到了不可替代的巨大推动作用。但在此过程中如何做好安全生产呢？这就需要相关煤矿工作人员必须加强煤矿开采技术水平以及管理方式的提高，针对各个开采环节出现的问题给予高度的重视，及时解决。
2煤矿采煤技术与安全管理存在的问题与不足
2.1相关资金投入不够。
现阶段，随着企事业单位的不断改革与创新，一些煤矿企业在产业结构调整以后，开始出现大幅度的下滑现象，有些企业甚至出现了自负盈亏的现象。企业要想获得长久的发展，就必须在技术上以及管理上超越其他同行业的发展水平，但往往需要大量的资金作为后备的技术支持与补充。技术的提升不仅仅需要工作人员业务操作水平的提高，更需要拥有先进的设备仪器作为支撑，整备的落后不仅仅导致管理上的缺失，更容易出现亏损。虽然在某些煤矿企业，领导极其重视管理安全以及采煤技术的重要性，但是由于缺乏资金，也很难在实际开采中提升技术水平与管理水平。
2.2安全生产纪律缺乏。
对于一个企业而言，纪律是安全生产的重要保障。但往往在实际的煤矿企业中，一些领导却忽视对纪律管理，从而导致安全生产上没有明确的规章制度，一片混乱，有的甚至严重影响了企业的正常生产经营秩序。其导致的不安全因素有很多，例如，员工在上下班以及轮休的过程中不能按照单位的制度执行，随意性很大，将安全生产纪律流于形式，不能发挥作用，这在很大程度上不仅仅影响了企业的发展，而且很容易因为这种散漫的工作态度而导致安全事故的发生，所以，必须建立严格的考察管理制度，将纪律责任落实到每一位员工的心里，制定严格的监督管理机制，发现问题及时解决处理，绝不能轻纵。
2.3员工素质普遍偏低。
大多数煤矿生产企业，员工素质相对都较低，一般情况下都是由底层的工作人员提拔到管理层的，对于管理的相关知识并不熟悉了解，但凭借经验进行管理，所以说管理水平差，很难在企业中发挥应有的效用，这样就为安全生产留下了极大的隐患。对于煤矿企业发展而言，必须提高其员工整体水平以及管理能力的培养，让安全意识贯穿于整个行业的发展过程中，促进行业的发展。
2.4安全教育培训缺乏。
一些煤矿生产企业为了获得更多的经济利润，不仅仅忽视员工整体素质的提高，还不断地进行裁员，缩短办公人员的人数，减少开支，从而使其大多数的煤矿工人要身兼数职，很多教育培训的开展也只是单独停留在形式上，没有一个很好的贯彻落实。不断的延长工作时间，降低工作效率，在企业发展中，建立完善的培训机制是极其重要的，缺乏有效的进步空间，这将大大降低员工的责任心以及安全意识，影响企业长久发展。
3加强煤矿采煤技术与安全管理的策略
3.1科学设计煤矿开采方案
对于煤矿开采的设计，开采设备的选择，相关的安全技术措施等等，都要进行整体规划和选择，满足煤矿开采的实际需要。在设计开采方案的时候，应该综合考虑地质条件、先进技术和设备的使用、先进工艺流程等情况，在巷道的布置上力求简单，在满足安全生产的前提下，注意节约资金。防治安全事故的措施要得力，对相关的技术方案和技术措施都要进行对比分析，提高方案的科学性和合理性，保证煤矿的安全生产。
3.2有效治理煤矿事故隐患
煤矿井下作业本身就受到水、瓦斯、顶板等的影响，如果生产环节中的某些工作处理不当，就会导致安全事故的发生，危及职工的安全。因此，必须排除煤矿生产中的安全隐患，对于小的隐患，也要及时排查和处理，以防止隐患上升，造成较大的安全事故。同时，还要建立健全的规章制度，完善事故监测手段，采取有效的安全事故防治措施。在煤矿开采的过程中，如果出现局部瓦斯超限的情况，采掘工作面接近含水层等情况，应该根据实际情况，制定临时管理措施，并加强管理工作，消除安全隐患。
3.3抓好煤矿安全生产要点
第一、在煤矿开采企业中，建立一通三防管理制度，并明确管理部门和相关责任人的职责，协调好各方的工作，充分发挥他们在管理工作中的合力。第二、重视矿井通风技术管理，做好对通风系统的设置和管理，对于不合格的通风系统，要及时进行改造，保证通风系统的正常运行。同时，广大员工要爱护通风系统，做好通风系统的防尘工作，避免人为破坏。第三，加大对通风防尘设施的资金投入，保证系统的安全可靠，提高整个煤矿的安全管理水平。
3.4依靠科技进步加强管理
科技进步在保障煤矿安全生产方面的作用是不言而喻的。所以，必须依靠科技进步，对采煤工艺进行改进，重视新技术、新工艺、新设备的运用，改善生产作业环境，保证煤矿开采的安全。值得注意的是，新技术、新工艺的运用需要因地制宜，并有足够的资金支持，只有这样，才能发挥最大的效益。
4结束语
总而言之，采煤技术的运用和安全管理工作对煤矿开采企业有着重要的作用。今后在实际工作，我们一定要充分认识安全生产的重要性，积极运用相关采煤技术，并加强安全管理工作，以保证煤矿的安全生产，杜绝安全事故的发生，提高煤矿生产的综合效益。
作者：高迎阁单位：山西乡宁焦煤集团王蟒沟煤业有限公司
论文关键词：截齿模态分析有限元法动态设计
论文摘要：采煤机截齿截割煤体时，截齿承受随时间而变化的动载荷。为了掌握采煤机截齿工作时应力、位移的分布情况，避免共振现象的发生，对它进行模态分析和动态设计具有重要意义。所述模态分析和动态设计的内容和步骤，可为采煤机截齿的设计提供理论依据。
一、引言
采煤机截齿是直接破碎煤体的刀具。它在工作中经常受到强烈的冲击和磨损，更换截齿的工作也很频繁，它消耗量的大小直接关系到采煤成本的高低，因此，设计出结构合理、选材正确的截齿具有重要意义。
二、采煤机截齿的截煤原理和外载荷
通过讨论采煤机截齿的截煤原理，正确确定截齿所承受的外载荷，为截齿的动态设计及优化配置做好准备。
综合截齿截煤过程可以看出，采煤机截齿在正常工作时的受力是相当复杂的，截齿的截煤过程是“密实核”的形成、发育、收缩、再发育、再收缩直到消失的过程。同时，截齿所承受的截割阻力、推进阻力和侧向力也随之变化，即截齿将承受随时间变化的动载荷。
采煤机截齿外载荷的特性与截齿的几何参数有一定的关系。当截角较大时，刀具前面对煤体的力朝向煤体内部，煤因受到强烈的挤压而形成“密实核”，这时截割阻力较大，推荐值为55—65。；前角因与截角互为余角，所以前角的影响正好与截角相反；当后角小于5。时，截割阻力和牵引阻力要显著增大，推荐值为6—12。
截齿在滚筒圆周表面上的排列方式也直接影响着截齿外载荷的特性。为了减小外载荷的波动，提高机器运转的平稳性，截齿排列应遵守以下基本原则：端盘截齿应倾斜安装；端盘截齿所截出的截缝宽度不宜过大，以免增加截齿载荷，一般取80—120rlln3为宜；截齿应均匀地分布在滚筒的圆周上，使同时截入的截齿数基本保持不变，以保持采煤机工作的稳定性；截线距的大小是根据煤质硬度决定的，在中硬煤质里，截线距以40—60rlln3为宜，截线距过大，会造成单齿负荷增加，影响采煤机的工作稳定性；在螺旋叶片上的截齿，一般按0。安装，既不倾斜于煤壁，也不倾斜于采空区，这样可以充分发挥截齿的截割作用，减少侧向力。
三、模态分析在采煤机截齿动态设计应用中的方法
以模态分析为基础的结构动态设计是近年来振动工程界开展的最广泛的研究领域之一。模态分析在采煤机截齿动态设计应用中的方法主要有以下几方面：
(1)载荷识别
由采煤机截齿的截煤原理知道，要想得到截齿所承受的外载荷的精确值，仅仅依靠理论计算的方法是比较困难的。可以利用载荷识别的方法达到此目的：首先测得系统的频响函数和模态参数，然后测得其在实际载荷作用下的响应，依此识别对应响应的外载荷。
(2)灵敏度分析
当截齿的某阶固有频率比较接近工作频率时，需要修改结构物理参数，这就是灵敏度分析所要解决的问题。需要从如下几方面加以考虑：修改质量对模态频率和模态振型的影响最大，而且，对高阶模态的模态频率和振型的影响大于对低阶模态的影响；模态振型中变形较大的部位是敏感部位，修改振型中变形较大部位对模态频率和模态振型影响较大；修改刚度对低阶模态振型的影响大，刚度变化对各阶模态特征值影响相同；修改阻尼对高阶与低阶振型的影响程度相差不明显。
(3)物理参数修改
有限元法(FEM)模态分析和实验模态分析(EMA)是模态分析的基本方法。前者比后者要方便得多，特别是在修改截齿结构时，能够快速、方便地预测修改后结构的各种动态特性。为了有效地利用FEM这一有力工具，可以使用EMA结果对截齿FEM模型进行修正，以得到准确的FEM模型。
(4)物理参数识别
物理参数识别是指仅从实验模态分析结果中识别物理参数，其实质是一个实验建模问题。
(5)再分析
再分析的目的是根据截齿物理参数的修改量估算修改后结构的模态参数，再分析与物理参数修改互为逆问题。如果是基于FEM模型的再分析，则只需要重新求解一遍特征值问题即可。如果是基于EMA模型的再分析，双模态空间分析法是最基本、最通用的方法。
(6)结构优化设计
截齿结构修改量是以物理参数(质量、刚度、阻尼)表示的，而工程设计中最终需要的是以结构参数(尺寸、形状、材料特性等)表示的修改量。如何修改结构参数，使结构特性(包括静态和动态特性)达到最优，是结构优化设计要解决的问题。结构动态优化设计是以结构的固有频率和动力响应作为目标函数或约束条件，通过优化设计降低振动水平，保证结构性能，改善工作环境。
四、模态分析在采煤机截齿动态设计应用中的内容和步骤
(1)截齿结构初步设计按照设计任务要求，从截齿结构原理出发进行初步设计，绘制初步设计结构图。
(2)应用FEM对初步设计结果进行动态性能校核和修改。
①建立截齿力学模型根据截齿安装方法的不同，截齿分为径向截齿(即刀形截齿)和切向截齿(即镐形截齿)。这里以径向截齿为例。径向截齿由刀头和刀柄两部分组成，其中刀头由前面、后面、侧面、主切削面和侧切削面组成。根据径向截齿的固定方法和结构特点，整个结构被简化为齿柄固定，齿头自由的悬臂梁结构。②建立截齿有限元模型为了提高精度和加强曲线边界的适应性，并结合采煤机截齿的尺寸特点，采用8节点等参块单元进行有限元网格剖分。此单元是一个六面体，每一个面是平面或直母线的翘曲面。单元间在节点处铰接，每一个单元有8个节点。根据计算精度的要求，不同的部位采用不同大小的单元，相应单元网格的疏密程度也不相同。采煤机截齿的齿尖部分直接破碎煤体，它受到的冲击和磨损也最大，也最容易遭到破坏，因此，对于截齿齿尖部分的单元要划分得小一些、密一些。截齿齿尖的材料与刀头的其他部分的材料不同，因此把这一分界线作为单元的边界线。
截齿不同部分的位移和应力的分布事先难于估计，首先以粗略的网格进行第1次计算，然后根据计算结果，调整网格的疏密程度，再进行第2次计算，直到满足要求为止。
③计算截齿的固有频率和振型与物理参数修改对采煤机截齿有限元模型进行模态分析，得到其各阶固有频率和固有振型。检验这些模态参数是否符合模态参数模型准则，如各阶固有频率是否远离外部激励频率，对结构振动贡献较大的振型，应保证其不影响结构正常工作。如不满足，通过特征灵敏度分析，求得修改质量阵和刚度阵，由再分析的方法或重新求解特征值问题，得到修改后的固有频率和振型，直到满足要求为止。
④计算截齿的动态响应与物理参数修改根据理论计算或经验预估结构载荷，并由经验假设系统的阻尼，按上面得到的有限元模型计算系统的动态响应，包括位移、速度、加速度、变形、应力等，检验是否满足响应准则(预设的安全要求)。如不满足，通过响应灵敏度分析修改有限元模型，得到修正质量阵和修正刚度阵，重新计算结构响应，直到满足要求为止。此时可以制造截齿的实验模型。
(3)截齿实验模态分析
对截齿实验模型进行模态实验，得到实验模态参数。检验实验模态参数是否满足模态参数准则。若不满足，通过特征灵敏度分析和再分析估计修改后结构模态参数，直至满足要求为止。
(4)截齿结构动态修改
由满足要求的模态参数可继续开展以下工作：①物理参数修改：结合实验模态结果对由FEM得到的质量阵、刚度阵求修改质量阵和修改刚度阵，得到修改后的质量阵、刚度阵；②物理参数识别：直接求解广义逆特征值问题，求得、K、C；③载荷识别：根据实验模态参数和响应要求，估算系统的实际振动环境。
在上述3项工作的基础上，通过FEM计算系统响应，或者在修改截齿模型后实测系统响应，检验是否满足响应准则。如不满足，需通过响应灵敏度分析，修改截齿结构和再分析，估算模态参数和响应，直到满足要求为止。
(5)截齿结构优化设计
在上述截齿动态修改工作中，一般只能得到物理参数的修改量。若以截齿参数(尺寸、形状、材料性质等)为设计变量进行优化设计，可直接得到满足动态要求的结构形式。公务员之家
(6)生产正式产品
满足上述各步要求之后，截齿即可投人正式生产。
五、结语
(1)模态分析为截齿的性能评估和结构设计提供了一个强有力的工具。其可靠的分析结果可以作为产品性能评估的有效标准，围绕其结果开展的各种动态设计方法更使模态分析成为结构设计的重要基础。有限元法模态分析和实验模态分析是结构动态设计的基本方法。应用这些方法，可以大大提高截齿的动态性能，缩短设计周期。
(2)采煤机截齿截割煤体时，截齿承受的外载荷是随时问变化的动载荷。采煤机截齿在静、动态载荷作用下的结构特性具有很大的不同，必须对其进行模态分析和动态设计。
(3)截齿在工作过程中，与周围的煤体长时间摩擦，会产生大量热量，因此，在截齿的响应计算中，还应综合考虑温度应力的作用。
(4)文中所述模态分析和动态设计的内容和步骤，可为采煤机截齿的设计和生产部门提供参考，对一般复杂结构系统的动态设计也有一定的借鉴作用。
一、急倾斜煤层开采的主要特点
1.急倾斜煤层的构造复杂,断层和褶曲多,煤层厚度变化较大,开采煤层的赋存条件普遍较差、储量少、开采困难、采煤工作面生产能力小。因此,开采急倾斜煤层的矿井多数是中、小型矿井。
2.急倾斜煤层的倾角大于岩石安息角,采煤工作面采下的煤能自动下滑,从而简化了工作面的装运工作,但下滑的煤和矸石容易冲倒支架,砸伤人员,急倾斜煤层和围岩的节理发育,初次来压和周期来压与不明显,易发生无预兆的大面积突然冒顶垮落,造成顶板事故,给生产带来一些不安全因素。因此,生产的不安全因素多,安全性差。
3.急倾斜煤层顶板压力垂直作用于支架或煤柱上的分力比缓倾斜煤层小,而沿倾斜作用的分力大,煤层开采后,煤层顶、底板都有可能沿倾斜方向滑动垮落,支架稳定性差,易发生扭曲与倾倒。因而工作面支护工作的难度大。
二、急倾斜煤层开采技术存在的问题
总的来说,目前我国急倾斜煤层开采方法中不同程度地存在很多问题,这些问题主要表现在以下几个方面:
1.煤炭损失率高。主要存在于那些采落的煤炭与采空区冒落矸石无隔离设施的采煤方法,如斜坡式、小分段爆破、水力采煤、仓储式等。这些采煤方法的煤炭损失率有的高达40%-50%,与此同时,生产的煤炭往往有较高的含矸率。煤炭损失率高,不但给煤炭自燃创造了条件,而且浪费资源,缩短矿井寿命。
2.巷道掘进率高。这些问题主要表现在斜坡式、小分段爆破和沿倾斜推进的掩护支架等采煤方法中。这些采煤法,有相当大的一部分巷道是在支承压力带内掘进和维护的,维护这些巷道的工作量很大。掘进率高,增加了巷道掘进维护的费用,影响工作面的接替,给通风管理工作造成困难。尤其在有冲击地压危险的煤层中,巷道对煤体切割过多,增加了冲击地压的危险。
3.通风条件差。这一问题,大部分急倾斜煤层采煤方法都不同程度地存在,而斜坡式、小分段爆破、仓储式和长孔爆破采煤法尤为严重。这些采煤方法中,通风系统复杂,有的采煤工作面为独头通风,工作面风流中,煤尘和瓦斯的含量较高,对工人的健康和安全危害较大。
4.工人劳动强度大。这是所有急倾斜煤层采煤方法共同的缺点,由于煤层赋存条件的限制,急倾斜煤层中大部分巷道和工作面坡度大、空间小,工人在工作面落煤、支护、运料、行走均十分困难,劳动强度大。
5.开采效益差。与倾斜或近水平煤层比较,急倾斜煤层的开采不仅单产低、工效低,而且成本高、煤质差,因此,这类急倾斜煤层矿井规模小、效益差。
三、急倾斜煤层采煤方法的分析
1.合理划分采区,加大采区尺寸尽量加大采区尺寸,加大采区的煤炭储量。划分采区时,根据生产设备及回采工艺的要求,避免人为地划分采区边界,适当加大采区的走向长度,加大阶段垂高。
2.优化回采工艺,提高生产效率
目前我国急倾斜煤层开采工艺相对比较落后,绝大多数矿井采用炮采工艺和风镐落煤工艺,工人劳动强度大,安全状况差。优化回采工艺最主要的就是提高回采机械化程度。要提高矿井开采的机械化程度,可以从局部机械化和全局机械化两个方面来考虑。局部机械化指的是从支护方式、落煤方式以及运输方式几个方面单独考虑改进方法,以提高矿这几个方面的机械化程度。全局机械化是采用综合机械化采煤方式,从破煤、装煤、运煤以及支护四个方面来实现机械化。
在一定的条件下,对开采技术条件进行评价,寻求最适宜的采煤方法,并且通过对工作面开采工艺、设备及系统配置的分析,采取改造系统的薄弱环节、完善工艺系统和开采技术等措施来有效地提高工作面单产。如加大采区走向长度,改进回采工艺,合理确定采煤工作面的支护方式等。在通常情况下,急倾斜煤层采区的走向长度比较小,可采储量少,只能满足几个月的正常生产,造成采面搬迁频繁,而且需要留设大量的保护煤柱,影响资源回收率。这不仅影响矿井的正常生产,增加无效工时,同时也造成了资源浪费,降低了工作面设备的使用效率,影响机械化程度的提高。在生产过程中,根据矿井地质条件的变化,加大采区走向长度,不仅可以增加采区储量和服务年限,减少工作面搬迁次数,而且还能减少区间煤柱的损失,减少准备巷道的掘进工程量,进而增大采区生产有效工时比率。加大采区的走向长度,还可以增加采区同时开采的工作面个数,能提高采区的生产能力,有利于采区和矿井的集中生产。
3.改进巷道布置,优化生产系统
选择巷道布置方式时,首先要满足安全生产的要求,保证每个采区、回采工作面均至少有2个安全出口,实现工作面全负压通风。其次,巷道布置方式要与采煤方法一致,同回采工艺结合,充分考虑水平巷道、倾斜巷道各自的优缺点,尽量不采用垂直巷道,提出系统简单、布置合理的准备、回采巷道。
四、结论
我国开采急倾斜煤层的历史悠久,由于经济欠发达,受科学技术、国家产业政策和生产力发展水平等的限制,大、中、小矿井并存,且中、小型煤矿特别多,因此采用的采煤方法很多。本文总结与提升急倾斜煤层的采煤方法与采场矿山压力显现的规律;并针对目前开采存在的主要技术难题,提出急倾斜煤层开采的发展方向与对策,指导急倾斜煤层的安全生产实践,提高企业经济效益,促进急倾斜煤层采煤方法的发展。
