梁大海,張 振

(煤炭科學研究總院太原研究院,山西太原 030006)

E ML340連續(xù)采煤機在旺格維利采煤法中的應(yīng)用

梁大海,張 振

(煤炭科學研究總院太原研究院,山西太原 030006)

依據(jù) EML340連續(xù)采煤機在烏蘭木倫礦進行的工業(yè)試驗情況,介紹了間斷運輸工藝系統(tǒng)旺格維利采煤工藝,通過現(xiàn)場運行觀測結(jié)果,對工藝系統(tǒng)進行了分析。結(jié)果表明:EML340連續(xù)采煤機能夠滿足工藝要求,并給出了合適的正規(guī)循環(huán),用此結(jié)果可以用來指導類似神東礦區(qū)地質(zhì)條件的地區(qū)使用連續(xù)采煤機進行短壁開采。

連續(xù)采煤機;旺格維利采煤法;短壁開采

短壁機械化開采是解決“三下”壓煤、殘留煤柱和不規(guī)則塊段煤炭開采的有效途徑,連續(xù)采煤機是短壁開采技術(shù)的關(guān)鍵設(shè)備,EML340型連續(xù)采煤機的研制成功標志著我國具備了生產(chǎn)短壁開采成套設(shè)備的能力。

以 EML340型連續(xù)采煤機在烏蘭木倫礦旺采工作面進行的工業(yè)性試驗實測數(shù)據(jù),說明連續(xù)采煤機在旺格維利采煤法 (短壁開采)中的應(yīng)用。

1 工作面概況

1.1 地質(zhì)條件

工作面位于 1-2煤二盤區(qū)南集中三大巷西南側(cè),工作面西南一側(cè)為綜采面采空區(qū)。1-2煤層厚度變化較大,結(jié)構(gòu)簡單,條帶狀結(jié)構(gòu),塊層狀構(gòu)造,內(nèi)生裂隙較發(fā)育,裂隙面含星點狀黃鐵礦。煤層厚度 3～7.4m,傾角 1～3°。在南集中輔運大巷1-3聯(lián)巷揭露沖刷帶,沖刷巖層厚度最大 0.5m,煤層厚度 3.0～3.5m,沖刷巖層巖性為灰白色中砂巖,對旺采面七區(qū)段回采影響較大?；卷敒橹猩皫r,中粒砂狀結(jié)構(gòu),塊狀構(gòu)造,碎屑成分以石英為主、長石次之,泥質(zhì)膠結(jié),厚度 10.5～21.9m。煤層直接頂板為灰色砂質(zhì)泥巖,塊層狀構(gòu)造,水平層理,泥質(zhì)膠結(jié)。直接底為粉砂巖,灰色,泥質(zhì)粉砂狀結(jié)構(gòu),層狀構(gòu)造,成分以粉砂質(zhì)為主,泥質(zhì)成分次之,厚度 2.8～9.0m。

1.2 生產(chǎn)概況

工作面回采區(qū)域以二盤區(qū)南集中輔運巷、60201運輸巷、1-2煤集中輔運大巷為邊界,留設(shè)30m的保護煤柱。整個采區(qū)回采面積 96430m2。南集中輔運巷旺采區(qū)預(yù)計可回采原煤 154kt,可采期為 70d。南集中輔運巷旺采區(qū)首先在 60201綜采面的措施巷處沿垂直于 60201運輸巷方向布置 2條中巷到邊界煤柱,然后開始準備支巷與回采采硐。

旺采區(qū)域根據(jù)規(guī)劃劃分為左右 2個塊段,其中左翼塊段分為 3個區(qū)段,每個區(qū)段布置 3組 6條支巷,右翼同樣分為 3個區(qū)段,每個區(qū)段布置 2組 4條支巷,區(qū)段間隔離煤柱為 15m,每組支巷間隔離煤柱為 10m,支巷垂直于中巷。

2 回采工藝

2.1 工作面主要設(shè)備配置

連續(xù)采煤機采煤工藝系統(tǒng)按運煤方式的不同,又可分為 2種:一種是間斷運輸工藝系統(tǒng) (采用梭車等運輸煤炭),一種是連續(xù)運輸工藝系統(tǒng) (采用連續(xù)運輸機等運輸煤炭)[1]。對于“三下”等不規(guī)則塊段煤炭的開采來說,間斷運輸系統(tǒng)更具有靈活性、適用性,因此,在“殘采”煤炭的開采中更傾向選擇間斷運輸系統(tǒng)工藝。本次烏蘭木倫礦的工業(yè)性試驗就是選擇梭車運輸煤炭,屬于間斷運輸工藝系統(tǒng)。工作面主要設(shè)備配置見表 1。

表1 工作面主要設(shè)備

2.2 回采工藝

2.2.1 掘進工藝[2]

中巷、支巷掘進采用雙巷掘進。根據(jù)需要,每隔 50m施工 1條聯(lián)絡(luò)巷。中巷、支巷設(shè)計寬度為5.4m,高為 3.8m。掘進循環(huán)長度為 11m。連續(xù)采煤機掘進過程可分為“切槽”和“采垛”2個工序。司機在激光指向儀的導向下,進行 “切槽”和“采垛”2個工序 (圖 1)。

圖1 連續(xù)采煤機支巷切槽與采垛

2.2.2 旺格維利回采工藝

連續(xù)采煤機采用雙翼斜切進刀后退式采煤法對煤柱進行回收?；夭擅織l支巷時,必須按左右各 1刀、先左后右的后退式回采順序進行回采,嚴禁隨意調(diào)整。連續(xù)采煤機雙翼開采工藝布置見圖 2。

左翼塊段采用完全垮落法控制頂板,采用 4臺線性支架,采硐間煤柱留 0.3m,1,2支巷間煤柱為 13.5m。右翼塊段采用不完全垮落法控制頂板,采用 2臺線性支架回采,采硐間留設(shè) 1m保護煤柱,1,2支巷間煤柱為 15m。

圖 2 連續(xù)采煤機雙翼開采工藝布置

回采時,進刀深度 11m,采硐與支巷呈 39°夾角,采硐寬 3.3m、高 4.4m,頂板狀況不好時,單刀回采長度可縮減為 6m。當左右各采完 1刀后,將工作面行走液壓支架往后移動 1次。

3 回采工藝過程分析

3.1 掘進工藝過程分析

3.1.1 掘進小循環(huán)

連續(xù)采煤機掘進在割煤時,同時運用裝載機構(gòu)和其中部運輸機構(gòu)進行裝煤。把連續(xù)采煤機從開始往梭車上裝煤到下一次 (往梭車上)裝煤作為 1個掘進小循環(huán),現(xiàn)場對連續(xù)采煤機在 (梭車)不同運距下掘進小循環(huán)進行了記錄,見表 2。

表2 掘進小循環(huán)統(tǒng)計

測試結(jié)果表明:連續(xù)采煤機在梭車平均運距105m情況下,1個掘進循環(huán)平均需要 272s,其裝車時間占整個循環(huán)的 40%。

3.1.2 掘進施工正規(guī)循環(huán)時間

連續(xù)采煤機在掘進巷道包括 “破煤”、 “裝煤”、“運煤”、“清煤”、“調(diào)機”5個過程 (支護過程是平行作業(yè)),完成這一循環(huán)算作 1個正規(guī)作業(yè)循環(huán)。整個過程包括切槽、清理浮煤、調(diào)機到采垛位置、采垛、清理浮煤、調(diào)機至另一巷道內(nèi)掘進。不同運距下,正規(guī)循環(huán)過程分解后實測得到的數(shù)據(jù)見表3。

表3 掘進施工正規(guī)循環(huán)統(tǒng)計

結(jié)果表明:EML340連續(xù)采煤機在掘進 5.4m ×3.8m斷面巷道平均運距 88m,完成 1個正規(guī)循環(huán) (掘進進尺 11m)需要 165min。其中切槽 (槽寬 3.3m)平均 69min,掘進小循環(huán) 16個;從切槽、清理底煤到調(diào)機至采垛處平均需要 9min;采垛 (垛寬 2.1m)時間平均需要 52min,掘進小循環(huán) 10個,清理底浮煤及調(diào)機至另一巷道內(nèi)平均需要35min。

3.2 回采工藝分析

連續(xù)采煤機在進行旺格維利法采煤時,把采 1個硐室作為 1個正規(guī)循環(huán)進行統(tǒng)計 (包括采硐和移架工序),在梭車不同運距下統(tǒng)計結(jié)果如表 4。

表4 回采作業(yè)正規(guī)循環(huán)統(tǒng)計

結(jié)果表明,在梭車平均運距為 82m時,連續(xù)采煤機回采完 1個正規(guī)循環(huán) (進刀深度 11m,采高4.4m)需要時間平均 81min,每一個正規(guī)循環(huán)平均需要完成小循環(huán) 17個。

4 應(yīng)用效果

試驗于 2009年 4月 27日在神東煤炭集團烏蘭木倫礦進行,從 5月 3日至 12月 15日,共生產(chǎn)227d,過煤量達 485kt。

5 結(jié)論

(1)在殘采區(qū)用連續(xù)采煤機進行旺格維利法回采煤炭時,推薦使用間斷運輸工藝系統(tǒng)。其工藝流程為:連續(xù)采煤機—梭車—破碎機—膠帶輸送機?？紤]地質(zhì)條件等因素,可以選擇單翼進刀或雙翼進刀。

(2)EML340連續(xù)采煤機用作巷道掘進時,完成循環(huán)進尺 11m(巷道斷面 5.4m×3.8m),需要時間平均為 165min,加上其他工序 (如交接班檢查,班中餐等工序),生產(chǎn)班 (采用“8844”制作業(yè)方式)能夠完成 2個正規(guī)循環(huán),完成進尺 22m。在每個正規(guī)循環(huán)中,連續(xù)采煤機裝車時間占整個工序的 40%;回采時,平均運距為 82m,進刀深度為 11m,每個班平均能夠完成 6個正規(guī)循環(huán),每循環(huán)完成小循環(huán)17個。

(3)通過對回采工藝過程的分析和現(xiàn)場實測數(shù)據(jù),可指導類似神東礦區(qū)地質(zhì)條件的地區(qū)合理組織安排和計劃生產(chǎn)。當然影響生產(chǎn)的外圍因素有很多:梭車運距、連續(xù)采煤機司機的操作水平、梭車的性能等,都會影響到正規(guī)作業(yè)循環(huán)的作業(yè)時間,從而影響到連續(xù)采煤機的生產(chǎn)能力。

(4)首臺國產(chǎn) EML340連續(xù)采煤機在神東礦區(qū)的工業(yè)性試驗結(jié)果表明:其完全能夠滿足這種間斷生產(chǎn)工藝。國產(chǎn)連續(xù)采煤機的研制成功,打破了國外連續(xù)采煤機一統(tǒng)中國市場的局面,必將大大推動我國煤炭開采技術(shù)的進程。

(5)若要進一步提高生產(chǎn)能力,必須提高連續(xù)采煤機實際開機時間,但需改變生產(chǎn)工藝,會使生產(chǎn)系統(tǒng)更加復雜,這將對 EML340連續(xù)采煤機和生產(chǎn)系統(tǒng)的可靠性、安全性提出更高的要求,這也是有待進一步試驗和研究的地方。

[1]徐永圻.煤礦開采學 [M].徐州:中國礦業(yè)大學出版社, 1999.

[2]中國煤炭學會.短壁機械化開采專業(yè)委員會首屆學術(shù)研討會論文集 [C].2003.

[責任編輯:張銀亮]

Application of EML 340 ContinuousM in ing Cutter in W ongawilliM in ingM ethod

L IANGDa-hai,ZHANG Zhen

(Taiyuan Research Institute,China Coal Research Institute,Taiyuan 030006,China)

This paper introduced interrupted transportation system-Wongawillimining method according to the application of EML340 continuousmining cutter inWulanmulun Colliery.It analyzed the system on the basisof observation data.Results showed that EML340 continuousmining cutter could meet technical need and it present a suitable regular cyclic operation.The results may be used to instruct short-wallminingwith continuousmining cutter in mining area with similar geological condition to ShendongMiningArea.

continuousmining cutter;Wongawilliminingmethod;short-wallmining

TD823.94

A

1006-6225(2010)06-0065-03

2010-06-07

“十一五”國家科技支撐計劃重點項目:煤炭資源高效采選關(guān)鍵技術(shù)與裝備研發(fā) (2006BAB16B05)

梁大海 (1973-),男,河南鄧州人,工程師,碩士,主要從事短壁開采工藝和煤巖破碎方面的研究。