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        中厚較薄煤層提質(zhì)提效配套開采技術(shù)研究

        2015-05-30 12:25:34常建良
        科技創(chuàng)新導(dǎo)報 2015年35期
        關(guān)鍵詞:應(yīng)用情況技術(shù)研究

        常建良

        摘 要:我國中厚較薄煤層的開發(fā)技術(shù)始終落后于厚煤層開發(fā)利用技術(shù)的研發(fā),中厚較薄煤層的開采受地質(zhì)構(gòu)造影響大、矸石混入比例高且開采效率低,這些情況都制約著煤炭資源利用率的提升。范各莊礦作為年產(chǎn)480萬噸的大型礦井,隨著開采時間的增加,煤炭資源的賦存情況愈發(fā)復(fù)雜,對于中厚較薄煤層的開發(fā)成本將關(guān)系到企業(yè)未來的發(fā)展空間,因此該文基于中厚較薄煤層的開發(fā)特點,結(jié)合范各莊礦實際情況,對中厚較薄煤層提質(zhì)提效配套開發(fā)技術(shù)進(jìn)行了研究,并在2016年煤炭資源開發(fā)過程中應(yīng)用。

        關(guān)鍵詞:中厚較薄煤層 提質(zhì)提效 技術(shù)研究 應(yīng)用情況

        中圖分類號:TD823.25 文獻(xiàn)標(biāo)識碼:A 文章編號:1674-098X(2015)12(b)-0160-02

        當(dāng)前煤礦經(jīng)營形勢不斷惡化,成本控制直接關(guān)系到煤炭企業(yè)的生死存亡,開灤股份范各莊礦業(yè)分公司為了節(jié)約煤炭開采、運輸和洗選成本,減少矸石混入和提高薄煤層利用率,2015年范礦以3090-2工作面為試點提升煤質(zhì),1~10月份減少原煤中混入的矸石30萬噸,每噸按洗選成本26元計,節(jié)省了成本840萬元。在2016年要求把煤質(zhì)管理措施落到實處,做到人人想煤質(zhì)、人人管煤質(zhì),人人為煤質(zhì),從源頭做好煤質(zhì)管理工作,提高原煤質(zhì)量,從而減少洗選成本。直接利用目前現(xiàn)有設(shè)備進(jìn)行薄煤層開采,由于沒有相適應(yīng)的配套設(shè)備,采高不能適應(yīng)煤層變化,開采過程中采煤機(jī)割矸量大,造成煤質(zhì)灰分偏高,薄煤層平均灰分達(dá)到50%以上,給整個礦井提升、運輸、洗選造成很大壓力,并且造成公司成本增加。因此有必要探索中厚較薄煤層的配套開采技術(shù)優(yōu)化途徑,以此來降低礦山中厚較薄煤層的開采成本,提高企業(yè)的市場競爭力。

        1 中厚較薄煤層開采概述

        中厚較薄煤層由于其開采厚度較小,與厚煤層相比,開采主要存在以下特點:煤層較薄、采高低、煤質(zhì)硬、勞動效益低,煤層厚度多在1.3~3.5 m之間甚至1.3 m以下,并且煤層硬度多大于3~4,使得人員進(jìn)入或在工作面內(nèi)作業(yè)以及設(shè)備移動都十分困難。采掘比例大、掘進(jìn)率高,采掘接替緊張隨著刨煤機(jī)、螺旋鉆機(jī)等設(shè)備的投入,工作面推進(jìn)加快,而回采巷道多為半煤巖巷,綜掘設(shè)備難以投入。煤層的厚度、角度變化,褶曲、斷層等構(gòu)造對采煤方法影響很大。

        目前我國針對中厚較薄煤層開采技術(shù)的研究和應(yīng)用還不是很好。主要存在著以下問題:首先是機(jī)械化程度低,由于薄煤層采煤工作面空間非常狹小,工作條件也比較差,這樣就給設(shè)備的設(shè)計制造和井下移動帶來諸多困難;其次是生產(chǎn)效率低下,薄煤層由于煤層厚度變化、斷層等地質(zhì)構(gòu)造,對煤層開采有很大影響,生產(chǎn)能力低,一般中厚較薄煤層單產(chǎn)只為厚煤層的1/3或更少。最后是投入產(chǎn)出比高,由于效率低,掘進(jìn)率高,其開采成本明顯高于厚煤層,而經(jīng)濟(jì)效益則不如厚煤層。可見,發(fā)展機(jī)械化、實現(xiàn)綜合機(jī)械化采煤,充分挖掘配套的提質(zhì)提效配套開發(fā)技術(shù)是實現(xiàn)中厚較薄煤層開采高產(chǎn)高效的唯一出路,我國在這方面一直在不斷努力。

        2 國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀及趨勢

        薄煤層開采綜合機(jī)械化技術(shù)現(xiàn)狀,目前,我國薄煤層開采綜合機(jī)械化大致分為滾筒采煤機(jī)、刨煤機(jī)、螺旋鉆采煤機(jī)三種。現(xiàn)在使用的滾筒式采煤機(jī)是傳統(tǒng)的采煤設(shè)備,其應(yīng)用十分廣泛,發(fā)展速度也比較快。隨著緩傾斜中厚煤層至厚煤層綜合機(jī)械化成套技術(shù)的逐漸成熟,“三軟”和大傾角煤層等困難條件下綜采配套技術(shù)也得到了應(yīng)用。以電牽引、故障自動診斷、支架電液控制等為核心的技術(shù)也應(yīng)用到了滾筒式薄煤層綜合機(jī)械化設(shè)備上,這種采煤技術(shù)也正趨于成熟。

        薄煤層開采技術(shù)難度大,效率低。為了提高薄煤層工作面的煤炭采出率,采用機(jī)械化程度高、成本低、耗材少、安全可靠的方法是今后薄煤層開采工作的首要內(nèi)容。由于炮采的采出率及生產(chǎn)率低,刨煤機(jī)開采的適應(yīng)范圍較窄,我國應(yīng)大力發(fā)展?jié)L筒采煤機(jī)綜合機(jī)械化開采,未來應(yīng)在以下幾個方面加大攻關(guān)力度。

        第一要在不增加采高的前提下提高采煤機(jī)的功率,提高其割煤過程中對于堅硬巖層或者是構(gòu)造破碎帶的通過能力,避免因各類地質(zhì)構(gòu)造導(dǎo)致的割煤作業(yè)不連續(xù)的情況出現(xiàn);第二是要研制無鏈交流電牽引滾筒采煤機(jī),增大牽引力,提高輸送機(jī)對彎曲的適應(yīng)能力,克服液壓牽引系統(tǒng)抗污染性低、工作可靠性差的缺點,使采煤機(jī)的性能更加完善,擴(kuò)大采煤機(jī)在大傾角煤層的適用范圍;第三是研究多電機(jī)驅(qū)動、電機(jī)橫向布置技術(shù),解決功率加大帶來的外形尺寸增加的問題,增強(qiáng)采煤機(jī)對煤層起伏的適應(yīng)性;第四是研發(fā)以液壓支架電液控制系統(tǒng)為基礎(chǔ)工作面自動化監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng),實現(xiàn)主要生產(chǎn)環(huán)節(jié)的自動化監(jiān)測監(jiān)控和控制;第五要研發(fā)連續(xù)采煤機(jī)房柱式開采薄煤層技術(shù)與裝備,提高薄煤層開采采出率。

        3 中厚較薄煤層提質(zhì)提效配套開采技術(shù)研究方法——以范各莊礦為例

        3.1 研究方法及思路

        對以往薄煤層(平均厚度1.3~1.8 m)工作面開采情況詳細(xì)分析,存有煤層賦存不穩(wěn)定,厚度差異大,回采中割頂破底與丟煤等現(xiàn)象。通過整個井田煤層厚度賦存情況進(jìn)行統(tǒng)計,結(jié)合礦井中長遠(yuǎn)規(guī)劃銜接,薄煤層比重分析,從設(shè)備合理配套、實現(xiàn)自動化、降低采高等因素考慮,選取滿足適應(yīng)礦井地質(zhì)條件變化的薄煤層配套設(shè)備。

        創(chuàng)新點及技術(shù)關(guān)鍵:電壓控高強(qiáng)度液壓支架,小采高;小采高大功率采煤機(jī)和配套騎跨式刮板運輸機(jī)。

        3.2 研究成果

        技術(shù)指標(biāo):工作面采高嚴(yán)格控制在2.1 m以下,減少掃頂產(chǎn)生的矸石量。

        經(jīng)濟(jì)指標(biāo):以3283S工作面為例,走向長度510 m,傾斜長度150 m,采高由2.4m降至2.1m后,容重按2.4噸計,每噸洗煤成本為26元,則可節(jié)省費用143.2萬元(510×150×0.3×2.4×26=143.2萬)。

        社會效益:減少了矸石的采出率,有利于礦山環(huán)境的建設(shè)。

        3.3 應(yīng)用情況

        2016年該公司生產(chǎn)工作面有三條線是中厚較薄煤層,尤其3283S、3553、2120-3、2325SX工作面,矸石含量高,嚴(yán)重制約著精煤回收率?;夭删€將嚴(yán)格控制中厚較薄煤層工作面采高,對于中厚煤層工作面嚴(yán)格控制頂板事故,過斷層等地質(zhì)構(gòu)造時,制定專項煤質(zhì)措施,另外,通過設(shè)立矸石窖,利用檢修班把大塊的矸石裝入窖內(nèi),減少了原煤的矸石混入,在提升和運輸能力一定的情況下,提高精煤產(chǎn)量。

        4 結(jié)語

        綜上所述,中厚較薄煤層的開發(fā)直接關(guān)系到企業(yè)在資源日益匱乏的情況是否能夠保證低成本、高效率的煤炭資源開發(fā),范各莊礦作為開采時間長達(dá)52年的礦井,煤炭資源及地質(zhì)情況日益復(fù)雜,加之煤炭價格不斷下行,企業(yè)在經(jīng)濟(jì)壓力和資源壓力的雙重壓迫下,必須高度重視中厚較薄薄煤層提質(zhì)提效配套開采技術(shù)的研究,以此來降低企業(yè)運營成本,提高企業(yè)的市場競爭力。

        參考文獻(xiàn)

        [1]張道平.哈拉溝礦多煤層回采煤質(zhì)管理探討[J].煤,2015(6):79-81.

        [2]周興國.復(fù)雜地質(zhì)條件下回采提質(zhì)措施的探討[J].河北煤炭,2012(3):3-4.

        [3]毛德兵,蘭航,徐剛.我國薄煤層綜合機(jī)械化開采技術(shù)現(xiàn)狀及其新進(jìn)展[J].煤礦開采,2011(3):11-14.

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