综采工作面提高块煤率技术的应用.pdf

第3 2 卷 2 0 1 2 年0 8 月 矿冶 工程 M I N I N GA N DM E T A L L U R G I C A LE N G I N E E R D q G V 0 1 ．3 2 A u g u s t2 0 1 2 综采工作面提高块煤率技术的应用① 吴松，谢晓光，刘芹 永煤集团顺和煤矿，河南商丘4 7 6 6 0 0 摘要在综采工作面采用深孔爆破技术进行松动爆破，协同双滚筒采煤机割煤，从而达到提高综采工作面块煤率的目的。并对 装煤、运煤、支护、处煤环节进行技术改进，取得了很好的效果，对于提高块煤率具有重要意义。 关键词综采工作面；块煤率；深孔松动爆破法 中图分类号T D 2 3 5文献标识码A文章编号0 2 5 3 6 0 9 9 2 0 1 2 0 8 0 5 0 1 0 3 我国东部矿区水文地质条件复杂，煤层裂隙发育， 煤质较软，块煤率较低。为了满足市场上对块煤的需 求，提高块煤率是必然的选择。在东部某矿具体地质 条件下，推广应用综采工作面提高块煤率的各项技术， 技术上可行，安全上可靠，解决了在生产中存在的块煤 率低和工作时粉尘大的问题，具有可观的经济效益和 良好的社会效益。 来不安全因素。根据理论计算数据结合现场试验表 明，单排眼布置炮眼，炮眼深度控制在1 ．3 ～1 ．8m ，炮 眼角度控制在1 0 。内，通过松动爆破，煤壁产生裂隙， 然后通过采煤机落煤，保证煤墙块状剥落，提高了块煤 率。当煤层硬度较小或煤壁片帮严重时，应适当控制 炮眼深度，向下的倾角一般不超过7 0 。 1 地质概况 煤壁中线厂 该矿区水文地质条件较为复杂，主采煤层为下二 叠统山西组中部的二煤层，煤层厚度0 6 ．3 5m ，平 均厚2 ．8 7m ，硬度系数， 0 ．9 2 。二煤层顶板以中细 砂岩及砂质泥岩为主，其中中砂岩约占5 5 ％，砂质泥 岩约占4 5 ％，井田中部1 7 ～3 1 线多为砂质泥岩，两端 以砂岩为主，局部顶板为岩浆岩。 2 提高块煤率技术 2 ．1 深孔松动爆破技术 在综采工作面，当煤炭硬度系数较大或者遇到大 断层时，在遵循“循序渐进，安全生产”的原则，确定安 全的情况下，选用放松动炮协同采煤机采煤，达到 1 1 2 的效果。针对综采工作面的具体条件，主要从 炮眼深度及角度、炸药单耗、起爆顺序及长度三方面改 变爆破参数，达到提高块煤率的效果。 2 ．1 ．1 炮眼深度及角度 炮眼深度及角度合理与否，直接关系到爆破效果 的好坏，炮眼深度过深，不但增加炸药的消耗，同时容 易造成爆破无进尺，增加劳动力损耗；炮眼深度过浅， 虽然减少了装药量，容易造成块煤破碎严重，同时也带 氡 糊。争1 图1 炮眼布置 2 ．1 ．2 炸药单耗 依据爆破漏斗形成的机理，在炮眼装药量适当，同 时要达到爆破后煤壁界面平整，漏斗体积最大的效果， 就应充分利用应力波的叠加作用，使炮眼间距与最小 抵抗线相近。现场试验结合理论计算表明当煤体为 中硬 厂 1 ～2 时，取单位装药量为2 0 0 3 0 0 ；当煤体 较软 厂 1 时，取单位装药量为1 0 0 ～2 0 0 ，可取得良 好的爆破效果。针对该矿采煤工作面的具体情况，结 合永夏矿区二煤层硬度测试结果，坚固系数为0 ．9 2 属于软煤，取单位装药量为1 0 0 ～1 5 0 ，同时为了改善 爆破效果，应采用小药卷装药，使爆破后的压碎圈半径 减小。 2 ．1 ．3 起爆顺序及长度 合理的起爆顺序应考虑防止爆破崩坏支架或设 ①收稿日期2 0 1 2 - 0 4 ．1 l 作者简介吴松 1 9 8 8 一 ，男，江苏徐州人，助理工程师，研究方向为矿建、采煤。 万方数据 矿冶工程 第3 2 卷 备。同时合理的起爆长度也影响着顶板的稳定及块煤 块度的完整性。根据试验情况，采用单排眼串联爆破， 顺序起爆，同时为确保综采工作面顶板的稳定性，确定 一次起爆的最大长度为1 5 2 0m ，有利于形成松动效 果。炮眼连线示意图见图2 。 图2 炮眼连线示意 2 ．2 改变滚筒参数⋯ 2 ．2 ．1 调整滚筒牵引速度 采煤机牵引速度决定滚筒的牵引速度，同时对滚 筒的破煤和装煤过程有很大的影响。如果牵引速度过 快，虽然可以增加切削截深，提高块煤率；但牵引速度 和滚筒转速过高，会降低装煤效果，同时也增加截割功 率，容易出现滚筒堵塞现象，损坏机械设备。如果牵引 速度过慢则截深较浅，块煤易破碎，块煤率降低，同时 产生大量煤尘，但是牵引速度慢可以增加滚筒的装煤 能力。该煤矿M G 2 0 0 ／5 0 0 型采煤机牵引速度在0 ～6 m ／m i n ，通过现场试验结果，采煤机速度为3m ／r a i n 时 割煤效果最好。 2 ．2 ．2 改变滚筒截齿配置类型 1 改变截齿的安装顺序。顺序式排列的截齿在 割煤时截齿是按先后顺序截割，截齿受力较大，切削厚 度较小，主要适用于硬质煤；交错式排列的截齿在进刀 方向上割煤时，两相邻截齿中长截齿超前半个切削厚 度工作，切削厚度达，截割条件好，截割的块度提高，适 用于脆性煤。经过理论分析和现场试验，交错式排列 截齿的滚筒割煤的块煤率高于顺序式排列截齿的滚筒 割煤的块煤率。 2 改变截齿的型号。煤矿上常用的割煤截齿为 加长U 9 2 型截齿。根据综采工作面的具体条件结合 现场试验，在煤层厚度变化稳定，顶底板条件较好时常 采用加长U 9 2 型截齿进行割煤，块煤效果明显。但当 遇到小断层或构造时常使用U 9 4 型截齿，并放松动炮 加以辅助。两种方式的协同使用，提高了割煤时落煤 的块煤率，取得了很好的经济效益。 3 由双向割煤改为单向割煤∽J 。在煤矿生产中， 为了提高产量取得效益，大都采用端部斜切进刀双向 割煤，但当采煤机从机头部位向机尾部位割煤时，由于 和刮板输送机的运动方向相反，大量块煤都堆积在采 煤机前端，互相挤压造成破碎，也容易造成滚筒堵塞。 为了减少堵塞现象，提高块煤率，可以采用从机尾向机 头单向割煤方式进行割煤。这样滚筒破煤大部分都落 在采煤机前进方向上的刮板输送机上并被其运走，从 而有效地防止了块煤的堆积和破碎。理论上，在综采 工作面采用单向割煤比双向割煤效率低，而且也是不 科学的。但是在现场，因为采煤机堵塞、设备损坏、拉 架、推溜等综合因素的影响，双向割煤的实际效率并没 有单向割煤的效率高。在该矿所有综采工作面全部采 用单向割煤的条件下，平均月产量仍保持在1 1 万吨以 上，这在年产量只有1 ．2M t 的矿井，已经是很不错的 成绩，同时块煤率有也很大的提高。 2 ．3 调整工作面伪斜角度1 在大采高采煤工作面，顶板管理最突出的问题就 是煤壁片帮严重，影响块煤完整性。为此在保证支架 初撑力的前提下，及时拉超前架护帮护顶。同时根据 煤层裂隙发育程度，及时调整工作面方向，使工作面下 出口超前上出口8 ～1 2m ，形成伪斜俯采，达到最佳效 果割煤运煤效果，提高块煤率。 2 ．4 加强运输环节管理，减少块煤损失H 1 煤炭在生产过程中各运输和转载环节也是影响块 煤率的一个重要因素。从采煤机破煤装入刮板输送机 开始，经过胶带运输平巷运输、胶带运输上山运输、胶 带运输大巷运输等多个环节以及这些运输设备之间的 转载之后，原煤才进入煤仓。在此期间，原煤要经多次 反复的碰撞、挤压、摩擦以及对特大块煤的二次破碎 等，大量块煤遭到破坏，特别是相当数量强度不太高的 块煤经过多个运输转载环节之后，几乎全部变成了末 煤，严重影响块煤率的提高，同时也产生大量煤尘。 减少运输转载过程中大块煤损失率，主要是控制 落煤高度，为此首先在煤炭运输的各转载点处加挡煤 皮子，减小煤块之间的相互撞击，减缓落煤速度，以降 低块煤的破碎率。其次采用螺旋式溜槽，通过其导向 作用，将煤炭人仓过程中的自由落体运动转变为螺旋 运动，降低煤流运行速度，减缓煤炭入仓过程中的相互 冲击，防止块煤破碎，减轻粒度损失，从而提高块煤率。 万方数据 2 0 1 2 年0 8 月吴松等综采工作面提高块煤率技术的应用 3 效果评价∞J 采用深孑L 松动爆破法协同采煤机破煤，增大了煤 体的破碎力度，同时减少煤体破碎块度，且较均匀。通 过采取调整滚筒牵引速度、改变滚筒截齿配置类型及 型号、改双向割煤为单向割煤、调整工作面倾斜角度和 加强运输环节的管理等方法，块煤率有较大幅度提高， 全矿块煤率由原来的9 ％提高到1 5 ％以上。 通过对该矿综采工作面进行现场试验，得出了在 综采工作面实行深孔松动爆破法协同采煤机破煤可行 性，起到了松动炮的效果，减少了采煤机割煤的困难程 度，另外通过对综采设备的优化改进，调整工作面倾斜 角度，加强对运输环节的煤质管理，达到了提高综采工 作面块煤率的目的，同时也取得了显著的经济效益和 社会效益。由此也说明此项技术在同等的地质条件 下，具有一定的推广价值。 参考文献 [ 1 ] 马正兰，杜长龙，刘送永．高块煤率采煤机变速截割的理论研究 [ J ] ．煤炭工程，2 0 0 9 1 2 9 1 9 2 ． [ 2 ]同修尊，丛子月．综采工作面提高块煤率的方法[ J ] ．中州煤炭， 2 0 0 4 3 5 3 - 5 5 ． [ 3 ] 周亚杰，张吉。李满学，等．提高块煤率的技术途径[ J ] ．煤矿 开采，2 0 0 1 1 2 9 3 1 ． [ 4 ] 刘玉秦，宋彦，张猛，等．螺旋溜槽在提高块煤率中的应用 [ J ] ．煤矿机械．2 0 1 1 3 1 8 0 1 8 2 ． [ 5 ] 杨世龙．全方位提高块煤率[ J ] ．煤矿开采，2 0 0 4 2 3 5 3 6 ． 万方数据