关于薄煤层开采的现行经验及其发展问题的探索.pdf

1 78 专 钱晨 斜l技 2 0 0 9 年 第2 期 关于薄煤层开采的现行经验及 其发展 问题 的探索 敬毅 ， 邱亮亮， 刘宁宁 中国矿业 大学 矿 业工程 学院， 江 苏 徐 州2 2 1 0 0 8 摘要本文重 点阐述 了薄煤层开采的有效方法和 实行 条件 ， 并对 薄煤层开采提 出新的发展方向。螺旋采煤法是一种 新型 的无人工作面采煤 方法， 可将煤层可采厚度由0 ． 6． ．0 ． 8 m下延到0 ． 4 m， 对开采松软煤层有极高的推广应用价值。 关键词 薄煤层 薄煤层螺旋钻采煤法地下煤 气化 中图分类号 T 1 2 3 ． 2 5 1 文献标识 码c On t h e t h i n s e 锄mi I l i n g o f t h e e x i s t i n g e x p e r i e n c e a n d t o e x p l o d e v e l o p me n t J i n g y i ， Q i uⅡa I 1 g l i a I I g ， “u N i n g n i n g Ab s t r a c t T h i s a r ti c l ef o c u s e s O nt h et h i n c o d m i n i n g a n d e ff e c ti v e w a yt oi mp l e r t t h e c o n d i ti o n s a n dt h in 8 e a n l mi n i n g a n e w d i r e c t i o n ． Ke y wo r d s n Au g e r mi n i n g Un d e r g r o u n d c o a l g a s i f i c a ti o n 我国煤炭储量大且赋存多样化， 全国9 7 个统配局 矿 ， 现 国有 重 点煤 矿 中 ， 有 7 7 个 局赋 存 7 6 5个 薄煤 层 ， 保有工业储量 9 8 ． 3 亿 t ， 薄煤层可采储量约占总可 采储 量 的 1 9 ％， 而产量 只 占总产量 的 1 0 ． 4 ％， 远 远低 于储量所 占的比例， 并且产量的比重还有进一步下降 的趋 势。因此必须合理利用薄煤层资源、 提高回采 率。 1 薄煤层 开采的现行经验 1 ． 1 现行 薄煤层开采 的采煤 方法 在现有 技术条件下 ， 煤厚 l m左 右的煤层 可用 的采 煤方法有 1 传统的长壁炮采 ； 2 单体液压支柱高档 普采 ； 3 薄煤层螺旋钻 ； 4 综合机械 化采煤法 。本 文 重点 阐述第 3 、 4 种方法 。 1 ． 1 ． 1 薄煤 层螺旋钻采 煤法 螺旋采煤法是一种新型的无人工作面采煤方法， 可将煤层可采厚度 由 0 ． 6 0 ． 8 m下延到 0 ． 4 m， 对 开采松软煤层有极高的推广应用价值。它是一种开采 缓倾斜薄煤层的新型采煤方法 ， 广泛应用于开采围岩 较稳定的薄煤层和极薄煤层 ， 并且可以用来开采边角 煤 、 三下压煤 和 回收各 种煤 柱 。螺旋 钻采煤 法 与薄煤 层高档普采及综采比较有以下优点 1 投资少。螺旋钻采煤法比薄煤层高档普采及 综采 投资降低 6 0 ％。 2 安 全。螺 旋钻 采煤 法 的人 员 和机组设 备 全部 在工作巷内， 人员在宽敞、 支护良好的巷道内就可将煤 采出， 安全状况比薄煤层综采或高档普采好得多。 3 工效高。薄煤层综采或高档普采， 直接工效一 般在 1 ． 5 3 t ／ 工， 而螺旋钻采煤法直接工效达 l 2 1 4 t ／工 。 4 开采释放层的速度和效果方面， 采用螺旋钻采 *收稿 日期 2 0 0 80 0 0 o ‘ 作者简介 敬毅 ， 1 9 8 7一 男 ， 四川省南充人 ， 系 中国矿业 大学矿业 工程学 院采 矿工 程专业 o 6级本科 生。 煤法， 煤的可采范围达总面积的9 5 ％以上， 不仅可以多 出煤 ， 更可以充分释放煤 瓦斯 。 1 ． 1 ． 2 综合机械 化采煤 法 综合机械化开采薄煤层， 我国曾进行了多次试验。 如淮南李咀孜煤矿从 7 0 年代初 到 8 O 初在 薄煤层 中进 行多次综采试验 。先后研制试用了不同形式的机械化 支架 ， 如整 体移 动的弧形掩护支架 、 分节 自移弧形掩护 支架 、 单柱和双柱掩护式液压支架， 落煤都是用滚筒采 煤机。工作面采用走向长壁式布置， 但试验工作面长 度都 比较短 。 近些年来 ， 北京大台煤矿、 南桐鱼田堡煤矿、 攀枝 花太平矿也先后 在薄煤层 中试 验 了综合机械化 开采 。 实践证明， 该技术能显著降低工人劳动强度， 提高回采 功效 ， 有的达 3 4 t ／ 工 ； 在支架下工作 ， 安全可靠； 设备能 力大 ， 推进速度快 ， 是提高工作面单产的有效途径； 并 可提高采区回采率 达 9 0 ％ 和煤质。 1 ． 2 薄煤层开采 中的问题 1 机械化程度低。采煤工作面空间狭小， 工作条 件较差 ， 给设备设计制造 和井下移 动带来诸多 困难。 2 效率低。由于煤层厚度变化、 断层等地质构 造 ， 对薄煤层开采 影响较大 ， 生产 能力低 ， 一 般薄煤 层 单产只为中厚煤层的 1／ 3或更少。 3 投入产出比高。因为效率低 ， 掘进率高， 其开 采成本明显高于中厚煤层 ， 经济效益不如 中厚煤层 。 2 对薄煤层开采方法改进及发展方向的探索 2 ． 1 提高开采机械性能 1 提高刨煤机刨硬煤 的能力。要从根本上提高 刨煤机刨硬煤的能力 ， 重要的就是要增加刨煤机的装 机功率 ， 以提高刨头的破煤能力； 另外还要进一步提高 部分元部件的可靠性， 例如提高圆环链和接链环的强 度和使用寿命 ， 增加刨刀的耐磨性以及刀体与硬质合 金 的联结强度等 。 2 0 0 9 年 第2 期 参堪晨 舛l技 1 7 9 2 提高刨头凋向装置的灵敏度。刨煤机在推进 过程中会出现“飘刀”或“啃底”现象 ， 这就需要通过 操纵机构来控制刨头的前进方向， 目前 ， 国产拖钩刨煤 机是通过改变推进缸作用力点的位置来实现刨头的调 向 ， 这种机构 的刨头调 向效果较差 ； 而 滑行刨煤 机则通 常设置调向油缸， 当工作面采用普采或高档普采的工 作方式时， 这种刨头调向装置的灵敏度不高， 效果不明 显， 因而造成刨头推进过程中控制困难。 3 开展大工作阻力、 矮型掩护式液压支架的设计 开发。重点是大工作阻力条件下的顶梁 、 底座设计 ， 要 求强度高、 刚性好而厚度薄， 保证支架顶梁和底座既满 足大工作阻力的要求 ， 又要使它们尽量少占用空间。 2 ． 2 优化原有开采方法 发展新的采煤方法 1 优化原有采煤方法 。 针对可行的薄煤层采煤方法 ， 今后总的发展方向 ①薄煤层采煤设备要 向大功率、 小尺寸、 高强度、 大截 深 、 自动控制和高可靠性方向发展； ②大力发展薄煤层 综采。综采液压支架采用 电液控制技术， 实现按程序 自动操作， 同时实现与采煤机的联动控制， 实现薄煤层 工作面开采的自动化； ③采煤机要向多品种、 系列化、 统一规格化的方 向发展 ， 要向电牵引方式 发展 ， 并重视 发展正面截割的联动机组及工作面不常有人 的无人采 煤 机组 ， 实现落煤 、 装煤 、 运输 和支 护一体化 ； ④研究适 用于复杂地 质条件下 的机械设 备 ， 正确选用不 同机型 ， 实现高产 、 高效 。 2 发展煤炭地下气化开采技术 。 煤炭地下气化就是将地下的煤炭进行有控制的燃 烧 ， 通过对煤的热作用及化学作用而产生可燃气体的 过程。该过程集建井、 采煤、 地面气化三大工艺为一 体 ， 变传统的物理采煤为化学采煤， 因而具有安全性 好、 投资少、 效益高、 污染少等优点， 地下气化过程无需 在煤层中布置巷道及工作面， 目前技术条件下可以使 用较少的人员进入井下布置燃烧炉 ， 甚至可以采取无 井式燃烧炉贯通无需人员进入， 改善了工作环境， 提高 了生产效率。 3 结语 薄煤层开采一直是重要课题， 寻找一种适合 于薄 煤层开采的机械化采煤工艺 ， 在薄煤层中实现安全、 高 产高效， 一直是众望所盼之事。由山东科技大学和新 汶矿业集团合作完成的薄煤层螺旋钻无人工作面开采 技术已通过鉴定 ， 该技术首次在国内实现了 1 m以下 煤层螺旋钻无人工作面的开采， 而发展以煤炭地下气 化 为主的采煤新 途径则 是未来提高薄煤层开采效 率的 重要手段 。 参 考文献 [ 1 ] 钱鸣高， 王庆康 ． 采煤工艺学． 中国矿业大学出版社， 1 9 9 2 [ 2 ] 秦忠诚， 翟德元， 等． 近水平极薄煤层工作面开采装运系统的研究 [ J ] ． 煤矿设计 ， 1 9 9 8 ， 2 6 9 ． [ 3 ] 高相佐， 汤振清山东省煤炭资源现状及对策探讨 [ J ] ． 资源产业， 2 O O 4 ． 5 3 0 3 2 ． 上接第 1 7 7页 螺旋叶片 ， 使 出风 口新鲜空气形成漩 流吹出， 降低粉尘向外扩散速度， 排除大多数粉尘。 2 ． 4 机械 化喷浆作 业线及工 艺研 究 2 ． 4 ． 1 研制混凝土上料机 研制混凝 土上料 机 ， 实现 混凝 土搅 拌 及上料 机 械 化， 解决人工拌料、 上料时搅拌不均匀， 粉尘飞扬严重 等问题， 同时为下一步喷浆减少粉尘产生量和降低回 弹率奠定基础。操作时将水泥、 河沙等分别放入储料 仓 ， 经泄料 口进 入螺旋 上料 筒 ， 由螺旋上料筒 旋转搅拌 直接输送到喷浆机上料口。 2 ． 4 ． 2 降尘振 动全 封闭喷浆系统研究 本技术采用新型振动式喷浆机 ， 自动筛选大块颗 粒及胶接硬块， 并将其清除， 减少人工耙筛时间及频 率， 减少产尘源。 加工了全封闭式防尘罩， 使喷浆机漏气及振动产 生的粉尘封 闭在 防尘罩 内 ， 不致造成粉 尘飞扬 ， 在 防尘 罩下部设活动仓门， 清理喷浆机下部积尘时打开 ， 喷浆 时关闭。 2 ． 4 ． 3 喷浆枪头改造 改造喷浆枪头， 研制了环形进水闸门， 将现有的单 一 闸门进水改为环形进水， 使高压清水与混凝土搅拌 料充分混合 ， 减少干料喷出， 降低回弹率和喷浆粉尘产 生量 ， 起 到除尘 目的。 2 ． 5 大功率除尘风机选型及通风技术研究 引进大功率除尘风机， 替换现有的水射流除尘风 机 ， 在除尘风机 中安装大功率马达， 加大除尘风机直 径 ， 增加吸风口负压， 提高吸风量 ， 吸风口安装可调节 风筒， 能够根据现场工序调整吸风口不同位置， 最大限 度将高浓度粉尘空气通过 除尘风机快 速净化 。 2 ． 6 安装粉 尘浓度 监测装置 安装粉尘浓度 监测 装置 ， 并 且能 够与 动力 电实 现 闭锁， 运用技术手段控制造成防尘效果差的人为因素。 3 结论 经过采取上述措施， 爆破 1 5 m i n 后工作面粉尘浓 度降低了 8 0 ％以上 ； 喷浆粉尘浓度降低 7 0 ％以上 ； 耙 矸粉尘浓度降低 9 o ％以上 ； 耙装机后 回风流范围内总 粉尘浓度降低到 l O m rd m 3以下， 减少 了粉尘对煤矿工 人健康的危害， 降低了安全事故率。