我国煤层开采与刨煤机的应用.pdf

我国薄煤层开采与刨煤机的应用 王永祥 七台河矿业精煤集团公司 调度室, 黑龙江 七台河 154600 摘 要 阐述了我国薄煤层开采状况、 刨煤机采煤中存在的问题、 刨煤机技术的发展, 分析了刨煤机优缺点, 提出了 薄煤层开采应注意的问题。 关键词 薄煤层; 采煤; 刨煤机 中图分类号TD823 文献标识码 A 文章编号 1008- 8725200807- 0066- 02 Thin Coal Seam Mining and Plough s Application in Our Country WANG Yong- xiang Dispatching Office, Qitaihe Mining Industry Cleaned Coal Group Comp. , Qitaihe 154600, China AbstractThe condition of the thin coal seam mining , the existing problems in plough mining, and the plongh technology development are elaborated. The advantages and shortages of ploughs are analyzed. The attentive problems in the thin coal seam mining are proposed. Key words thin coal seam; coal mining; plough 0 概述 我国煤矿薄煤层资源储量 615 亿 t 煤厚 13 m , 占煤 矿煤炭总储量的 2042 , 采出量不足总储量的 1 0 , 其中 薄煤层占重点煤矿总储量的 176 。铁法矿区 15 m 以下 薄煤层储量 62亿 t, 约占总储量的 26 。大同煤矿集团主 链由卡栏和链条两部分组成, 防倒链的拉链捆在单体柱帽下 的钢体上, 卡栏上的手板锁夹在 型钢梁上。柱子倒后波及 范围控制在 0 2 m以内, 不仅有效地提高了整体支架的稳定 性, 而且防止了柱倒伤人事故的发生。 232 顶板来压不及时地段的管理 主要采用16 mm 2 m 的坑木配合 DZ22- 30 100 单体 液压支柱一梁三柱打正反抬棚加固棚子, 在放炮、 放顶和放 煤时, 在煤墙侧打一道抬棚, 支柱倾角以 65 80 为宜, 抬棚 梁对接, 个别不接顶处用木楔背紧, 单体柱初撑力不低于 55 kN, 通过打正反抬棚, 不仅有效保证了支架的整体和稳定性, 而且防止放炮崩倒支柱、 来压压分棚子和放煤时支架向老塘 送的难题。 24 煤壁及放炮的管理 241 采取煤壁注水控制顶板 对于复合顶板, 回采时的顶板管理极为困难, 很容易造 成煤壁片帮和脱耳, 危及安全生产。为此该采面采用煤壁短 钻孔动压注水的方法, 促使煤体湿润稳定, 注水采用上仰单 排孔注水方法, 在煤壁距顶梁 04 07m, 间距 3 6 m, 眼深 不低于 3m, 距眼底 15 m, 注水孔与煤层夹角 0 45 之间, 保 证梁头以上 1 5 m煤体充分湿润。打眼用 ZQS- 50 16 型风 钻, 打眼钻头直径为 42 mm, 封孔采用42 mm 1 600 mm 膨 胀式封孔器封孔。注水压力在 4 MPa 左右, 注水时间以煤壁 挂汗、 梁头滴水、 相邻注水孔出水为宜, 大约在 8 15 min。上 下副巷靠煤壁侧顶部布置注水孔, 孔深不低于 3 m, 孔间距 3 6 m, 距底 15 m, 其上仰角在 25 45 之间。 242 采面放炮控制 坚持放掐口炮, 严格控制放炮和装药量, 放炮后及时移 梁护顶, 顶板用荆芭、 椽子打紧背牢, 减少控顶时间。支架顶 部煤体破碎时, 禁止放高炮, 应先掏梁窝移梁护好顶再放底 炮, 刷帮站上煤墙柱, 并及时用荆芭、 椽子避帮。若顶煤特别 破碎时, 应停止放炮, 采用手镐落煤。 3 瓦斯管理 31 上下尾巷的管理 加强上下尾巷的管理, 及时回收上下尾巷, 并用编织袋 装煤后将上隅角垛严实成斜三角形, 消除瓦斯积聚空间。工 作面上隅角打一道风障, 风障与切巷煤壁成 45 , 上接顶梁下 至底板, 风障距切巷煤壁 05 m, 风障距隅角老塘帮 0 5 m, 确 保上隅角瓦斯不超限。 32 合理调整生产工序 严格以风定产原则, 采取多轮次间隔多循环小流量均匀 放煤, 每口间隔距离不小于10 m, 同时放煤口个数不得超过2 个, 严禁一次放空。 33 超前释放瓦斯 根据循环进度, 在煤壁打超前密集瓦斯释放孔, 孔深不 低于 5 m, 间距不超过 1 m, 保证释放孔超前回采不少于 3 m。 4 结论 1 提高支柱初撑力及刚度, 不仅能防止推垮型冒顶, 而 且又不增加工序, 在工作面全过程都能起到作用。 2 防倒链、 防倒绳的应用, 有效地提高了整体支架的稳 定性, 防止了柱倒伤人事故的发生。 3 超前瓦斯释放孔实施, 解决了瓦斯制约生产的难题。 4在复合顶板条件下的炮采放顶煤工作面, 通过采取 以上有效措施, 采面安全性大大增强, 实现了高产高效。 收稿日期 2008- 01- 16; 修订日期 2008- 05- 04 作者简介 王永祥1969- , 男, 黑龙江拜泉人, 工程师, 1993年毕业于鸡西工学院采矿工程专业, 现在七台河矿业精煤集团公 司调度室从事技术工作。 第 27卷第 7 期 2008 年 7月 煤 炭 技 术 Coal Technology Vol27, No7 Jul,2008 采煤层的侏罗纪煤系薄煤层含量 6 亿 t, 采出率仅有 19 20 。七台河矿区煤田面积 1 115 km2, 远景储量 40 亿 t, 保 有储量 11 亿 t, 煤层平均厚度仅 086 m, 是全国煤层最薄的 矿区之一, 1991 年七煤集团公司在我国薄煤层开采中率先实 现千万吨年产量。永安煤业公司某煤矿开采的煤层厚度均 在 0 6 m以下, 现已回采到 03 m 左右的煤层, 联合布置掘半 煤岩巷道万吨掘进率 761 m。大同煤矿集团某矿 2003 年使 用国产薄煤层滚筒式 MG200/450- WD 采煤机, 最高日产量 为 6 766 t, 最高月产量为 160 309 t, 年产量 101 万t, 创国产薄 煤层同类型设备产量新纪录。阳泉矿务局某矿 1991 年试用 国产刨煤机BT26/2 75 型, 即达到了 32 795 t 的最高月产, 在另一工作面使用了第二台刨煤机, 最高日产量达到 2 290 t, 最高月产量达到 42万 t。 1 刨煤机应用情况 1. 1 刨煤机的发展 目前, 国外的刨煤机技术发展相当快, 随着计算机技术 在煤矿的推广使用, 传感技术、 自动监测与在线控制、 遥控和 集中控制等技术都得到了广泛采用。我国煤矿在 20 世纪 60 年代初期开始自行研制拖钩式刨煤机, 70 年代末期定型制 造, 80 90 年代, 我国制造的刨煤机, 在 30 多个煤矿使用。 我国的刨煤机技术与国外相比, 还有一定的差距。 1 部分元部件的可靠性低。大规格的矿用圆环链和接 链环的破断强度和疲劳寿命、 缓冲器的耐冲击次数、 刨刀的 耐磨性、 刀体与硬质合金的联结强度、 刨刀与刨刀座的连接 等, 这些元部件的寿命低, 可靠性不高, 直接影响到刨煤机的 正常运行。 2 过载保护装置落后。国产刨煤机的过载保护装置迄 今仍采用剪切销保护方式, 严重影响了刨煤机的开机率。 3 刨头调向装置的灵敏度不高。刨煤机在推进过程中 出现∀ 飘刀或∀ 啃底现象, 造成刨头推进过程中控制困难。 4刨头终端限位装置的可靠性不高, 使刨煤机工作面 的两端仍需人工控制停机。 12 刨煤机优点 刨煤机对工作面要求是定量推进、 锯齿型移架、 全自动 化无人操作。锯齿型布置是根据刨头位置和自身推移传感 器行程来决定是否移架。根据立柱压力和推移行程传感器 自动控制支架的降移升动作, 可联动平衡、 侧护, 可实现平衡 差动、 侧护板抬底等功能。 刨煤机刨煤和装煤效率高, 可随时推进实现连续采煤, 自动控制参数设定后, 无须操作者干预。在 1 m 厚的煤层 中, 产量已经达到 1 500 t/h。实现自动化和远程控制的刨煤 机不仅能达到高产, 而且也能最大限度地保证人身安全。由 于刨深小, 刨头运行速度快, 产生的粉尘和瓦斯量体积分数 低, 对安全有利。据测算, 当刨速为 042/s 时, 切削产生的粉 尘质量浓度只有 20 mg/m3, 而炮采时产生的粉尘质量浓度则 为100 mg/m3, 滚筒采煤机割煤产生的粉尘质量浓度为 600 900 mg/m3, 可大幅度降低瓦斯积聚, 改善工作面的条件。 刨煤机结构简单, 使用维护方便, 易掌握; 刨头无动力, 工作面不需随机铺设电缆水管等, 管理方便; 刨煤机由于浅 截深多循环, 静力落煤, 对顶板的振动小, 一次暴露的顶板面 积小, 有利于顶板的管理; 人员在工作面采空区侧作业, 不怕 片帮; 牵引刨链是封闭的, 有利于安全生产。 1. 3 刨煤机的缺点 刨煤机与滚筒采煤机相比有如下缺点 对地质条件的适 应性不如滚筒采煤机强, 刨头的高度不能随时调整, 遇顶底 板起伏要留顶或底板, 遇煤黏顶, 液压支架推进困难, 刨头不 能随时大量抬高挖底量, 遇底板起伏不平, 会造成∀ 飘刀 或 ∀ 啃底, 影响产量; 由于是静力落煤, 遇煤层夹矸或煤质太 硬, 生产率降低, 铸件单一化且形状复杂精度较高, 刨头制造 成本高, 自动化程度高, 要求操作者具备较高的知识水平。 14 我国薄煤层开采使用刨煤机存在的问题 随着制造厂加工设备的更新, 以及产品质量保证体系的 完善, 刨煤机的质量与国外同类产品之间的差距已大大缩 小。刨头终端限位装置、 过载保护装置等均已在国产刨煤机 上配备; 喷雾降尘系统也逐步开始采用自动喷雾装置; 电控 系统也在向国外的先进技术靠拢, 使得功能更多, 性能更完 善, 特别是随着可编程控制器在电控系统中的应用, 将使刨 煤机的控制系统达到一个新的水平。 刨煤方式是根据煤层的硬度、 煤层的可刨性、 刨深、 工作 面采高等因素来确定的。通常采用两种刨煤方式 即超载方 式和混合方式。 2 薄煤层开采应注意的问题 1 合理确定薄煤层开采工艺和配套选择原则。按照煤 层条件并借鉴薄煤层开采的成功经验, 考虑到煤矿高产高效 生产和建设的原则, 按照 15 m 煤层推荐采用刨煤机工艺, 15 2m 煤层推荐选用滚筒采煤机工艺。对滚筒采煤工艺 的薄煤层工作面长度选用 300 400 m, 煤机截深 086 11 m, 辅助运输采用无轨胶轮 车, 运输巷 高度 ∃18 m, 平均 22m, 巷道宽度 ∃5 55 m。薄煤层开采矿井配套一综三 连, 保证均衡生产年产量 300 600万 t 水平。 2对不同区域或矿井、 不同条件薄煤层开采进行系统 规划。制定不同煤层厚度回采工艺和设备选型, 包括高效掘 进和搬家倒面的工艺和装备, 特别要解决半煤岩巷快速掘进 和煤质分装分运或洗选加工问题。 3 研究适合我国薄煤层开采的回采工作面巷道掘进尺 寸和回采适合高度, 保证提高资源采出率和高产高效矿井薄 厚煤层配采均衡生产问题。分区域分时段, 本着先易后难原 则, 先解决 15 2 m 煤层滚筒工艺高产高效开采 300 600 万 t 水平, 煤机截深先采用 0. 86 m, 工作面长度选用 300 m, 逐步提高截深和加长工作面。 4 薄煤层地质条件变化大, 并且煤层相对较硬, 对刨煤 机能力有着不同的要求, 应规划刨煤机系统, 确定合理的主 要参数系列, 提高主要元部件的通用性和互换性。 参考文献 [1] 刘占胜, 等. 国内外刨煤机发展状况及前景展望[ J] . 煤矿机械, 2006, 10 1- 3. 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