连续采煤机开采工艺在上湾矿井中的使用.pdf

2 O O 2 年第 4期 煤炭工程 煤炭工业邯郸设计研究院冯冠学 摘要本文介绍了旺格维利采煤法及连续运煤系统、 连续呆煤机在上湾矿井的成功运 用， 工作面实现了采、 掘、 运、 支等机电机械设备 的集约化生产， 创造了一套连续采煤机月产 1 2 ． 8万 t 的纪录。 关键词连续采煤机连续运煤系统 旺格维利采煤法行走支架 中图分类号T 1 8 2 3 ． 5 ’ 文献标识码A 1 概况 上湾矿位于 内蒙古 自治区 、 蒙陕接壤处的神府 东胜 煤 田、 补连 勘探 区的最 南端。设 计 生产 能力 3 1 2 0万 t ／ a ， 可采储量 3 9 1 9 8万 t ， 服务年限 9 3 ， 8 a 。受 煤炭市场的影响 ， 自 l 9 9 5年起一直 处于停缓 建状 态 。停缓建之前， 井下 已完成大部分开拓巷道和准 备巷道 地面建筑也完成近 9 0 ％。随着煤炭市场的 好转 ， 为满足国际煤炭市场需求 ， 神华 集团在 1 9 9 9 年 7月 ， 根据上湾矿的煤质情况 ， 决定先期开发上湾 矿的东翼盘区， 使其成为优质煤出口基地 。 全矿井在籍人数 2 7 0人， 配备先进的连采 设备 和连续运煤系统 ， 采用旺格维利采煤法 ， 成功的实现 了采 、 掘、 运机械设备的机电一体化 ， 获得了高产 、 高 效 、 集约化生产。2 0 O O年 7月上湾矿出 口煤基地投 产 ， 先期投入的两套连采设备均布置在东翼盘 区的 2 - 2 煤 I区中， 配备有连续运煤系统的连采一 队边掘 进 、 边 回采 ， 配有运煤车 的连采二 队专门掘进 ， 为连 采一 队下一步接续作准备工作 。2 0 0 1 年 2月 1 9日 连采一队创最高班产 2 8 5 0 t 水平， 5月 6日创最高 日 产 6 6 2 4 t 。今年 3月份 ， 全矿完成生产原煤 1 8 ． 6万 t g 4月份生产原煤 1 9 ． 8万 t ， 其中连采一队完成 1 2 ． 8 万 t ， 创旺格维利连采采煤 队月产最新纪录， 直接工 效达 2 0 3 ． 2 V 工 ； 4月 2 0 E l ， 全矿 日产原煤 1 0 2 2 0 t ， 创 两套连采 日产新纪录。 2 巷道布置及采煤方法 2 ． 1 盘 区条件 东翼盘区位于 上湾井 田 2 煤 大巷以东 ， 矿区 环形公路 以西， 盘区走向长 6 ． 5 k m， 倾斜宽 1 ． 6 k m， 盘 区面 积 1 0 ． 4 k in 2 。 盘区内主要可采煤层为 2 和 3 煤层。 台 8 t 蓄电池机车组成 。每一调度循 环由一列矸石 车组成。每一列车调度循环时间为 1 3 ． 5 ra i n 。详见 附图 混合井井底车场矸石列车循环图表。 车场通过能力 A2 5 ． 2 N MG ／ 1 ． 1 5 T 式中A 车场通过能力， 万 t ／ a ； N _每 一调度循 环 进入 井底 车场 矸 石车 数 。 列； M _ 一每列矸石车矿车数 ， 辆 ； D一每辆车的净载矸石重 ， t ； r _每一调度循环时间， m i n ； 1 ． 1 5 运输不均衡系数； 2 5 ． 2 为年运输工作时间和万 t 的换算系 数乘积 工作制度按 3 0 0 d ， 1 4 h计算 A 2 5 ． 2 1 2x1 71 ． 1 5 x1 3 ． 5 6 6 ． 2 万 t t a 矿井矸石系数为 l 5 ％ 富裕系数 6 6 ． 2 [ 3 O 0 9 0 x1 5 ％] 2 ． 1 7 结语 新集一矿混合并井底车场及硐室 已投入使用 5 年多了， 使用情况 良好 ， 车场工程实现 了投资少， 结 构合理 ， 取得较好的经济效益 。 责任鳊辑章新敏 维普资讯 煤炭工程 2 0 O 2年第 4期 2 煤 距 下 层 3 煤 2 7 ． 83 3 ． 4 2 m， 平 均 3 0 ． 3 8 m． 煤层厚度一般 为4 ． 8 37 ． 5 1 m， 平均 6 ． 5 3 m， 煤层含夹矸 0～3 ． 夹矸厚度平均 0 ． 1 8 m。煤层顶板 岩性为粉砂岩 、 细砂 岩 ， 底板为砂质泥岩和粘土岩。 该煤层构造简单 ， 层位稳定。在本区南部 ， 由于受到 强烈的冲刷与剥蚀 ， 致使该煤层 和上覆基岩遭到不 同程度的破坏， 代之为新生界松散层 ， 使煤层基岩厚 度仅为 3 4 0 m， 这为 2 。煤层的开采造成极大困难。 3 煤 全 区稳 定 可 采 ． 煤 层厚 度 一般 2 ． 5 8 3 ． 5 7 m。 平均 3 ． 0 4 m 。由于 2 与 3 煤分 别开采 ， 本 处不 再详述 。 矿井为低瓦斯 矿井； 煤尘有爆 炸危 险； 2 煤为 不易 自燃煤层， 3 煤为易 自燃煤层。水文地质条件 简单， 地下水是以孔隙为主、 风化裂隙为辅的孔隙一 裂隙水， 复杂程度为一类一型 。 2 ． 2 盘 区准备 经计算盘区工业储量为 1 1 0 1 6万 t ， 其 中 2 煤 7 2 4 2万 t 。 3 煤 3 7 7 4 万 t 。由于本区煤层埋藏很浅 ， 根据‘ 建筑物、 水体、 铁路及主要巷道煤柱留设与压 煤开采规程 规定． 2 - 2 煤、 3 煤分别按开采 4 5 m和 全厚考虑， 顶板按全部垮落法管理， 计算出的 2 - 2 煤 和 3 煤的防水煤岩柱高度分别为 5 6 ． 3 m和 4 7 ． 3 m。 如果依此确定 2 煤和 3 煤 的开采界 限， 2 。煤仅 有五分之一可采 ； 3 煤仅有三分 之二可采 ， 盘 区煤 炭损失过大。因此设计采用“ 旺格维利” 采煤法。依 此采煤法计算出的2 煤 3 煤防水煤岩柱高度分 别为 4 0 m和 3 5 m。这样 2 煤可采面积达二分之一； 3 煤全区可采。 减去其它煤柱损失， 计算出2 及 3 联合盘区 可采储 量为 3 8 4 8万 t ， 如盘 区产 量按 3 0 0万 t ， a 计 算， 则服务年限为 9 ． 1 a 。 由于东翼盘区紧邻矿井大巷 ， 因此盘区准备巷 道全部利用 已有的井筒 、 井底车场、 胶带运输大巷 、 辅助运输大巷以及回风大巷。 2 ． 3 盘区巷道布置 先采 2 。煤 ， 2 煤的盘区准备巷道 垂直大巷布 置， 为方便连续采煤机掘进和多出煤 ， 共布置三条巷 道， 其中两条作 为辅运巷， 一条作 为胶带机运煤巷。 分别以平巷和斜巷与辅运 大巷 、 胶运大巷连通。工 作面布置两条顺槽 ， 长度为 1 C O O m， 一条作辅助运输 巷道 ， 另一条作胶带运输巷道 。在顺槽两懊 I 布置对 4 6 拉连采面 ， 长度 大约 7 0 m左右。胶 、 辅 运顺槽 问距 为 1 5 m， 辅运顺槽 宽度 为 5 m． 为方便 连续 运煤 系统 的运行和便于连采机进刀， 胶运顺槽 宽度 为 6 m． 联 巷及支巷宽度均为 5 ． 5 m， 支巷 间距 2 5 ． 5 m， 顺槽 、 联 巷及支巷 均采 用锚 杆 支护 ． 锚杆 规格 均为 1 6 1 6 0 0 n n n ， 问排距 1 1 0 0 x 1 2 ．O f b ri m。2 。煤盘区巷 道布 置见图 1 。 田 1 2 - 2 煤旺格堆利采煤着道布置 田 3 设备配备 3 ． 1 工作 面设 备配备 开采工艺是 先行掘巷 7 0 m， 巷宽 3 ． 3 m， 后退回 采刷宽至 5 ． 5 m， 一次回采长 1 l m。 2 1 0 3 L 工柞 面配备有 1台连续 采煤机 、 一套连 续运煤系统 、 1台锚杆机 、 1台铲车 、 2台行 液压 支 架 、 1 部胶带 输送机 。详见表 1 2 1 0 3 L连采 工作 面 主要生产设备技术参数表。 裹 1 2 1 0 3 L莲采工作面主要生产设备技术参敷裹 设 备名称 规格型号 戴t 主要 技术参羲 维普资讯 2 O O 2年第 4期 煤炭工程 3 ． 2 集中巷和 大巷设备配备 ①集 中巷胶带输送机 带宽 B1 0 0 0 m； 运 量 Q9 0 0 t ／ h ； 长 度 L 1 0 0 0 m； 带速 V3 ． 1 5 m ／ s ； 功率 2x l 6 0 k W ② 大巷胶带输送机 带宽 B1 0 0 0 m； 运 量 Q9 0 0 t ／ h ； 长 度 L l O 1 4 m； 带速 V3 ． 1 5 m ／ s ； 功率 21 6 0 k W 4 回采工艺 4 ． 1 掘进 与 回采 连采一队在 2 1 0 3工作面一边 自行 掘进准备 、 一 边进行前进式回采 。落煤 、 装 载、 运输 、 支护等工序 采用连续采煤机 、 连续运煤系统和锚杆机依次完成。 先将辅运顺槽 向前掘进， 然后再掘胶运顺槽 ， 当掘进 到支巷及联巷开 口位置时 ， 先掘进左翼支巷 ， 再掘进 联巷和右翼支巷 。联络巷 间隔 中对 中 2 5 ． 5 m。为 方便连续运煤机及 系统 的使用 ， 支巷与顺槽 由垂直 改为 6 角 ， 连续采煤机回采也 同样采用 6 0 角方向， 详见图 2 。 4 ． 2 顶板 管理 掘进巷道的顶板均采用锚杆支护。回采时 ， 支 巷内使用行走支架支护顶板 ， 随着连续采煤机的交 替进刀， 及时迈步前移， 采用全部垮落法处理采空区 顶板。为了防止采空 区的大面积垮落 ， 每 回采 7对 支巷就留设一个 1 5 m宽 的隔离煤柱， 以保 证人员和 设备的安全。 圈 2 2 1 0 3 L连采工作面旺格堆利 回采工艺 4 ． 3 连续运 煤 系统 上湾矿使用的连续运煤 系统 ， 是我国引进的第 一 套连续采煤机后配套连续运输设备 ， 由美国 L o n g a i r d o x公司生产。该系统 由 8个独立 的运输转载 单元 MB C和 P B C 和一条刚性结构胶带机尾 R F M 组成。8个独立单元分别为 4个移动式桥式运输机 M B C 和 4台跨骑式桥式运输机 P B c ， 搭接后的总 长度为 8 6 ． 3 m。其中第一台移动桥式运输机装有给 料破碎机 ， 直接转载或破碎连采机开采的煤炭 最后 一 台跨骑式桥式运输 机在 9 0 m长 的刚性结构胶带 机的机尾上搭接并滑移。 该系统具有如下优点 ①运输能力大， 连续生产 时间长， 可充分发挥连续采煤机 的能力， 月产可达 l 2 一l 5万 t ； ②设备爬 坡能力强 ， 对底板 比压小 ， 能 适应底板的各种变化； ③设备运输工艺可靠 ， 对底板 的破坏程度小 ； ④运行安全 ， 不易撒煤， 便于管理； ⑤ 运输成本低 ， 比运煤车可降低 0 ． 7 元左右； ⑥对连续 采煤机供电线路破坏性小。 其缺点主要是 ①价格较贵 1 7 8万元t 套 ， 初期 投人大； ②设备搬家倒面工艺较复杂 ； ③设备运行需 要较大的巷道断面， 对顶板的完整性要求较高。 5 几点建议 1 在条件适宜 的矿井中， 选用连采后配套设备 时， 应优先选用连续运煤系统 2 在不能采用全部垮落法采煤时， 可采用“ 旺 格维利” 采煤法 ， 以提高煤炭回收率 3 使用连续运煤系统， 可考虑将独立单元增加 至 l O台 ， 使其搭接后的总长度达到 1 0 8 m， 以延长回 采时间， 减少胶带机尾的移动次数 ， 进一步提高生产 效 率 4 使用行走支架配合旺格维利采煤法进行加 采 ， 如采用左右对拉方式 ， 宜在左右翼分别配置一对 行走支架 ， 以减少搬运支架时问 5 需要进一步探索顶板管理 ， 在 目前上湾矿的 地质条件下， 支护参数还可以进一步优化。 责任鳊辑章新敏 47 维普资讯