大同两硬条件下大采高综采设备的选型及开采实践.pdf

第 2 4卷第 3期 2 0 0 4年 9月 山西煤炭 S HANXI C0AI ． Vo 1 ． 2 4 No ． 3 S e p． 2 0 0 4 文 章 编 号 1 6 7 2 5 0 5 0 2 0 0 4 0 3 0 0 4 2 0 3 大同两硬条件下大采高综采设备 的选型及开采实践 芦存喜， 符庆国， 刘元平 ， 苑学海 大 同煤矿 集 团公 司 四老 沟矿 ， 山西 大 同 0 4 8 2 0 5 摘 要 介 绍 四 老 沟 矿 大采 高 综 采 设 备 配 套 选 型 及 开 采 实 践 情 况 ， 并 从 配 套 角度 提 出相 关 建 议 ， 为 今 后 大 同两硬 大采 高设 备 选 型及 现 有 设 备 的 改造 提 供 借 鉴 。 关 键 词 大 采 高 ； 设 备 配 套 ； 开 采 实践 中 图 分 类 号 TD 4 2 1． 8 文 献 标 识 码 A 大同煤矿集团四老沟矿 4 0 4盘区 1 4号层 ， 其煤 层厚度 3 ． 5 m～8 ． 8 1T I ， 该盘区采用双翼布置， 走向 长 2 4 0 01 T I ， 倾斜长 1 8 0 4m～2 3 3 41T I ， 固定工业储量 3 0 8 4 ． 3万 t ， 可采储量 1 9 4 1 ． 5万 t 。为减少资源浪 费 ， 2 0 0 2年 1 0月， 大同煤矿集团公司投资 1 ． 1 亿元 为大采高配套综采设备 ， 经过工业性试验， 开采已获 成功 。 1 工作面地 质状况 工作面 1 4号层 4 0 4盘 区 8 4 0 4工作面 ， 走 向总 长 1 3 5 5 1T I ， 可采长度 1 3 0 0 1T I ， 工作面长度 1 8 1 ． 5 1T I ， 煤厚 3 ． 6 m～6 ． 5 1T I ， 均厚 4 ． 1 5 1T I ， 煤层倾向 1 。 ～4 。 ， 为近水平煤层。上覆 2号、 1 1 号层已开采 ， 其中 1 1 号层距 1 4号层 为 3 1 1 T I 。 2 工作 面设备 配套选型 2 ． 1 配套选 型原 则 四老沟矿大采高工作面设备选型， 遵循设备技 术先进、 性能可靠的原则 ， 并结合四老沟矿现有开采 技术装备情况 ， 对于关键设备及技术从国外引进 ， 其 它工作面设备配套 以国产为主， 使其成为大同煤矿 集团公司装备技术先进的现代化双高矿井。 2 ． 2采用技术 a ． 工作面供 电采用 3 3 0 0 V 电压 ， 用以降低 电 压损失， 提高供 电质量。 b ． 工作面采用综合 防尘技术， 采煤机采用内外 喷雾装置 ， 支架安装架间喷雾 ， 各转载点均安装洒水 喷雾设施 。 c ． 采煤机采用 电牵引技术。 d ． 安装的支架为国内第一套大吨位 、 适用于坚 硬顶板条件下开采 的 4柱支撑掩护式支架， 配备尤 络卡放压 自动记 录仪 。 e ． 工作面装备一氧化碳传感器 ， 瓦斯传感器 ， 用 以监测有害气体。 2 ． 3 工作面设备配套情况 工作面设备配套情况见表 1 。 表 1 四老沟矿大采高设备配套及运输配套情况 序号 名称 型号 功率 k w 数量 电压 、 ， 产地 1 采 煤机 S L _一5 0 0 1 8 1 5 1台 3 3 0 0 德 国 2 刮板输送机 S GZ 1 0 0 0 ／ 1 0 5 0 1 0 5 0 ／ 5 2 1 部 3 3 0 0 张家口 3 转载机 S Z Z 1 0 0 0 ／ 3 7 5 3 7 5 ／ 1 8 7 1 部 1 1 4 0 张家口 4 破 碎机 P CM2 5 0 1部 张 家 口 5 自移尾装置 Z Y 2 7 o 0 1 部 张家口 6 液压支架 Z Z 9 9 0 0 【 0 7 禁 北京／ 郑州 7 乳化 液泵 站 L I l4 【 J 】 ／ 3 1 ． 5 2 5 0 2台 1 1 4 0 无锡 8 喷 雾泵站 KP B 3 1 5 ／ 1 6 A 1 2 5 2台 1 1 4 0 无锡 顺 槽 S S J 1 2 0 0 ／ 3X 9 2X 2 5 0 2部 1 1 4 0 广东 胶带 输送 机 2 5 0 盘区 S S J 1 2 0 0 ／ 2X 2 部 1 1 4 0 广东 1 0 2 X 2 5 0 胶带输送机 2 5 0 1 1 主胶带输送机 D S K 1 0 7 0 4 X 2 5 0 3 部 1 1 4 0 唐山 3 开采实践 3 ． 1 开 采工艺 工作面采用端部斜切进刀双向割煤法， 受外围 收稿 日期 2 0 0 4 0 4 1 6 作者简介 芦存喜 1 9 7 5 一 ， 男 ， 助理工程师， 主要从事煤矿技术管理工作。 维普资讯 第 3 期 芦存喜等 大 同两硬条件下大采高综采设备的选型及开采实践 4 3 运输能力制约， 机组牵引速度控制到 3 m／ min ～5 m／ mi n 。沿牵引方 向， 前滚筒割顶煤 ， 后滚筒 割底 煤 ， 一次采全高 ， 采高平均 4 ． 3 IT I 。若采高低于 4 ． 8 m时， 见顶见底 开采 ； 大于 4 ． 8 IT I ， 留顶煤 开采。工 作面采用及时支护法， 拉移支架滞后采煤机 1 架～3 架顺序移架 ， 超前采煤机 5架 ～1 0架 开始收护帮 板。推移输送机滞后采煤机后滚筒 2 0 m以上距离。 3 ． 2 顶板管理 3 ． 2 ． 1超前 支护 掘巷期间 采用锚栓加锚索混合支护方式。开 采期间 用首尾支架的前探梁及护壁板升出支护机 头 、 机尾的三角区域 ， 配合 D Z 4 0型单体液压柱带 0 ． 6 m长工字钢作为金属顶梁 ， 维护端头及两巷超 前 3 0 m 区域 顶板 。 3 ． 2 ． 2顶板 活 动 规 律 大同四老沟矿 1 4号层为 I类硬煤， Ⅱ类中等稳 定顶板。开采实践中， 顶板活动规律如下。 a ． 伪顶板不稳定， 层理发育， 厚度为 0 ． 3 m， 来 压时机道顶板局部随采随落。 b ． 直接顶为 Ⅱ型 中等稳定顶板 ， 厚度 4 ． 4 8 m， 切顶线完全垮落。 c ． 老顶属 Ⅱ级， 来压明显 ， 初次垮落步距 5 4 ． 5 m； 周期来压步距 1 5 m--2 8 m， 平均 1 6 ． 5 m。 经过 8 4 0 2面、 8 4 0 4面开采 ， 顶板管理采用 自然 垮落和强制放顶技术 ， 效果 良好 。 3 ． 3 经 济技 术指标 开采工作面经济技术指标见表 2 。 表 2 开 采工 作 面经 济技 术指 标 工作面 8 4 0 2 8 4 0 4 采高／ m 4 ． 1 5 4 ． 3 走向长度／ m 8 9 0 1 3 5 5 循环产量／ t 8 0 0 8 3 0 最高 日产量／ t 1 2 6 5 0 1 4 5 0 0 最高月产量／ t 2 4 2 6 6 6 2 8 1 0 0 0 出勤人数／ 人 8 3 8 3 工效／ 【 t 工 ] 9 0 9 5 乳化液消耗／ 【 l g 万 t I 1 ] 8 5 8 5 油脂消耗／ 【 k g 万 t I 1 ] 3 2 3 2 截齿消耗／ [ 个 万 t I 1 ] 2 0 2 5 3 ． 4 开 采经济 效益 四老沟矿 1 4号层 4 0 4盘区若采用普通综采开 采 ， 平均煤层厚度 5 ． 1 m只能采至 3 ． 0 m～3 ． 5 m， 厚度损失 1 ． 5 m 以上 ， 损失达 2 9 ． 4％， 煤厚损失达 5 7 0万 t 原煤。因此采用 5 m厚煤层一次采全高 ， 对 于减少资源浪费实现高产高效有着不可估量的经济 效 益。 4改进 建 议 大采高综采设备经 4 0 4盘区 1 4号层 8 4 0 2面、 8 4 0 4面工业性实践 ， 该套设备与四老沟矿现有设备 配套获得成功。2 0 0 3年四老沟生产原煤 3 0 5万 t ， 其中大采高产煤 2 0 2万 t ， 达到当初预期设计配套效 果， 但从国内外配套选型及原煤生产情况看 ， 还存在 一 些需要 改进 的地方 。 4 ． 1 运输环节不 配套 依据 国内外综采设备配套型式 ， 由工作面到地 面 ， 运输能力一般要求大于采煤机最大生产能力的 1 0％～2 0％， 以便形成可靠 、 安全、 稳定的系统 ， 这 也是工作面高产高效的重要保证 。四老沟矿大采高 综采设备及外围设备运输能力见表 3 。 表 3 四老沟矿大采高综采设备及外围设备运输能力统计表 序号 名称 型号 运输能力／ t h 1 采煤机 S L5 0 0 视外围配套设备情况 2 刮板输送机 S G Z 1 0 0 0 ／ 1 0 5 0 2 0 0 0 3 转载机 S Z Z 1 0 0 0 ／ 3 7 5 2 5 0 0 4 破碎机 P C M 2 5 0 2 0 0 0 5 顺槽胶带输送机 S S J 1 2 0 0 ／ 3 2 5 0 2 0 0 0 6 盘区胶带输送机 S S J 1 2 0 0 ／ 22 5 0 2 0 0 0 7 主胶带输送机 D S K1 0 7 0 9 3 0 从 以上煤流系统运输环节看， 突出原因为主胶 带运输能力 9 3 0 t ／ h ， 远低于盘区胶带机运输能力 2 0 0 0 t ／ h 。从全年工作面设备运行时间统计看， 工 作面停机主要是满仓及外 围等因素影响， 特别是大 采高队 6月份最高月产 2 8万 t ， 该月因满仓及外围 设备运输能力的影响导致工作面停机时间占总停机 时间的 7 2 ． 6％， 因此有如下改进建议 4 ． 1 ． 1 提升 主胶 带运输能 力 参照国内兖州煤矿集团兴隆庄矿对煤流系统改 造经验并结合四老沟矿现有设备性能参数 ， 主胶带 为 1 0 7 0 强力胶带机， 全长 3 3 5 8 IT I ， 强力胶带机型号 为 G X 2 5 0 0 。考虑胶带运行多年及其强度， 特在胶 带输送机中间加驱动装置， 另通过对减速机增速改 造 ， 使原胶带机的带速 由2 ． 5 m／ s 变为 3 ． 1 5 m／ s ， 这 样主胶带机运输能力可达到 1 3 0 0 t ／ h 。 4 ． 1 ． 2 对主胶带 4 0 4煤仓及其给煤机进行改造 4 ． 1 ． 2 ． 1 4 0 4 煤仓及给煤机的参数 4 0 4 煤仓的参数 直径 6 m， 深度 5 4 m， 贮煤量 1 4 0 0 t 。给煤机的参数 双曲柄往复式给煤机 ， 型号 GMw 7 ， 产量 9 0 0 t ／ h。 4 ． 1 ． 2 ． 2 改造措施 将 4 0 4 煤仓由直径 6 m 加到直径 9 m， 使其贮 维普资讯 山西煤炭 第 2 4 卷 煤量达到 2 5 0 0 t 。该项 目由 2 0 0 4年 1 月 2 0日～2 月 2 0日实施。给煤机由GMW 7变为重型 Z G系列 往复式振动给煤机， 使其最大给煤量达到 1 3 0 0 t ／ h 。 通过对 4 0 4煤仓及给煤机的改造可减少满仓时间， 为 大采高提高开机率实现高产高效提供了可靠保障。 4 ． 1 ． 3经 济 效 益 通过对外 围运输系统的改造 ， 其运输能力可达 2 46 h7 0％ l 3 0 0 t ／ h1 6 3 8 0 t ／ d 开机率按 7 0％算 ， 大采高一年搬家 2次， 按 2 4 0 d计算 ， 这样 矿井 产量 可 达 到 3 9 3万 t ， 比原设 计 矿井 产量 多达 1 0 0万 t ， 具有可观的经济效益 。 4． 2 支 架、 刮板输送 机不配套 S G Z 1 0 0 0 ／ 1 0 5 0刮板输送 机 电缆底板 与 ZZ 9 9 0 0型液压支架的底座上端高差设计配套 为 5 0 mm， 拉架时易挤破电缆 、 水管等， 因此配套高差改 为不低于 1 0 0 mm余量， 对于防止事故 的发生有着 不可低估的作用。 5 结束语 作为大同煤矿集团公 司的重点工程 ， 四老沟矿 大采高综采设备的成功配套开采， 为大同煤矿集团 公司两硬条件下保护资源、 实现 高产高效开辟了一 条新路 ， 为今后其它矿井大采高设备选型及技术改 造的设备配套提供了借鉴。 Co m bi ne d M i ni ng Equ i pm e nt S e l e c t i o n f o r “ Two Ha r d’ ’ Thi c k S e a m a nd Th e M i ni ng Ex pe r i e nc e L U Cu n - x i ， F U Qi n g - g u o ， LI U Yu a n - p i n g ， Y UA N Xu e - h a i S i l a o g o u Mi n e ， Da t o n g C o a l G r o u p ， D a t o n g S h a n x i 0 4 8 2 0 5 ， C h i n a Ab s t r a c t Th e c o mb i n e d mi n i n g e q u i p me n t s e l e c t i o n f o r t h i c k s e a l T l a n d t h e r e l e v a n t mi n i n g e x p e r i e n c e i n S i l a o g o u c o a l mi n e i s i n t r o d u c e d， an d s o me c o n s t r u c t i v e a d v i c e s f r o m t h e v i e w t o p r o v i d e a r e f e r e n c e f o r s i mi l a r p r o j e c t s i s g i v e n Ke y wo r d s t h i c k s e a m ； equ i p me n t s e l e c t i o n 本文责任编辑刘大为 上接第 3 8页 Appl i c at i o n o f Hi g h g r a de Co nv e nt i o na l M i ni ng Te c h n i q u e Un d e r Co mp l i c a t e d Ge o l o g i c a l Co n d i t i o n s KANG W u p i n g X i y u Mi n e ， T a i y u a n S h a n x i 0 3 0 0 2 1 ， C h i n a Ab s t r a c t Th e s u c c e s s f u l e x p e r i e n c e s t o a p p l y h i g h g r a d e c o n v e n t i o n a l mi n i n g t e c h n i q u e u n d e r c o mp l i c a t e d g e o l o g i c a l c o n d i t i o n s i n Xi y u mi n e are i n t r od u c e d． Ke y wo r d s comp l i c a t e d g e o l o g i c a l c o n d i t i o n； h i g h g r a d e c o n v e n t i o n a l mi n i n g； wi n n i n g t e c h n i q u e ； a p p l i c a t i o n 本文责任编辑徐树 文 维普资讯