近距離煤層合采技術應用

朱國平

(山西焦煤西山煤電集團公司屯蘭礦)

近距離煤層合采技術應用

朱國平①

(山西焦煤西山煤電集團公司屯蘭礦)

屯蘭礦2#、3#煤層結構為3.27(0.65)0.67,煤質相似,且屬近距離煤層。在投產初期,僅回采2#主采煤層,距其較近距離的下部3#煤層隨之丟棄,通過選用合適的采煤設備,實現了2#、3#煤層的合采,降低了成本,提高了資源回收率。

近距離;煤層;合采技術;應用;效益

山西焦煤西山煤電集團公司屯蘭礦為核定年生產能力500萬t的現代化礦井,1997年10月31日試生產,井田面積73.3 km2,工業儲量10.28億t,可采儲量6.3億t。以焦煤為主,肥煤、瘦煤、貧煤次之,焦煤占60%,肥煤占20%,為世界稀缺資源,具有低灰,低硫、低磷,黏結性強,結焦性好等優點,是冶金、電力、化工等行業理想的原材料,產品銷往國內外市場。屯蘭礦上組煤主采煤層為2#煤,平均厚度3.27 m,基本為中厚煤層,結構穩定,全區可采。頂板以砂質泥巖和泥巖為主,次為細砂巖及炭質泥巖;底板以炭質泥巖為主,次為砂質泥巖。原煤灰分7.68%～34.38%,以中灰為主,洗煤多低于10%。原煤硫分0.30%～2.40%,多低于1%,以低硫占絕對優勢,洗煤硫分多低于0.5%。磷含量一般小于0.01%,為優質焦煤。

3#煤分布在2#煤下,與2#煤層平均間距為0.65 m,平均厚度0.67 m,為薄煤層,單獨回采難度較大。但3#煤大多結構簡單,賦存較為穩定,頂板為炭質泥巖;底板以砂質泥巖為主。原煤灰分10.02%～43.65%,以高灰為主,原煤硫分0.37%～3.73%,以低硫為主,洗煤硫分基本低于1%,為優質焦煤。

2#、3#煤層結構為3.27(0.65)0.67,總厚度4.59 m,適于合采。屯蘭礦從2004年開始全部實現了2#、3#煤層合采,共合采2#、3#煤1 580萬t。

1 巷道掘進

根據煤層頂底板巖性特征,本著便于掘進、支護,利于回采超前支護的原則,巷道均沿2#煤頂、底板掘進,高度3.3 m,矩形斷面。頂板采用“錨桿+鋼筋托架+金屬網+錨索”的聯合支護形式,兩幫采用“錨桿+鋼筋托架+金屬網”的聯合支護形式。

2 回采工藝

工藝流程跟普通綜采基本相同,采用傾斜長壁后退式一次采全高全部垮落法綜合機械化采煤方法。

回采工藝為:采煤機割煤、裝煤→可彎曲刮板機運煤→移架→推移運輸機。

3 主要配套設備

采煤機的最大采高及液壓支架的最大支撐高度應在4.6 m以上,并根據有關要求留有適當余量,故最后確定配套設備為:

采煤機MGTY-500/1200-3.3D采高范圍: 2.2～4.5 m;

液壓支架ZY8000-25/50支撐高度:2.5～5.0 m;

端頭支架ZT8000-20/42支撐高度:2.0～4.2 m;

刮板運輸機SGZ-900/1050運輸能力: 2 000 t/h;

轉載機SZZ-900/315運輸能力:2 200 t/h;

破碎機PCM-200破碎能力:2 200 t/h;

膠帶輸送機DSJ120/180/3×315運輸能力: 1 800 t/h。

4 初采臥底

工作面切眼高度為3.5 m,而工作面采高為4.5 m,要達到設計采高,運輸機、支架必須同時下臥1 m。如果每個循環的臥底量大,支架推移框架與水平角度過大,勢必造成水平方向的推移力減小,從而導致支架推移困難。如果臥底量小,則會影響到工作面的產量。考慮到煤層傾角(5°)以及采煤機適應煤層傾角(0～16°),決定以10°的坡度向下回采。由此確定臥底量:

N=sin10°×0.8=0.13 m,取0.1 m。

實踐證明,當每循環向下臥底0.1 m,當工作面推進8 m時,工作面恰好跟3#煤底板回采。

5 收尾工藝

1)收尾工藝的影響因素。

a)工作面支架外形尺寸,需要擴循環4 m,插梁的長度必須不小于5 m,上、抽插梁難度大,施工困難。b)長圓木直徑大,影響收尾工作面的高度。c)抽兩次插梁后,支架反復作用于圓木,導致圓木破壞變形嚴重,降低了支護強度。d)“錨索+鋼筋托架”聯合支護是主動支護,能有效控制頂板,勞動強度小。為保證收尾撤架工作的安全,進行工作面擴循環時,采用工字鋼代替圓木做插梁,擴第一刀后在距支架梁端0.5 m處打設d15.4 mm×6 300 mm的錨索與順面鋼筋托架,間距3.5 m,整個工作面打設3排錨索,排距1 m。擴循環完畢后,在工字鋼梁頭打設單體支柱代替丫嘴貼幫柱。

2)收尾新工藝的優點。降低了抽、上長圓木的勞動強度,保證了支架回撤期間的安全,節省了工作面收尾期間費用。由于工字鋼梁與液壓單體可以回收復用,而圓木則在撤支架的過程中損壞變形不能回收復用,部分折損的圓木因不能回收增加了采空區管理難度。新工藝的采用不但節約了資金,更保證了收尾、撤架以及更長遠期間內的安全,所以新工藝優于傳統工藝。

由于采高增大,容易造成支架倒架,一方面,穩定刮板運輸機,不上下竄動;另一方面,采用支架側護板進行調架,保證支架的穩定性。

6 2#、3#煤層合采的效益

1)提高了工時利用,降低了工人的勞動強度。通過2#、3#煤合采,使液壓支架始終處于3#煤底板砂質泥巖之上,避免單獨回采2#煤移架過程中將底板推起,增加移架阻力,人工清理架前浮矸工作,提高了工時利用,降低了工人的勞動強度。

2)提高單產水平與資源回收率,延長礦井服務年限。就目前國內外采煤工藝和技術,還沒有一套單獨回采3#煤的成功經驗,一般在采完2#煤后,3#煤隨之丟棄,造成了資源的極大浪費。通過2#、3#煤合采,使不可采的3#煤得以回采,極大地提高了資源回收率。按3#煤占2#煤1/5計算,2#、3#煤合采比單采2#煤循環產量提高了20%,工作面單產水平提高,工作面儲量也增加了20%,在同樣年產量的情況下,可延長礦井服務年限。

3)降低礦井成本費用投入,緩解礦井采掘銜接緊張的局面。通過2#、3#煤合采,在沒有多掘巷道的情況下,便可多采出1/5的煤量。

大儲量工作面的設計與回采,既保證了回采煤量可采期,又可以減少回采巷道的掘進工程量,避免了回采工作面搬家倒面等因素給礦井正常生產帶來的影響,緩解了礦井銜接緊張的局面。

4)經濟效益。屯蘭礦從2005年實現2#、3#煤合采以來,每年2#、3#煤合采煤量在300～360萬t,按3#煤占2#煤1/5計算,每年通過合采技術可采出3#煤50～60萬t。按300元/t計算,其經濟效益為1.5～1.8億元。

5)為類似礦井近距離煤層合采提供了經驗。

[1] 徐永祈.采礦學[M].徐州:中國礦業大學出版社,2003:13-14.

[2] 戴紹城.高產高效綜合機械化采煤技術與裝備[M].北京:煤炭工業出版社,1997:10-13.

[3] 陳炎光,徐永祈.中國采煤方法[M].徐州:中國礦業大學出版社,1991:3-4.

[4] 馮昌榮.煤礦礦井采礦設計手冊[M].北京:煤炭工業出版社,1984:2-5.

[5] 岑傳鴻.采場頂板控制與檢測技術[M].徐州:中國礦業大學出版社,1998:16-18.

[6] 東兆星,吳士良.井巷工程[M].徐州:中國礦業大學出版社,2004:43-47.

[7] 杜計平.特殊開采方法[J].中國礦業大學出版社,2002:66-68.

Fully Mechanized Coal Mining Face Power Supply System

Cao Shun-ting

With the fully mechanized coal mining face large scale,more widely used high-power induction motors,equipment start its impact on power has become more evident,affect the quality of the electricity grid.Introduces the new power supply system of 241103 face in Xiliu mine,electrical equipment selection and installation process,were used to soft start technology,improve power supply voltage,frequency control and other methods to solve this problem,in actual use reached a expected results,ensure power supply reliability and normal operation of equipment,meet production needs.

Fully mechanized coal mining face;Power supply system desigin;Electrical equipment; Frequency Control;Problem;Method;Effect

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1672-0652(2010)04-0011-02

2010-02-22

朱國平 男 1974年出生 2006年畢業于山西省煤炭干部管理學院 助理工程師 古交 030206