近距離煤層合采技術(shù)應(yīng)用

朱國(guó)平

(山西焦煤西山煤電集團(tuán)公司屯蘭礦)

近距離煤層合采技術(shù)應(yīng)用

朱國(guó)平①

(山西焦煤西山煤電集團(tuán)公司屯蘭礦)

屯蘭礦2#、3#煤層結(jié)構(gòu)為3.27(0.65)0.67,煤質(zhì)相似,且屬近距離煤層。在投產(chǎn)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(guò)選用合適的采煤設(shè)備,實(shí)現(xiàn)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(shù);應(yīng)用;效益

山西焦煤西山煤電集團(tuán)公司屯蘭礦為核定年生產(chǎn)能力500萬(wàn)t的現(xiàn)代化礦井,1997年10月31日試生產(chǎn),井田面積73.3 km2,工業(yè)儲(chǔ)量10.28億t,可采儲(chǔ)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(jié)性強(qiáng),結(jié)焦性好等優(yōu)點(diǎn),是冶金、電力、化工等行業(yè)理想的原材料,產(chǎn)品銷往國(guó)內(nèi)外市場(chǎng)。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(jié)構(gòu)穩(wěn)定,全區(qū)可采。頂板以砂質(zhì)泥巖和泥巖為主,次為細(xì)砂巖及炭質(zhì)泥巖;底板以炭質(zhì)泥巖為主,次為砂質(zhì)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(duì)優(yōu)勢(shì),洗煤硫分多低于0.5%。磷含量一般小于0.01%,為優(yōu)質(zhì)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(dú)回采難度較大。但3#煤大多結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,賦存較為穩(wěn)定,頂板為炭質(zhì)泥巖;底板以砂質(zhì)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?yàn)橹?洗煤硫分基本低于1%,為優(yōu)質(zhì)焦煤。

2#、3#煤層結(jié)構(gòu)為3.27(0.65)0.67,總厚度4.59 m,適于合采。屯蘭礦從2004年開(kāi)始全部實(shí)現(xiàn)了2#、3#煤層合采,共合采2#、3#煤1 580萬(wàn)t。

1 巷道掘進(jìn)

根據(jù)煤層頂?shù)装鍘r性特征,本著便于掘進(jìn)、支護(hù),利于回采超前支護(hù)的原則,巷道均沿2#煤頂、底板掘進(jìn),高度3.3 m,矩形斷面。頂板采用“錨桿+鋼筋托架+金屬網(wǎng)+錨索”的聯(lián)合支護(hù)形式,兩幫采用“錨桿+鋼筋托架+金屬網(wǎng)”的聯(lián)合支護(hù)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(zhǎng)壁后退式一次采全高全部垮落法綜合機(jī)械化采煤方法。

回采工藝為:采煤機(jī)割煤、裝煤→可彎曲刮板機(jī)運(yùn)煤→移架→推移運(yùn)輸機(jī)。

3 主要配套設(shè)備

采煤機(jī)的最大采高及液壓支架的最大支撐高度應(yīng)在4.6 m以上,并根據(jù)有關(guān)要求留有適當(dāng)余量,故最后確定配套設(shè)備為:

采煤機(jī)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(yùn)輸機(jī)SGZ-900/1050運(yùn)輸能力: 2 000 t/h;

轉(zhuǎn)載機(jī)SZZ-900/315運(yùn)輸能力:2 200 t/h;

破碎機(jī)PCM-200破碎能力:2 200 t/h;

膠帶輸送機(jī)DSJ120/180/3×315運(yùn)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(dá)到設(shè)計(jì)采高,運(yùn)輸機(jī)、支架必須同時(shí)下臥1 m。如果每個(gè)循環(huán)的臥底量大,支架推移框架與水平角度過(guò)大,勢(shì)必造成水平方向的推移力減小,從而導(dǎo)致支架推移困難。如果臥底量小,則會(huì)影響到工作面的產(chǎn)量?？紤]到煤層傾角(5°)以及采煤機(jī)適應(yīng)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(shí)踐證明,當(dāng)每循環(huán)向下臥底0.1 m,當(dāng)工作面推進(jìn)8 m時(shí),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(kuò)循環(huán)4 m,插梁的長(zhǎng)度必須不小于5 m,上、抽插梁難度大,施工困難。b)長(zhǎng)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(fù)作用于圓木,導(dǎo)致圓木破壞變形嚴(yán)重,降低了支護(hù)強(qiáng)度。d)“錨索+鋼筋托架”聯(lián)合支護(hù)是主動(dòng)支護(hù),能有效控制頂板,勞動(dòng)強(qiáng)度小。為保證收尾撤架工作的安全,進(jìn)行工作面擴(kuò)循環(huán)時(shí),采用工字鋼代替圓木做插梁,擴(kuò)第一刀后在距支架梁端0.5 m處打設(shè)d15.4 mm×6 300 mm的錨索與順面鋼筋托架,間距3.5 m,整個(gè)工作面打設(shè)3排錨索,排距1 m。擴(kuò)循環(huán)完畢后,在工字鋼梁頭打設(shè)單體支柱代替丫嘴貼幫柱。

2)收尾新工藝的優(yōu)點(diǎn)。降低了抽、上長(zhǎng)圓木的勞動(dòng)強(qiáng)度,保證了支架回撤期間的安全,節(jié)省了工作面收尾期間費(fèi)用。由于工字鋼梁與液壓?jiǎn)误w可以回收復(fù)用,而圓木則在撤支架的過(guò)程中損壞變形不能回收復(fù)用,部分折損的圓木因不能回收增加了采空區(qū)管理難度。新工藝的采用不但節(jié)約了資金,更保證了收尾、撤架以及更長(zhǎng)遠(yuǎn)期間內(nèi)的安全,所以新工藝優(yōu)于傳統(tǒng)工藝。

由于采高增大,容易造成支架倒架,一方面,穩(wěn)定刮板運(yùn)輸機(jī),不上下竄動(dòng);另一方面,采用支架側(cè)護(hù)板進(jìn)行調(diào)架,保證支架的穩(wěn)定性。

6 2#、3#煤層合采的效益

1)提高了工時(shí)利用,降低了工人的勞動(dòng)強(qiáng)度。通過(guò)2#、3#煤合采,使液壓支架始終處于3#煤底板砂質(zhì)泥巖之上,避免單獨(dú)回采2#煤移架過(guò)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(shí)利用,降低了工人的勞動(dòng)強(qiáng)度。

2)提高單產(chǎn)水平與資源回收率,延長(zhǎng)礦井服務(wù)年限。就目前國(guó)內(nèi)外采煤工藝和技術(shù),還沒(méi)有一套單獨(dú)回采3#煤的成功經(jīng)驗(yàn),一般在采完2#煤后,3#煤隨之丟棄,造成了資源的極大浪費(fèi)。通過(guò)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(jì)算,2#、3#煤合采比單采2#煤循環(huán)產(chǎn)量提高了20%,工作面單產(chǎn)水平提高,工作面儲(chǔ)量也增加了20%,在同樣年產(chǎn)量的情況下,可延長(zhǎng)礦井服務(wù)年限。

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

大儲(chǔ)量工作面的設(shè)計(jì)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(jìn)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(chǎn)帶來(lái)的影響,緩解了礦井銜接緊張的局面。

4)經(jīng)濟(jì)效益。屯蘭礦從2005年實(shí)現(xiàn)2#、3#煤合采以來(lái),每年2#、3#煤合采煤量在300～360萬(wàn)t,按3#煤占2#煤1/5計(jì)算,每年通過(guò)合采技術(shù)可采出3#煤50～60萬(wàn)t。按300元/t計(jì)算,其經(jīng)濟(jì)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(jīng)驗(yàn)。

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Fully Mechanized Coal Mining Face Power Supply System

Cao Shun-ting

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1672-0652(2010)04-0011-02

2010-02-22

朱國(guó)平 男 1974年出生 2006年畢業(yè)于山西省煤炭干部管理學(xué)院 助理工程師 古交 030206