凉水井煤矿高产高效开采 设计及设备选型实践

所属栏目:矿业论文 发布日期:2020-01-17 10:01 热度:

   摘要:为实现中厚煤层工作面高产高效,针对凉水井煤层赋存条件,对开采方法、生产系统、劳动组织等情况进行统筹设计。工作面综采设备选用技术成熟、自动化水平较高、配套合理的产品。工业性试验表明,各项指标均达到要求,对中厚煤层高产高效工作面的生产实践具有较大的推广意义。

  关键词:高产高效;中厚煤层;开采设计;设备选型

凉水井煤矿高产高效开采 设计及设备选型实践

  1 采煤工艺设计

  根据 4-2 煤赋存特征及矿井生产能力,工作面设计采用长壁综合机械化一次采全高采煤工艺。工作面采取自东向西后退式回采方式,工作面倾斜长度为 315.25 m,采高为 3.26 m,每循环进度为 0.865 m。现已揭露的 4-2 煤层含水率为 4.53%,煤层原有自然水分均大于 4%,因此采煤工作面可不采取煤层注水的防尘措施[2]。

  1.1 循环作业工序

  工作面采、装、运、支、处五大工序为采煤机割煤、装煤、刮板输送机运煤、掩护式电控液压支架支护顶板、全部垮落法处理采空区。工序流程如图 1 所示。

  1.1.1 采煤机割煤 采煤机采用“右顺左逆”、“前顶后底”的滚筒转向和位置,端部斜切进刀不留三角煤,双向割煤的方式进行割煤,其中端头斜切进刀距离 D = 2L采 + L运弯 = 39 m。式中:L采 为采煤机机身长,取 L采 = 9 m;L运弯 为刮板输送机弯曲段长度,取 L运弯 = 21 m。计算得 D = 39 m。进刀距离取 40 m (约 23 架)。

  1.1.2 拉移液压支架 该工作面采用电液控制支架。根据生产条件不同,可采取 4 种移架方式:跟机自动化移架、手动邻架移架、手动本架移架及成组移架。正常情况下,工作面采用以手动邻架移架,成组推输送机和伸缩护帮板为主,手动本架操作为辅的方式拉移支架来完成支架移架工序。采煤机割煤后,滞后采煤机后滚筒 3~5 架 (约 5~9 m) 进行拉移液压支架,成组伸出支架护帮板,步距为 0.865 m,并超前采煤机前滚筒 3~5 架成组收回支架护帮板。其中伸出及收回护帮板为成组顺序式的作业方式,每组 10 架,组间为顺序式动作。

  1.2 工序质量要求

  生产中每个环节的质量都对高产高效的实现有着直接的影响,确保每道开采工艺的完成并达标十分重要。因此,需要对每道工序进行技术要求标定,如表 1 所列。

  2 劳动组织

  工作面采用“三八”制作业,两班生产,一班检修,每班作业 8 h。工作面每班由 1 名跟班队长、1 名班长、1 名验收员负责组织生产。其中,跟班队长负责安全工作,班长负责组织生产,验收员负责标准化验收工作,并配以相关工种操作人员若干名。工作面作业劳动组织如表 2 所列。

  3 设备选型及配套

  3.1 设备配置原则高产高效工作面综采设备的配置原则如下。 (1) 设备配套生产能力大于工作面设计生产能力。 (2) 设备运输能力大于设备生产能力。根据设备运输能力和落装煤能力依次为带式运输机>破碎机>转载机>刮板输送机>采煤机。 (3) 外围环节配套能力大于工作面配套生产能力。 (4) 液压支架支撑高度和工作阻力必须符合工作面要求,乳化液泵站额定压力必须满足液压支架初撑力,喷雾泵站压力与流量必须满足采煤机等冷却喷雾水用量. (5) 电气设备必须灵活可靠,满足各用电设备要求[3]。

  3.2 液压支架选型液压支架的选型主要包括 3 个方面:支架高度、初撑力和工作阻力。 3.2.1 支架高度的确定 液压支架的高度与开采工作面煤层厚度相适应,同时应考虑最小采高时顶板的预沉量和最大采高时留有适当的余量。根据凉水井矿 4-2 工作面条件,煤层厚度范围为 2.65~3.65 m,采煤高度为 2.7~3.2 m,确定选用支架高度范围为 2.0~4.0 m。 3.2.2 初撑力的计算 支架初撑力 P0 一般约为额定工作阻力 PE 的 70%,初撑力取值大可增加顶板稳定性,减少工作面顶板破碎度。根据凉水井煤矿地质条件,工作面上方顶板属于中等稳定层,选取初撑力为额定阻力的 80% 较为合适。

  3.3 采煤机选型凉水井矿于 2007 年时选用截割功率为 650 kW,总装机功率为 1 620 kW 的电牵引采煤机,采高范围为 2.5~4.5 m,满负荷运行产量可达 400 万 t/ a。因凉水井矿煤质较硬,该采煤机在运行时因截割与牵引过载,频繁保护,截割牵引速度最高只能达到约 8 m/ min,且整机的可靠性难以满足生产的需要,生产效率受到制约[4]。

  4 其他配套系统

  高产高效工作面的实现是一个系统性工程,除采煤工艺、劳动组织和设备合理选型外,还包括综采设备的自动化升级、主运输系统、供排水系统、供电系统、通信照明系统、安监系统和人员定位安全管理系统等[6-7]。凉水井煤矿在以上各环节都进行了大量的设计优化及应用研究,引进新设备、新技术及高效的管理机制,确保了凉水井矿高产高效工作面顺利达产。

  5 结语

  凉水井矿 4-2 煤工作面于 2015 年 1 月开始推进高产高效生产,截止目前,平均日产量为 20 585.6 t,平均月产量为 53.78 万 t,回采率达 95%,回采工效为 228.8 t/ 工。三机配套合理,配件消耗率维持在较低水平,工作面自动化水平处于国内领先水平。煤矿的高产高效产生良好的经济效益,对煤炭工业高效、安全和可持续发展具有重大意义。

  参 考 文 献

  [1] 张宝明,陈炎光,徐永圻.中国煤矿高产高效 [M].北京:煤炭工业出版社,2001:545-548.

  [2] 刘国庆.凉水井煤矿 3-1 煤主运输系统设计优化与应用研究 [J]. 煤炭科学技术,2015,43(增刊 1):110-113.

  《凉水井煤矿高产高效开采设计及设备选型实践》来源:《矿山机械》,作者:张奇功。

文章标题:凉水井煤矿高产高效开采 设计及设备选型实践

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