极薄煤层综合机械化开采可行性研究报告

山东滕州辰龙能源集团有限公司极薄煤层综合机械化开采可行性研究报告山东滕州辰龙能源集团有限公司二一二年九月十日目录第一章项目概述11项目的社会经济意义12项目主要用途及应用范围13项目创新点14项目技术水平第二章项目主要研究内容21项目主要研究内容第三章项目计划指标31项目总体目标32项目经济目标33项目技术指标34项目质量指标35项目阶段目标第四章本单位实施项目的优势及风险41实施项目的优势42实施项目的风险及应用前景43近三年科技项目获奖情况第五章项目经济和社会效益预测51项目经济和社会效益预测第六章结论和建议61结论和建议一、项目概述11项目社会经济意义我国是一个产煤大国，薄煤层可采储量为615亿T，约占煤层总可采储量的20，其产量仅占总产量的10左右。长期以来，由于薄煤层开采困难、效率低、成本高、工作环境差，薄煤层尤其是极薄煤层的开采问题一直未能很好的解决。近年来，随着厚及中厚煤层储量的减少和资源的日趋贫乏，薄及极薄煤层的开采已经引起国家安全生产技术相关部门的高度重视，国家重视极薄煤层机械化采煤技术及其装备的研究，鼓励支持进行薄煤层机械化开采科研项目。由于缺乏极薄煤层机械化开采的关键设备和技术,我国极薄煤层的开采始终处于比较落后的状态,严重阻碍了生产效率的进一步提高。对于薄煤层采煤机械化工艺及其配套设备的研究远低于中厚以上煤层的研究，我国开采技术水平不仅落后于世界先进水平，也落后于国内中厚以上煤层的机械化采煤技术水平，而对于厚度为06M以下的极薄煤层，在这方面国家几乎未展开大规模的系统研究，枣庄地区薄煤层煤炭资源丰富且分布广泛，可采储量约占总可采储量的30，长期以来由于技术难度大，区内大部分薄煤层工作面仍沿用打眼、放炮等原始的采煤方法，效率低下，同时存在严重的安全隐患。在过去多年里，多数矿井弃薄采厚，造成了数以万吨计的薄煤层资源损失，区内有的矿井已面临资源枯竭（除薄煤层外）、无煤可采的地步。就当前的资源情况看,发展薄煤层机械化开采对于开发利用煤炭资源,延长矿井开采年限、增加社会就业人数和实现高效开采都具有十分重要的意义。因此，如何探索试验薄及极薄煤层开采新工艺、新方法和新设备，实现极薄煤层综合机械化开采，最大限度地回收有限的煤炭资源，达到安全高效的目的，显得十分迫切,并且意义重大。12主要用途及应用范围极薄煤层综合机械化开采项目主要适用于近水平极薄煤层的综合机械化开采，延长矿井（特别是老矿井）服务年限，解放煤炭资源，增加社会就业率；同时该项目还对“三下”采煤具有借鉴意义。13项目主要创新点山东省内多数极薄煤层煤尘爆炸指数较高，瓦斯事故和顶板事故成为矿区矿井生产的主要安全隐患。由于开采煤层极薄，采煤工作面生产能力低下，致使极薄煤层矿井单产低，工效低，用人多，经济效益差，在高瓦斯极薄煤层矿井，虽然通过采取各种有效措施，在一定程度上可提高炮采工作面的单产水平，但是，炮采工作面瓦斯瞬时涌出量大、爆破后崩落的煤大量堵塞工作面空间，工作面有效通风断面减小，有效风量不足，形成了高瓦斯极薄煤层炮采工作面难以克服的矛盾稀释瓦斯所需风量大与采煤工作面空间狭小的矛盾。由此可以看出机械化开采是提高极薄煤层矿井开采效益的有效途径，是此类矿井生存和发展的关键。该项目从设备选型、矿井开拓、巷道布置、采煤工艺、矿井生产技术管理和职工技术培训诸方面研究，提出有效措施，为极薄煤层采煤机械化的开展提供有利条件。（1）改革矿井开拓部署，扩大采区几何尺寸，增大采区走向长。解决了工作面搬家频繁，设备利用率低的问题，工作面的能力得以发挥，提高了开采效益。（2）改革采区巷道布置。一是改革采区准备巷道布置方式，采区运输上山由布置在煤层中改为布置在煤层底板岩石中，溜煤上山采用斜、立巷混合布置，采区装车站由大巷式装车改为石门绕道式装车；二是改革采煤工作面布置方式，为充分发挥机械化采煤效能，尽可能采用对拉工作面布置方式，解决极薄煤层采煤工作面存在的单产低，效率低，万吨掘进率高问题，三是改革采煤工作面运输平巷布置方式，由沿煤层底板等线掘进改为沿巷道中线分段定向掘进，各段长度不低于一台输送机的安装长度；四是取消小阶段煤柱，真正形成无煤柱沿空留巷开采系统。（3）以机采工作面生产为中心，优化矿井生产系统。一是根据机采工作面连续作业的特点，矿井大巷运输与采区上（下）山运输间设置容量不低于100T的采区煤仓，从采煤工作面运输平巷到采区煤仓尽可能采用胶带输送机运输，取消矿车运输方式；二是进一步提高采区供电能力，完善安全保护装置，确保采区供电安全；三是根据高瓦斯极薄煤层采区瓦斯涌出特点，优化采煤工作面通风系统，加强采空区邻近层瓦斯抽放，防止采煤工作面瓦斯积聚。（4）以采煤机为核心，合理配备机采工作面工艺设备。一是根据极薄煤层采煤工作面跟机支柱劳动强度大的特点，合理确定采煤机截煤时的牵引速度及其生产能力，其中采煤机截煤时的牵引速度以1015M/MIN为宜；二是根据采煤机生产能力合理配备工作面刮板输送机。（5）加强采煤工作面机电设备使用维护管理，严格设备检修制度，建立与之配套的技术操作规程，尽可能减少采区机电设备事故。（6）加强矿井生产技术管理，建立以“岗位责任制”和“工程质量标准“为中心各项管理制度，严格按采煤工作面作业规程和正规循环作业制度组织生产14技术水平枣庄作为我国煤矿开采最早、极薄煤层赋存较大的典型地区之一，取得极薄煤层机械化开采技术的重大突破势在必行。集团公司充分发挥技术中心作用，本着“因地制宜、突出特点”的科研理念，同时借助山东科技大学平台，充分发挥校企合作作用，结合地区极薄煤层赋存情况，积极探索采高055米至075米的极薄煤层综合机械化开采，突破由于技术不成熟，很多呆滞压煤无法实现机械化开采的禁区和难点，为中小煤矿推进机械化开采积累宝贵经验，力求极薄煤层综合机械化开采技术达国内先进水平。二、项目主要研究内容极薄煤层机械化开采研究项目基于枣庄市乃至全省薄煤层资源不仅分布广泛，且煤质较好、储量比重大，煤炭资源日益紧缺、开采成本日益增高的现状，通过实际调研确定项目研究重点，根据煤层赋存情况，因地制宜地选择采煤机械，并采用合理的采煤方法的采煤及工艺，选一至两处工业性极薄煤层机械化开采试验试点提高极薄煤层采煤工作面单产水平，总结技术经验，力求待项目完成时达到高产、高效目的，总结先进经验在全省乃至全国范围内推行，进一步缓解薄煤层开采产量制约瓶颈，填补国内技术空白。同时通过技术和先进经验的推广进一步解放呆滞煤炭资源，延长矿井服务年限，增加就业人数，缓解社会就业压力，实现我国能源工业的可持续发展。三、项目计划指标31项目总体目标通过对极薄煤层综合机械化开采的调研、典型煤矿的工业性实践应用至推广，增加煤矿年原煤产量，提高煤质，降低工人劳动强度，增加工人工作环境安全系数，使矿井获得良好的经济效益和社会效益，实现现代化矿井的高产高效。同时积累薄煤层综合机械化开采经验，对全省乃至全国煤炭企业的可持续发展提供宝贵经验和借鉴参考的方式。32项目经济目标实现极薄煤层综合机械化开采可使矿井吨煤直接生产成本降低约80100元；平均工效提高到2535T/工，减少坑木消耗；同时增加块煤率，提高吨煤效益。33项目技术指标本项目适用于0609M的薄煤层，相比传统的炮采工艺，通过工业性试验力求单面单台钻机月产达到5800T，采煤工作面的回采率达到98以上，采区回采率达92以上；块煤率由原来的13提高到28左右，彻底解决传统采煤工艺不能开采的薄煤层、极薄煤层的有效利用难题。34项目质量指标极薄煤层综合机械化开采在回采过程中的破煤、装煤、运煤、支护、采空区处理等五大生产环节全部实现了机械化作业，综采的突出特点是使用自移式液压支架支护顶板，解决了支柱与回柱、放顶由人工操作的问题，实现了支护与采空区处理的全部机械化，从而使顶板事故大为减少，综合机械化开采减少了中间人力参与的环节，提高了劳动效率和安全系数。本项目涉及的深孔爆破技术解决近水平极薄煤层无人工作面开采的落煤问题，将工人从仅045M左右极其艰苦的工作环境中彻底解放出来，工人不进工作面作业，取消了采场支护，减少了坑木消耗，实现了工作面的安全生产，实现煤矿生产的高产高效，意义重大。35项目阶段目标极薄煤层综合机械化开采研究项目大致分4个研究阶段，分别是调研省内极薄煤层开采现状阶段、确立项目研究重点阶段、工业性试验阶段、进行技术总结，经验推广阶段。1、调研省内极薄煤层开采现状阶段该阶段拟将全省范围内煤矿根据煤层赋存状况划片（区域）分析，在每一片区内选出一到两处具代表性煤矿进行收集资料，实地观摩等方式，真实了解省内极薄煤层开采状况，写出分析报告。该阶段约需费用30万元。（不含外协费用）2、确立项目研究重点阶段通过前期一段时间对全省范围内煤矿极薄煤层开采状况调研分析，通过校合作与山东科技大学一道确定项目研究方向，根据薄煤层不同赋存状况提出不同解决方案，组织专家论证，初步选定一到两处具代表性工作面作为实验区。该阶段约需费用120万元。3、工业性试验阶段根据第二阶段确定的实验区，借助科技大学技术力量，集团提供技术人才、资金支持，编制项目可行性研究报告，组织专家进行可行性论证，根据技术论证要求购置配套机械设备和必要材料消耗，进行相关人员培训，划定试验工作面进行初采。该阶段约需费用2500万元。4、进行技术总结，经验推广阶段经过试验区的试采，及时总结试采期间遇到的一些技术攻关难题及解决办法，从技术角度、经济效益、社会效益等方面分析极薄煤层综合机械化开采的可行性和必要性，积极发表科研论文，将创新成果、核心技术积极申请专利，从根本上改善现场作业环境，使职工人身安全得到切实保障。四、本单位实施项目的优势及风险41本单位实施项目的优势集团公司从业人员1000余人，其中具备大中专以上学历4200余人，占总人数的38，与山东科技大学签订了校企合作，与中国矿业大学、山东师范大学的业务往来为集团科技研发创新提供了有力的智力支持，集团下属企业均设有技术中心，机构健全，人员稳定，且集团公司建有科研楼，科研楼内设有企业技术管理中心。楼内相关配套设施齐全，拥有国内外先进的检验、检测设备20台（套）。办公室内电脑、电话、传真机、复印机、扫描仪、等现代办公设备一应俱全。与此同时，公司还定期安排公司中高层管理人员、技术骨干面对面交流，协助进行相关课题研究的调研活动，使科研管理工作与人才队伍建设工作有机地结合起来。42本单位实施项目的风险及应用前景由于薄煤层作业空间狭窄，工人行动和设备调转非常困难，决定了要达到薄煤层高产高效的目的，必须实现工作面的机械化和自动化。极薄煤层机械化开采项目旨在提高采煤工作面机械化程度、增加工作面单产效率，减轻职工劳动强度，目前，国内薄煤层开采技术大部分仍以炮采为主，机械化程度较低，08M以下极薄煤层开采煤技术更是处在积极探索研究中，随着高新技术的发展，通过运用计算机自动化控制技术结合刨煤机、螺旋钻机的优点革新现有开采技术及研制新型配套设备，有望逐步减少工人和设备数量，构建无人或少人的高机械、高自动化回采工作面，这将是未来实现薄煤层高产高效行之有效的途径，更是煤炭事业未来需要着重发展的。极薄煤层综合机械化开采技术研究项目中提出的采用倾斜短壁无人工作面机械化技术开采极薄煤层与走向长壁起底普通爆破采煤法相比，不仅大大减少坑木消耗，降低了生产成本，提高了矿井效益，而且该方法工艺简单，减少了顶板管理工序和破底起研充填采空区的繁重劳动，同时也提高了煤炭质量，增加了块煤率，减少了辅助运输工作量。经过专家多次论证，针对06厚的极薄煤层条件，采用倾斜短壁前进式综合机械化采煤能够很好地解决极薄煤层的开采问题，最大限度地回收了煤炭资源。该项采煤方法可在新泰、枣庄等极薄煤层矿区得到推广应用，在同类条件下的其他矿区亦具有广阔的推广应用前景。43近三年实施单位科技项目获奖情况集团坚持以科学发展观为统领，在市委、市政府的坚强领导下，牢固树立科技兴企发展观念，科学调整产业结构，强力推进项目建设，持续深化企业管理，着力提升发展质量，不断增强企业核心竞争力，高点定位，顺势而上，执着奋进。五、项目经济和社会效益预测极薄煤层综合机械化开采项目中涉及到的深孔爆破技术有望解决近水平极薄煤层无人工作面开采的落煤问题，将工人从仅045M左右极其艰苦的工作环境中彻底解放出来，工人不进工作面作业，取消了采场支护，减少了坑木消耗，也彻底实现了工作面的安全生产，意义重大。项目研究的螺旋式输送机与弧形挡煤板的配套使用，有望实现近水平极薄煤层工作面装运系统机械化，解决极薄煤层开采的关键技术问题，近水平极薄煤层无人工作面的成功开采，不仅能解决平衡表外储量的安全开采问题，而且还可以扩大煤炭资源，也延长了现有矿井的服务年限，很大程度上缓解社会就业问题且该技术充分利用现有井巷工程设施，经济效益十分显著。本项目的组织实施，可大幅度地降低吨煤成本，提效增值，效益显著。与传统炮采工艺相坑木万T消耗率、雷管、炸药消耗量均大幅下降。吨煤可降低直接成本80100元，回采工效提高到2535T，工效提高45倍。力求在枣庄市乃至全省、全国同类矿层条件下推广应用，产生更加显著的社会经济效益。六、结论和建议（1）大力发展极薄煤层采煤机械化，对于防治重大通风瓦斯事故，提高极薄煤层开采生产技术指标，延长矿井服务年限，促进企业经济效益好转，稳定缓解社会就业压