01第一章立项背景及意义.doc

城山煤矿利用工作面新工艺、稳步开采构造复杂区提高资源回收率实施方案 第一章 工程实施的背景和意义第一章 工程实施的背景和意义一、 示范工程实施的重大意义我国是一个煤炭资源比较丰富的国家，但一个不能忽视的现实是，在我国的可采煤层中，薄煤层占据了很大一部分。据有关统计数据显示，在我国已探明的煤矿资源中，84.2%的矿区均有薄煤层分布，主要分布在河南、山西、河北、山东、四川、贵州、吉林、辽宁、安徽等省区，其中有的矿区薄煤层储量更是占有相当大的比重,如安徽省占到了72%,四川省占51.8%,贵州省占37.2%。我国长期以来以煤为主的能源结构导致了对煤炭资源的依赖。经过多年的开采,不少矿井的中、厚煤层已近枯竭。而一些矿区的薄煤层可采储量丰富，贮存条件比较稳定，而且煤质较好，因而这些年对薄煤层的开采力度在逐渐加大，薄及较薄煤层逐渐变为主采煤层。与此同时，随着对薄煤层开采的日益重视，薄煤层采煤设备的开发和研制也成为我国一些煤矿机械企业研发的重点，并有了较大的发展。碱场煤矿六井根据自身条件对煤厚在0.761.1m范围的薄煤层采用了较为先进的刨煤机进行开采，提高了资源的回采率。为推广刨煤机的使用和发展积累了宝贵的经验。经过技术改造，目前矿井已经形成了一座年产原煤0.45Mt的现代化矿井，为企业的发展奠定了基础。二、相关领域国内外技术现状及发展趋势目前薄煤层主要采掘方式,通过近些年的发展，目前国内薄煤层综合机械化开采水平已大为提高，形成了三种主要的开采方式：刨煤机配液压支架综合机械化开采方法、滚筒采煤机配液压支架综合机械化开采方法、螺旋钻采煤法。1、刨煤机适用的条件（1）煤质中硬及中硬以下应选用拖钩刨，中硬以上应选用滑行刨。刨煤机最适合刨节理发达的脆性煤，硬煤一般不宜用刨煤机，最好要求不黏顶煤。如煤层轻度黏顶，则可用人工处理。要求含硫化铁的块度小，且含量不多，或分布位置不影响刨煤机刨煤。（2）顶板中等稳定以下的工作面用刨煤机，可采用液压支架配套。要求底板较平整，没有底鼓或超过70100mm的起伏不平。拖钩刨要求底板中等硬度，否则煤刨容易“啃底”。泥岩、黏土砂质岩等软底板，宜用滑行刨。用刨煤机的机采工作面，要求顶板中等稳定，用点柱或带帽点柱支护顶板。顶板允许裸露宽度0.8m-1.1m，时间2h-3h。要求伪顶厚不大于200mm。（3）煤层沿走向及倾斜方向没有大的断层及褶曲现象。小断层落差为0.3m0.5m时可以采用刨煤机，大于0.5m时可超前处理。（4）煤层厚度在0.5m2.0m，倾角小于250（最好在150以下）。2、国外刨煤机的发展状况刨煤机采煤自20世纪40年代在德国问世以来，很快就得到推广和发展，成为薄煤层采煤机械化的强大支柱。原欧洲的主要产煤国德国、波兰、俄罗斯、法国、西班牙等，使用刨煤机开采的煤炭产量占总产量的50以上。在德国，1.6 m以下的薄煤层中，几乎全部采用刨煤机采煤，在1.6 2.2 m中厚煤层中也大部分用刨煤机采煤，当煤层厚度超过2.5 m时，滚筒采煤机才占主要位置。据介绍，德国薄煤层1.8 m以下的30多个高产工作面中，只有1个滚筒采煤机工作面，其余全是刨煤机工作面，刨煤机的日产量可达5 000 t以上，年产量达200万t以上。在波兰，每年使用刨煤机的工作面平均65个。在俄罗斯，每年使用刨煤机的工作面达到150多个。澳大利亚、南非等主要产煤国薄煤层工作面也都使用了全自动化刨煤机。使用刨煤机效率最高的是美国，它的薄煤层刨煤机工作面年产量可达300万t以上。德国DBT公司是世界上研制刨煤机最早、产量最大、技术水平最高的一家公司，曾研制成功多种拖钩刨、滑行拖钩刨、滑行刨等机型。目前刨煤机的技术水平已发展到了采高0.63 m，截深最大可达300 mm，可刨煤硬度f=4，刨速最高可达3 m/min，刨链达42 mm，装机功率最大可达 2800 kW，铺设长度达300 m。3、我国刨煤机发展现状中煤张家口煤矿机械有限责任公司从20世纪50年代末开始研制刨煤机，是我国最早的刨煤机生产厂，通过和科研院所的合作，在早期产品试验的基础上，经过多次改进，逐步得到发展。如：20世纪70年代初推出的MBJ2A拖钩刨，八十年代初研制的H26滑行刨，分别在徐州、韩城、阳泉、平顶山等矿使用，对当时的薄煤层开采起到了一定的推动作用。但由于其生产能力低，可靠性差，只相当于国外六、七十年代的水平，已不能满足煤炭开采高产高效发展的需要。“八五”期间，张家口煤矿机械厂承担了国家重点企业技术开发项目薄煤层采煤设备强力刨煤机及配套设备的研制工作。该刨煤机型号为 BH34/2200型滑行刨，采高0.851.8 m，截深60 mm，刨煤硬度f3，刨链速为0.561.7 m/min，刨链为 34 mm，配套输送机功率为2132 kW，链速0.95 m/min，输送能力700 t/h。该项目以自主开发为主，刨头与上海分院合作设计，1994年5月完成试制，9月开始在阳泉矿务局一矿投入工业性试验。由于大功率滑行刨煤机属于我国首次设计制造，虽经各方努力，取得了一定的成绩（最高日产1630 t，最高月产30540t），但也暴露了设计、制造技术及配套设备等方面的诸多问题，试验过程中故障率较高，停机时间较长。主要反映在刨头运行阻力大，刨头底座和刨链磨损严重，多次出现集链爪断裂和断链事故，经常发生卡死刨头现象。造成问题的主要原因是： 刨头刨削及运行机理未吃透，部份结构不合理，关键部位设计强度低； 刨煤机滑架制造精度低、误差大，不能互换安装； 液压支架为普通支架，没有采用电液控制系统和定量推进，使截深难以控制。这台刨煤机在阳泉一矿只试采完1个工作面，后由于种种原因搁置。在此试验的基础上，通过总结经验，对刨头结构部分进行了改进，增加了强度，刨链增大到38 mm，输送机功率增大到2200 kW，型号改为 BH38/2200。该刨煤机于1996年11月厂内铺试，因阳泉不用，一直搁置到1999年6月，改到双鸭山进行生产试验。但由于该矿为单体液压支柱支护工作面，且煤质硬等原因，出现了不能控制漂刀啃底及刨头强度弱等问题，试验未能取得成功，仅生产半个月就升井了。这样的结果直接导致国产刨煤机的发展受到沉重打击，从此走入低谷，几年来，刨煤机开发在我国基本处于停滞状态，与世界发达国家的差距也越来越大。 三、技术方法的应用前景分析由于薄煤层开采存在着政策、技术、装备等诸多问题，多年来在各煤矿未得到应有的重视，特别是进入市场经济后，煤炭企业往往为了追求好的经济效益，使得很多矿区薄煤层开采处于停滞甚至倒退状况。薄煤层开采的产量比重在20世纪70年代以前，保持在16%17之间，与薄煤层储量比例相近。80年代以来，中厚煤层机械化采煤技术快速发展，但薄煤层开采技术发展缓慢，薄煤层产量比重逐步下降，到1988年已降至10.93，到1996年只占 7.32。随着各大煤矿中厚煤层的不断开采，薄煤层将逐渐增多，瓦斯突出问题越来越严重，有些矿已经到了不开解放层已无主采煤层可采的状况，如：兖矿集团目前薄煤层储量已占40以上。薄煤层不能及时合理开采，必然造成煤炭资源浪费，缩短矿井服务年限，影响矿区可持续发展。刨煤机作为一种“浅截深、多循环”的采煤设备，对薄煤层、瓦斯大的矿井具有特有的优势，而自动化工作面刨煤机不仅能达到高产，而且也能最大限度地保证人身安全。因此刨煤机将是实现薄煤层高产高效的有效途径。其发展前景较好，在我国推广使用刨煤机是有前途的，只要条件许可，应当推广使用刨煤机。四、企业现有工作基础碱场煤矿六井经过近5年的生产实践，已经熟练的掌握了薄煤层刨煤机开采工艺。对设备调试、采场设计等各个细节进行了周密的安排，并组建了一支平均年龄只有35岁，全都具有中专以上学历的精干刨煤队伍。经过不断的努力，不但使每个工人都在很短的时间里成为了驾驭刨煤机的能手，而且还具备了为刨煤机“诊断”、看病和应对各种问题的能力。为了解决操作复杂，顶板难以控制，影响切割效率，而且时间浪费严重这一难题，矿井采用较为先进的“z”字型进刀方式，不但解决了上述难题，而且还使刨煤机自动往返一次的时间由原来的8分钟缩短为了现在的6分20秒，提高了生产效率。此外，通过采用大功率的刨煤机开采，提高了刨煤机刨硬煤的能力。从矿井近几年的产出量可以明显的看出，采用刨煤机开采薄煤层后，显著提高了矿井的资源回采率，由原来76%提高到87.5%，即提高了矿井资源的回采率，又为矿井增加了经济效益。该煤层采用刨煤机后，其工作面每年能生产原煤15万吨，生产能力得到保证。经过多年的开采实践，并通过人才的引进和对矿井技术人员的培训等渠道，企业已经培养了一大批技术骨干，技术力量较为雄厚。在刨煤机开采领域具有较强的技术优势和创新能力，具备了必备的人才条件、技术装备和组织管理能力。目前，碱场煤矿六井已经将进一步完善刨煤机开采工艺列入到矿井重点科研项目之中。每年投入一定的人力和物力，由主要领导负责，通过实践摸索和学习其他矿井的先进经验，建立科研小组，本着不断创新的精神，完善刨煤机的开采工艺。进而提高矿井资源的利用水平，确保资源综合利用工作得到及时有效的开采。五、工艺流程和技术装备1、回采工艺回采工序为：刨煤机落煤装煤刮板运输机运煤推溜挂铰接梁排正规柱回柱放顶扫浮煤。刨煤机进刀：刨煤机采用直接推入式割底煤，上部依靠矿压自然落煤。推移输送机：与割煤平行作业，推移输送机距刨煤机不小于12m，刮板输送机弯曲段长度不小于15m。 缺口炮眼布置图（示意图） 单位：mm放炮警戒示意图2、顶板管理方法该工作面采用全部垮落法管理顶板。3、工作面支护工作面采用单体液压支柱配铰接梁支护，柱距600mm，排距1000mm，铰接梁长1m。工作面支柱三、四排柱管理,见四翻一, 切顶对柱，切顶对柱打设在第三排正规柱中间（起挡矸作用），对柱采用戴帽支护，柱帽采用长300mm，厚、宽100mm的方木。备用柱打在距第二排支柱旁,备用柱严禁倒放。必须“先打后回”严禁提前摘柱。工作面运输机头、机尾处采用“四对八梁”交错迈步前移对棚的方式加强支护与维护上下出口。对棚采用4.2m长的钢做梁，单体液压支柱做腿。（详见工作面支护平剖面图）。架设纲时，移动机头、机尾时一根梁必须保证三根单体支撑，严禁出现一梁一柱现象。4、采面配套设备根据一段西区301工作面顶底板岩性、煤层赋存状况和矿压资料，确定该面选用如下设备:1）液压支柱 工作面基本液压支柱选用DZ14型单体液压支柱支护顶板。上下顺超前支护采用DZ22，上下顺超前支护采用1.0m铰接梁。其主要技术参数: 支撑高度:0.91.6m 支撑宽度:0.3m 支护强度:0.52T 移柱步距:1m2）工作面刮板运输机选用SGZ-620150型刮板运输机一部。其主要技术参数： 运输能力:250th 链 速: 0.868ms 电 机 功 率: 275kW 圆 环 链 规格： 162692 供 电 电 压： 1140V3）转载机选用SGW-40T型转载机三部其主要技术参数:运输能力: 150th 链 速: 0.86ms电 机 功 率: 40kW圆 环 链 规 格： 202692供 电 电 压： 660V4）刨煤机选用BH30/12160型电牵引刨煤机一部其主要技术参数:截 深: 30mm采 高: 1.1m电 机 功 率: 2160kW 供 电 电 压： 1140V5）乳化液泵站选用BRW-80/20型乳化液泵站其主要技术参数：公称流量：