大采高一次采全高综采采煤工艺及设备研究.pdf

江西煤炭科技 J I ANGXI COAL S CI ENCE TECHNOLOGY 2 0 1 3年第 2期 N0 2 2 01 3 大采高一次采全高综采采煤工艺及设备研究 王 宁 同煤集 团大唐塔山煤矿有 限公司 山西 大同 0 3 7 0 0 1 摘 要 神化集 团补 连塔矿 3 2 3 0 1 工作 面煤层厚 7 1 7 8 0 5 m 煤层倾角 1 3 设计工作面沿煤层走 向布置 采高 为 4 5 6 1 m 工作面沿底板推进 采用倾斜长壁一次采全高采煤法 全部垮 落法管理 顶板 工作面设计 月产 量为 1 Mt 工作 面投 产后 采煤工艺 和设 备配 合 良好 各设备配 套运转稳 定 达到 了工作面月产量 1 Mt 的设计 能力 最大产量为 2 0 0 8年 1 月 产煤 1 1 0 2 8 Mt 技术经济效益显著 关键 词 大采高一次采全 高 采煤工艺 设备配套 中图分类号 T D8 2 3 9 7 文献标识码 B 文章编号 1 0 0 6 2 5 7 2 2 0 1 3 0 2 0 O 2 9 一O 3 S t u d y o n M i n in g Te ch n o lo g y a n d Eq u ip me nt M a t ch in g a t Fu lly me c h an iz e d Fa c e f o r La r g e M in i ng He ig ht On e Pa s s Cu t t i n g Co a l Min in g W ANG Ni n g Da t a n g Ta s h a n Co ll ie r y Co Lt d Da t o n g Co a l Gr o u p Co Da t o n g Sh a nx i 0 3 7 0 0 1 Ab s t r a ct At 3 2 3 0 1 F a ce o f Qili a n d a C o l lie r y S h e n h u a Gr o u p C o wit h s e a m t h ick 7 1 7 8 0 5 m s e a m in cli n a t io n a ng le 1 3 la y o ut o f d e s i g n in g f a ce is a lo n g s e a m t r e n d min in g h e ig h t is 4 5 6 1 m Co a l f a ce p r o mo t in g a lo n g f lo o r i n cl in e d lo n g wa l l o n e p a s s cut t in g co a l min i n g a n d f u lly ca v i n g co a l min i n g me t h o d is a d o p t e d t o ma n a g e r o o f co a l f a ce d e s ig n in g y i e ld is 1 mill io n t o n s mo nt h ly Af t e r co a l f a ce p u t i n t o o p e r a t i o n mi ni n g t e ch n o lo g y a n d e q u ip me n t ma t ch i n g a r e b e t t e r e v e r y e q u ip me n t ma t ch in g o p e r a t e s s mo o t h ly u p t o d e s i g n in g ca p a ci t y o f co a l f a ce y ie ld 1 mill io n t mo n t h ly t h e 1 a r g e s t y ie ld i s 1 2 8 mill io n t J a n 2 0 0 8 a n d t e ch n ica l e co n o mi c b e ne f it is s i g n if ica nt Ke y wo r d s la r g e mi ni n g h e ig h t o n e pa s s cu t t in g co a l min in g min i n g t e ch n o lo g y e q u ip me n t ma t ch i ng 提 高煤炭资源 采 出率和 煤炭 开采 效率 是煤 炭工 业进 步 的两个 重要指标 我国煤炭资源 丰富 地 质赋存条 件多 样 有相 当一部 分煤层 厚度较大 若 采用分层 开采 则 开采 效率相对 较低 若采用 放顶煤 开采 则 煤炭 资源损失 较多 采用大采高一次 采全 高开采 方法 既可 以减少 煤炭 资源损 失 又可 以提高煤炭开采效率 采煤 工艺和设备 配套是影 响采煤工作面效率和安全的两个最 重要 的因素 因此有必 要对大采高一次采全高采煤工艺和设备配套进行研究 圈 2从 上 向 下掘 进 4 煤巷掘进机在掘进过程 中问题 的处理 1 因 3 2 3 0 2风巷煤层 中局部 地段 有近 0 5 m 左 右 的 煤层岩石 夹矸 且坚硬系数大于 6 造成掘进机截 割钻头损 坏较大 为节约 成本 及提 高 掘进机 的利 用率 通 过分 析 比 较对岩层夹矸 部分 采用 放炮 掘进 大 大降低 了钻 头损 耗 节约 了成本 同时提高 了掘进 速度 2 掘进机没有 内置 喷雾系统 为解 决掘进机在割煤过 程产生 大量 粉尘 问题 采 取 加装 巷道 两 侧 各 一 趟 2 5 mm管路至割煤点安装 喷洒 掘进 机正常 割煤及装 载时 由 工人开启喷洒 降尘 杜绝 了工作面 的粉尘飞扬 3 装 载煤 时容易偏 漏煤 不利于文明生产 针对这一 问题对掘进机装载溜槽 两侧挡 板加高 0 3 m 有效 地解决 了在装煤过程 中出现漏煤 的现象 4 涌山矿在煤层巷道采用掘进机施工提高 了单进 加 快 了掘进进度 减轻 了工人劳动 强度 提高 了循环进度 增 加 了职工收入 提高 了职工生产 积极性 同时避免 了放炮 炸倒棚子及 瓦斯 积 聚现象 对 巷道 围岩不 会 产生 破 环作 用 促进 了安全生 产 为搞好 质量标 准化 和文 明卫 生创造 了条件 作者简介 程强 1 9 7 6 一 男 江西景德 镇人 大学 专科学 历 助理工程师 现任 乐平 矿务局涌山煤 矿生产科 长 收稿 日期 2 O 1 3 一O 3 1 5 编辑 胡 中祺 2 9 1 工 程 概 况 神 化 集 团 补 连 塔 矿 3 2 3 0 1工 作 面 对 应 地 面 标 高 1 2 0 5 7 1 3 1 5 6 m 煤 层 底 板标 高 1 0 2 2 3 1 0 7 4 4 m 工作 面长度 3 0 1 m 走 向长度 5 2 2 0 m 煤层倾角 1 3 面 积 为 1 5 7 1 2 2 0 m 煤 层 厚 7 1 7 8 0 5 m 变 异 系 数 0 7 煤容重 1 2 8 0 k g m 地 质储 量 1 7 0 3 7 Mt 设计 采 高 6 1 m 可 采储 量 1 2 4 6 9 Mt 工作 面设 计 月产 量 为 1 Mt 服务年 限为 1 2 5个 月 该工 作 面煤层 厚度 稳定 顺 槽掘进时均以留顶煤为主 煤层顶底板特征见表 1 表 1 煤层顶底板特征 2 采 煤 方 法 2 1 采 煤 工 艺 该工作面辅运顺槽 承担 着 回风 行 车 行 人任务 主 运顺槽承担进风 运煤任务 布置有移变 泵站 电器设 备 列 车等 巷道支 护为锚 杆支 护 工作 面 主运顺 槽超 前 3 0 m 支护采用单体液压支柱 辅运顺槽采用液压支架 支护 工作 面沿煤层 走 向布置 采高 为 4 5 6 1 m 工 作 面沿底板布置 留顶煤 3 0 0 5 0 0 mm 采用倾 斜长壁一 次 采全 高采煤法 全部垮落法管理顶 板 顶 板支护方式 采用双柱 掩护式 液压支架 支护顶 板 两顺槽 采用超前支架支护顶板 2 2工作面 生产工序 1 割煤工序 工 作面 采用端 头斜切 进刀 的方式 具 体为端头斜切进刀一推输 送机一 割三 角煤一 拉架一 返空 刀一推输送 机 六个 过 程 输 送机 弯 曲段 最 小 长度 为 1 8 m 采煤机 全 长为 1 6 0 5 m 进刀 距离 确定 为 1 8 m 2 1 6 05 m 一 5 2 0 5 m 2 移架工 序 本工作 面采 用先进 的 电液控制 支架 可实现 以下 4种移架方 式 双 向邻 架 自动顺序 控制 成组 顺序控制 煤机和液压支架联动移架 手动移架 移架 时 应滞后采煤机后滚筒 3 5架进行 顶板破碎时追机作业 应滞后采煤机前滚筒 3 5架 3 推输送机方式 该套支架 的功能 可实现 4种推 输 送机方式 双 向邻架控制推输送机 成组推输送机 煤 机和 液压 支架联动 手动推输送机 推移输送机 时应滞 后采煤 机后滚筒 1 2 1 5架 并且推移千斤顶 同时逐 次推 出 推移 后的弯曲段不得小于 1 8 m 最大水平 弯 曲 1 2 垂 直弯 曲不超过 3 严禁从两 头向 中间推输送机 以免造成 输送 机 中间鼓起搭桥 使支架发生咬架事故 2 3 采煤工艺说明及 要求 2 3 1 采煤机割煤技术要求 采煤机 割至机 头机尾 时 工作 面顶板到 顺槽顶板 3O 必 顶有一过渡段 以满足液压 支架支护要求 端头割 煤时从 工作 面距 端头 1 O架左右 的顶板 到 顺槽顶板逐渐降低采 高 直 到和顺槽顶 板衔接 并 且保证 过渡段 的平缓 以利于液压支架接顶严密 过渡段 长不小 于 1 5 m 过渡段顶板坡度小于 3 割机头 机 尾三 角煤 时 必须保 证将 三角 煤割 透 保证顺槽底板到工 作面底板 平缓过 渡 三角煤 割不 透 容 易发生机 头 机尾过渡槽起桥事故 设计采 高 6 1 m 为保证工程质量 提高 回收率 工 作面必须 沿底推进 保证 留 3 0 0 5 0 0 mm 的护顶煤 当煤 层变薄时及 时调整采高 防止出现漏矸 顶底板要割平 不能 留有 台阶 底板 留有 台阶或不 平会使推输送机 困难 同时顶底板不平使支架几何 形状不 好 仰俯 角太大容 易发生空顶 冒顶 或采煤机 滚筒割 顶梁 事故 必须 保证采 煤机滚 筒截齿 完好无缺 割煤 时如发 现截齿丢失 严重磨损等现象 应及 时停机更换截齿 工 作面遇有 坚硬夹 矸和 冲刷体构造 时 尽量 降采 高通过 否则要放震动炮 不得用采煤机强行截割 2 3 2 液压支护及要求 液压支架的移 架步 距应 保持 在 0 8 0 0 8 6 5 m 移 架时 保证 支架到位 梁端距应保持在 0 6 7 m左右 梁端 距过小会造成采 煤机滚筒割支架顶梁 梁端 距过大会造成 空顶或 冒顶 最大控顶距 L L1 L2 S一 4 0 7 5 6 7 0 8 65 5 4 9 0 mm 最小控顶距 Lm i n L1 L2 4 0 7 5 6 7 0 4 6 25 mm 式 中 L 为顶梁长度 L 为端面距 S为采煤机截深 拉架 时必须使支架保 持一条直线 工作 面拉架 时必须及 时拉架 拉架 距采煤 机后 滚 筒 3 5架 如果顶板压力较大或有 冒顶危险 时 应及 时追 机拉架 拉架距采煤机前滚筒 3 5架 以防顶板 冒落 移架 过程 中发 生顶板破 碎 冒落 时 应及 时超前 拉 架 以防此顶板继续 冒落 移架时 要 保证支架移 到位 梁断距应保 持在 6 7 0 mm 左右 移架过程中要及 时调整支架状 态 如发生倒 架 咬 架现象 需 在移架过程 中及时调整 2 3 3 对工作面刮板输送机的要求 刮板输送机在推移后必须保证成一条直线 必须保证刮板输送机 的平 整 不得 出现飘输 送机 凹输送机或局部起伏太大 的现象 刮板输送机的机头 机尾推进 度应保 持一致 且必 须保持推移 步距为 0 8 0 0 8 6 5 m 以确 保截 深 产 量 和 工程质量 推移工作 面刮板输 送机 时 必须距 采煤机 后滚筒 1 8 m后进行 不得 出现急弯 除弯 曲段外其余 部分不准 出 现弯 曲 若推输送机 困难时 不应强推硬过 必 须查 明原 因 将问题处理后再推 3 设 备 配 套 综采工作 面设备 配套应依 据 以下 原则进行 设 备 配套生产能力大于工作面设计生产能力 一般二 者之 比为 1 5 2 0 设 备生产能力大于配套生产 能力 设备 寿命大于配套设备工作 寿命 设 备可靠性 大于配套工 作可靠性 外 围环节配套能 力大于工作面 配套生产 能 力 根据设备运输能力 和落装煤能 力的大小依次排 序为 胶带运输机 一转 载破 碎机 一刮板输 送机一采煤机 另外 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 足采面设 备要 求 电气设备 必须 灵活 可靠 满 足各 用电设 备要求 皮带机布置在工作面 主运顺 槽 内 作 为主要运输设备 设 备列 车布 置在工作 面 主运顺 槽 放 在轨道 上 由工作 面 向外 依 次为 1 1 4 k W 绞 车 工 具箱 油脂 车 泵站 开关 控制台 移变 电缆车 回柱绞车 轨道 长度为 2 0 0 m 1 采煤机 选用 S L 1 0 0 0型 采煤 机 该 煤机 装 机功率 大 多 电机平行 布置 大采 高 生产 能力大 远距离 遥控操 作 运行平稳 其技术特征见表 2 2 刮板输送机 选用 3 1 0 0 0 k w 输 送机 该 机采 用 双 中链布置 C S T控制 水冷却 可正反转 链 条强度 大 寿 命长 其技术特征见表 3 3 转 载机与破 碎机 选 用 5 2 2 k w 转 载机 破 碎机 选 用 DB T公 司生产的 5 2 2 k w 破 碎机 采 用维修 中心制造 的 自移 系统 其技术特征见表 4和表 5 4 液压支架 选 用 6 3 m 双柱掩护式 支架 该支 架支 护高度 大 支 撑能力 强 可实 现双 向邻 架 成 组顺序 手动 操作等功 能 技术 特征 见表 6 5 乳化液泵 采用 的 3 0 0径 向柱塞 泵 该泵 采 用 电 子卸载 阀和手动卸载 阀两 种卸载 方式 系统运 行平 稳 流 量 大 压 力大 满 足快速移架要求 技术特征见表 7 6 喷雾泵 选用 2 0 0径 向柱 塞泵 该 泵压力 大 流量 大 寿命 长 技术 特征见表 8 7 变 压 器 选 用 4 0 0 0 k VA 移 变 将 1 0 0 0 0 V 变 为 3 3 0 0 V高 压 电供给采 煤机 刮板 运输机 其工 作可 靠 寿 命 长 各种保护灵敏 其技术特征见表 9 表 2采煤机技术特征 指标 采高 m 生产能力 t h 最佳割煤速 度 m rai n 重载 空载牵引速度 m rain 装机功率 k W 机 身长度 mm 采机高度 mm 最 大牵引力 k N 有效截深 mm 3 2 6 3 48 0 0 1 3 1 6 6 3 3 23 9 O 89 00 321 O 9 78 8 65 表 3 刮板输送机 技术特征 刮板机功率 k W 刮板链 ram 链 速 m s 运输 能力 t h 电压 V 输送机槽 内宽 mm 整 机 重 量 t 3 1 0 00 中双链 中 4 8 1 4 4 1 6 0 1 5 9 4 20 0 3 30 0 11 8 8 7 80 表 4转载机技术特征 功率 k W 运输 能力 t h 转载机长 m 链速 m s 链条直 径 mm 整 机 重 量 t 52 2 4 50 0 2 8 9 2 0 6 1 O 3 3 8 12 6 8l 3 表 5破碎机技术特征 指 功率 k w 运输 能力 t h 入料粒度 mm 出料粒度 ram 整机重量 t 52 2 4 80 0 不大 于 1 2 0 0 不大于 3 0 0 1 7 表 6液压支架技术特征 支架型号 支 护范围 mm 支架 中心距 mm 工作阻力 k N 移架步距 ram 双柱 掩护式 28 0 0 6 3 00 1 7 5O 10 8 00 8 65 额 定 流 量 L rai n 额定压力 MP a 功率 k W 泵箱额定容量 L 4 30 3 7 5 2 80 2 8 7 00 表 8 喷雾泵站技术特征 额定压力 额定 流量 功率 工作 容量 14 5 M Pa 5 1 7 L rai n 1 5 0 k W 50 0 0L 表 9 4 0 0 0 k VA变压器技术特征 额定连续功率 k V A 最大温升 绝缘等级 耐压等级 k V 气体容积 L 电压变