大同 - 两硬 - 条件下刨煤机系统的应用实践-

1、大同 两硬 条件下刨煤机系统的应用实践卢国梁,吴兴利(大同煤矿集团有限责任公司,山西大同037003摘要:本文根据大同煤矿集团公司、采用全自动刨煤机系统的开采实践,论述了在两硬地质条件下进行刨煤机开采的可行性,并提出一些建议。关键词:刨煤机;两硬地质条件;应用中图分类号:TD421.6+3文献标识码:B文章编号:1001-0874(200603-0063-02Under Dat ong t w o har d conditi o ns coa l pl o wsyst em r esearch and app li c ati o nLU Guo lian,WU X ing li(D aton

2、g Coa lM ine G roup Co.,L td.,D atong037003,Ch i naAbstract:This article through the Datong coa l m i n e group co m pany,uses the co m plete l y auto m atic coal plo w syste m the m i n i n g practice,elabo rated has carried on the feasibility and the function under t w o hard geo log ica l conditi

3、ons wh ich the coa l p l o w m i n ed,and po i n ted pu t for w ar d the proposa.lKeyw ords:Two hard conditions;C oa l p l o w;U si n g1问题的提出目前,滚筒采煤机已成功地应用于现代化的长臂工作面,其主要适用采高通常>1.5m的煤层,当采高<1.5m时,滚筒采煤机的工作性能受到了诸多因素的制约,尤其是在煤层厚度<1.3m的薄煤层中,由于受地质条件的限制而无法发挥其生产能力,因而,以往在各煤矿企业中这些煤层被视作无经济效益的缓采煤层。随着煤矿生产

4、的不断发展,煤层厚度为0.81.3m厚的薄煤层,其可采储量在现开采煤层储量中所占比例日益增多,已严重影响生产的正常接替,因此研究高效开采的薄煤层技术途径是急需解决的问题。以大同煤矿集团公司为例,截止2002年末,井田内侏罗纪薄煤层的可采储量约为3.5亿,t分布较广且属精品煤。此类煤层如果不能及时开采,则将被丢弃,不仅浪费煤炭资源,而且丢弃的煤炭若发生自燃还会直接危及煤矿的安全生产,因此,实施对薄煤层的开采,对于提高煤炭资源回收率,延长矿井服务年限,提高企业经济效益和可持续发展有着极具重要的意义。从目前的开采技术趋势来看,薄煤层机械化开采以高效全自动刨煤机技术为发展方向。国外第一套刨煤自动化工作

5、面是1998年投产的,近几年,国内铁法煤业、山西焦煤、晋城煤业等公司陆续引进了一些刨煤机并进行了开采试验,试验表明:其生产效率明显提高,并已取得了较好的经济效益。这些煤层无论是国内的还是国外的,都是属于煤质硬度较低、节理较为发育、可刨性较好的煤层,而大同煤矿集团公司的煤层地质条件为 两硬 (坚硬顶板,坚硬煤层难采煤层,因此在 两硬 条件能否进行刨煤机开采值得研究。2可行性研究首先对较具代表性的晋华宫矿9#、10#煤层进行了两次煤层刨削力的测试,使用的是德国DBT公司先进的刨削设备和德国DMT埃森采矿技术研究所的测量仪器和分析计算系统,测试结果,煤层属于第4级硬度的煤层(煤层刨削力共分14级,平

6、均刨削力为2.75kN,如果使用的刨煤机装机功率为400k W、工作面开采长度为200m,每天有效刨煤时间为480m i n,则日产量约可达5000t。依据铁法煤业集团、山西焦煤集团使用德国DBT公司刨煤机设备的生产实践表明,使用该设备的可行性优势是:(1工作面产量较高。在1.3m的薄煤层中,刨煤机运行速度为3m/s,刨深0.05m,日产可达5000t以上;(2工作效率高。三班生产,一班检修,定员65人,工作面效率可达60t/工;(3有利于工作面顶板管理。由于刨煤机运行速度快,以200m的工作面为例,则日推进量可达10m,月推进量可达300400m,因此刨煤后顶板暴露时间短,顶板压力小,尤其是

7、有伪顶的煤层,更有利于防止伪顶冒落;(4对煤层变化的适应性好,有利于提高煤质,降低洗煤成本。当煤层厚度发生变化时,在刨煤机的采空侧通过增减刨刀块和调整刨刀塔、或是调整液压支架推移杆上的调斜千斤顶,可以使输送机平稳地适应煤层倾角的变化,避免或减少截割岩石的机率,因而可提高煤质质量,降低洗煤成本。大同两硬地质条件应用此设备面临的主要问题是,以晋华宫矿薄煤层赋存条件和已测试的数据来看,煤层硬度f34,煤的粘性较大,刨削消耗功率大;煤层中含有夹石层,局部夹有黄铁砂核,硬度大,易卡刨。国内引进第一台刨煤机单电动机功率仅为350k W,而目前可提供的刨煤机,其单机驱动功率已400k W,并采用了全自动化刨

8、量控制,可实现定量进刀方式,对于坚硬煤层或夹石层等可以通过设定合适的刨刀截深的方式实现其可刨性,因此在技术上是成熟可行的。3设备选型为了满足坚硬煤层的刨煤要求,选用了德国DBT公司生产的GH9-38VE/5.7型滑行刨煤机,装机功率为2#400k W,刨头高度为8801645mm,配以PF3/822型输送机轨道,小时运输能力为1900t/h。工作面液压支架由北京煤机厂制造,根据刨头高度及薄煤层地质要求,工作面支架分为端头、过渡及中间架3部分,中间架和过渡架采用ZY4600/7.5/16.5型两柱掩护式支架,端头采用ZZS5800/1.6/3型四柱支撑掩护式支架,工作面共布置支架138架,并配有

9、先进的P M4液压支架电液控制系统和德国贝克公司的Pro m os电气控制系统,实现对转载、破碎、运输及刨煤机联控的全自动无人控制。4运行中发现的问题及改进措施晋华宫刨煤机工作面于2005年投入生产,最高日产达6128,t最高月产75000,t平均月产60000t。目前,首采工作面已经停采并开始搬家。在开采过程中该套设备中的电液控制系统及电气控制系统等运行良好,但产量并没有完全达到预期目标,原因主要在以下几个方面:(1工作面煤层较低,普遍在11.3m,且尾部煤层起伏变化较大,影响工作面整体推进速度;(2由于大同矿区的煤质较硬,刨深一般设定为2030mm(偏小,生产效率降低,有待刨煤工艺进一步完

10、善提高;(3煤层有夹石刨刀消耗量较大,可从刨刀材料参数和开采措施进行解决;(4由于坚硬煤层刨削阻力大,造成输送机在刨煤过程中出现上下窜动的现象,从而造成头尾维护困难,影响到正常的生产组织。为了阻止输送机的上下窜动,采用分段刨煤逐步推进的方式,即采用头、尾、中部三段或头、尾两段分别刨煤的方式,虽然已取得了良好的效果,它能够很好的控制输送机的窜动,但刨煤工效有所降低。因此在刨煤工艺上和设备稳固上还有待寻求更为有效的方法。5结语大同 两硬 地质条件下,利用刨煤机对薄煤层实现综合机械化开采,经晋华宫首采工作面的实践证明是可行的。尽管产量比预期有所降低,但其潜在的经济及社会效益巨大。本项目的实施可使大同煤矿集团公司煤层高度<1.3m的薄煤层实现综合机械化的开采,提高生产效率和煤炭资源的回收率,延长矿井的服务年限;其次,全自动化控制的刨煤系统,是有可能实现无人工作面,可减轻工人的劳动强度和伤亡事故的机率;由于采用浅截多循环的落煤