大同 - 兩硬 - 條件下刨煤機系統(tǒng)的應(yīng)用實踐-

1、大同 兩硬 條件下刨煤機系統(tǒng)的應(yīng)用實踐盧國梁,吳興利(大同煤礦集團有限責任公司,山西大同037003摘要:本文根據(jù)大同煤礦集團公司、采用全自動刨煤機系統(tǒng)的開采實踐,論述了在兩硬地質(zhì)條件下進行刨煤機開采的可行性,并提出一些建議。關(guān)鍵詞:刨煤機;兩硬地質(zhì)條件;應(yīng)用中圖分類號:TD421.6+3文獻標識碼:B文章編號: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問題的提出目前,滾筒采煤機已成功地應(yīng)用于現(xiàn)代化的長臂工作面,其主要適用采高通常>1.5m的煤層,當采高<1.5m時,滾筒采煤機的工作性能受到了諸多因素的制約,尤其是在煤層厚度<1.3m的薄煤層中,由于受地質(zhì)條件的限制而無法發(fā)揮其生產(chǎn)能力,因而,以往在各煤礦企業(yè)中這些煤層被視作無經(jīng)濟效益的緩采煤層。隨著煤礦生產(chǎn)

4、的不斷發(fā)展,煤層厚度為0.81.3m厚的薄煤層,其可采儲量在現(xiàn)開采煤層儲量中所占比例日益增多,已嚴重影響生產(chǎn)的正常接替,因此研究高效開采的薄煤層技術(shù)途徑是急需解決的問題。以大同煤礦集團公司為例,截止2002年末,井田內(nèi)侏羅紀薄煤層的可采儲量約為3.5億,t分布較廣且屬精品煤。此類煤層如果不能及時開采,則將被丟棄,不僅浪費煤炭資源,而且丟棄的煤炭若發(fā)生自燃還會直接危及煤礦的安全生產(chǎn),因此,實施對薄煤層的開采,對于提高煤炭資源回收率,延長礦井服務(wù)年限,提高企業(yè)經(jīng)濟效益和可持續(xù)發(fā)展有著極具重要的意義。從目前的開采技術(shù)趨勢來看,薄煤層機械化開采以高效全自動刨煤機技術(shù)為發(fā)展方向。國外第一套刨煤自動化工作

5、面是1998年投產(chǎn)的,近幾年,國內(nèi)鐵法煤業(yè)、山西焦煤、晉城煤業(yè)等公司陸續(xù)引進了一些刨煤機并進行了開采試驗,試驗表明:其生產(chǎn)效率明顯提高,并已取得了較好的經(jīng)濟效益。這些煤層無論是國內(nèi)的還是國外的,都是屬于煤質(zhì)硬度較低、節(jié)理較為發(fā)育、可刨性較好的煤層,而大同煤礦集團公司的煤層地質(zhì)條件為 兩硬 (堅硬頂板,堅硬煤層難采煤層,因此在 兩硬 條件能否進行刨煤機開采值得研究。2可行性研究首先對較具代表性的晉華宮礦9#、10#煤層進行了兩次煤層刨削力的測試,使用的是德國DBT公司先進的刨削設(shè)備和德國DMT埃森采礦技術(shù)研究所的測量儀器和分析計算系統(tǒng),測試結(jié)果,煤層屬于第4級硬度的煤層(煤層刨削力共分14級,平

6、均刨削力為2.75kN,如果使用的刨煤機裝機功率為400k W、工作面開采長度為200m,每天有效刨煤時間為480m i n,則日產(chǎn)量約可達5000t。依據(jù)鐵法煤業(yè)集團、山西焦煤集團使用德國DBT公司刨煤機設(shè)備的生產(chǎn)實踐表明,使用該設(shè)備的可行性優(yōu)勢是:(1工作面產(chǎn)量較高。在1.3m的薄煤層中,刨煤機運行速度為3m/s,刨深0.05m,日產(chǎn)可達5000t以上;(2工作效率高。三班生產(chǎn),一班檢修,定員65人,工作面效率可達60t/工;(3有利于工作面頂板管理。由于刨煤機運行速度快,以200m的工作面為例,則日推進量可達10m,月推進量可達300400m,因此刨煤后頂板暴露時間短,頂板壓力小,尤其是

7、有偽頂?shù)拿簩?更有利于防止偽頂冒落;(4對煤層變化的適應(yīng)性好,有利于提高煤質(zhì),降低洗煤成本。當煤層厚度發(fā)生變化時,在刨煤機的采空側(cè)通過增減刨刀塊和調(diào)整刨刀塔、或是調(diào)整液壓支架推移桿上的調(diào)斜千斤頂,可以使輸送機平穩(wěn)地適應(yīng)煤層傾角的變化,避免或減少截割巖石的機率,因而可提高煤質(zhì)質(zhì)量,降低洗煤成本。大同兩硬地質(zhì)條件應(yīng)用此設(shè)備面臨的主要問題是,以晉華宮礦薄煤層賦存條件和已測試的數(shù)據(jù)來看,煤層硬度f34,煤的粘性較大,刨削消耗功率大;煤層中含有夾石層,局部夾有黃鐵砂核,硬度大,易卡刨。國內(nèi)引進第一臺刨煤機單電動機功率僅為350k W,而目前可提供的刨煤機,其單機驅(qū)動功率已400k W,并采用了全自動化刨

8、量控制,可實現(xiàn)定量進刀方式,對于堅硬煤層或夾石層等可以通過設(shè)定合適的刨刀截深的方式實現(xiàn)其可刨性,因此在技術(shù)上是成熟可行的。3設(shè)備選型為了滿足堅硬煤層的刨煤要求,選用了德國DBT公司生產(chǎn)的GH9-38VE/5.7型滑行刨煤機,裝機功率為2#400k W,刨頭高度為8801645mm,配以PF3/822型輸送機軌道,小時運輸能力為1900t/h。工作面液壓支架由北京煤機廠制造,根據(jù)刨頭高度及薄煤層地質(zhì)要求,工作面支架分為端頭、過渡及中間架3部分,中間架和過渡架采用ZY4600/7.5/16.5型兩柱掩護式支架,端頭采用ZZS5800/1.6/3型四柱支撐掩護式支架,工作面共布置支架138架,并配有

9、先進的P M4液壓支架電液控制系統(tǒng)和德國貝克公司的Pro m os電氣控制系統(tǒng),實現(xiàn)對轉(zhuǎn)載、破碎、運輸及刨煤機聯(lián)控的全自動無人控制。4運行中發(fā)現(xiàn)的問題及改進措施晉華宮刨煤機工作面于2005年投入生產(chǎn),最高日產(chǎn)達6128,t最高月產(chǎn)75000,t平均月產(chǎn)60000t。目前,首采工作面已經(jīng)停采并開始搬家。在開采過程中該套設(shè)備中的電液控制系統(tǒng)及電氣控制系統(tǒng)等運行良好,但產(chǎn)量并沒有完全達到預(yù)期目標,原因主要在以下幾個方面:(1工作面煤層較低,普遍在11.3m,且尾部煤層起伏變化較大,影響工作面整體推進速度;(2由于大同礦區(qū)的煤質(zhì)較硬,刨深一般設(shè)定為2030mm(偏小,生產(chǎn)效率降低,有待刨煤工藝進一步完

10、善提高;(3煤層有夾石刨刀消耗量較大,可從刨刀材料參數(shù)和開采措施進行解決;(4由于堅硬煤層刨削阻力大,造成輸送機在刨煤過程中出現(xiàn)上下竄動的現(xiàn)象,從而造成頭尾維護困難,影響到正常的生產(chǎn)組織。為了阻止輸送機的上下竄動,采用分段刨煤逐步推進的方式,即采用頭、尾、中部三段或頭、尾兩段分別刨煤的方式,雖然已取得了良好的效果,它能夠很好的控制輸送機的竄動,但刨煤工效有所降低。因此在刨煤工藝上和設(shè)備穩(wěn)固上還有待尋求更為有效的方法。5結(jié)語大同 兩硬 地質(zhì)條件下,利用刨煤機對薄煤層實現(xiàn)綜合機械化開采,經(jīng)晉華宮首采工作面的實踐證明是可行的。盡管產(chǎn)量比預(yù)期有所降低,但其潛在的經(jīng)濟及社會效益巨大。本項目的實施可使大同煤礦集團公司煤層高度<1.3m的薄煤層實現(xiàn)綜合機械化的開采,提高生產(chǎn)效率和煤炭資源的回收率,延長礦井的服務(wù)年限;其次,全自動化控制的刨煤系統(tǒng),是有可能實現(xiàn)無人工作面,可減輕工人的勞動強度和傷亡事故的機率;由于采用淺截多循環(huán)的落煤