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薄煤层螺旋钻无人工作面开采技术

【阿里巴巴冶金】

摘 要 针对薄煤层采纳传统的炮采工艺后进、开采难度大等问题,借鉴国外的经验钻研出合适薄煤层开采的螺旋钻开采新工艺,介绍了螺旋钻开采的工艺历程及技能特性,实践表明,采纳钻采方法能够解决较薄煤层开采问题,具有工艺先进、成本低等长处,具有较好的推广利用价值。

要害词 薄煤层;螺旋钻开采;工艺

新汶矿区薄煤层可采储量占总可采储量的41%,薄煤层开采一直采纳传统的炮采工艺,少数工作面采纳薄煤层采煤机采煤,这样的工艺重要存在以下毛病:一是工艺繁杂,单产低;二是效力低,采煤直接工效仅为500~1 000 t/(人·年);三是遇结构时搬家频繁;四是工人的劳动强度大;五是厚度较小的薄煤层采纳炮采无法开采。随着某些矿井可采储量的日益枯竭,薄煤层的开采问题在新汶矿区已越来越突出,但是一直没有钻研出更有效的开采方式,因此,借鉴国外的经验钻研合适新汶矿区地质条件的薄煤层开采新工艺、新方式和新装备,最大限度地开发地下煤炭资源,是急需解决的首要课题。新矿团体公司往南冶煤矿1203西钻采工作面和潘西煤矿1701工作面进行了螺旋钻开采实验,并取得了胜利,是薄煤层开采工艺的一次革命。

1 实验面生产技能条件

1.1 潘西矿1701钻采面地质条件

1701钻采工作面为-350 m程度一采区七层煤东翼第一个工作面,其西部为七层一采上山,东部至七层煤变薄带,北部为1702工作面筹备区,南部为涝坡煤矿边界煤柱。工作面走向长1 043 m,倾斜长40~120 m,面积为83 440 m2。地面标高+228.4 m,井下标高-149.0~-161.5 m。

该面煤层赋存稳固,煤层总厚度0.42~0.81 m,平均0.65 m,煤层构造简略,可采指数为1,变异系数25.28%,属较稳固层。

1.2 巷道部署

七层煤一采区采纳单翼部署,在采区西部部署采区轨道上山及采区输送机上山,两条上山均沿七层煤掘进,其中,输送机上山作为运煤及进风用,轨道上山作为帮助运输及回风用。采区下部通过-350 m程度七层煤大巷与-350 m井底车场接洽,作为采区总进风巷。采区轨道上山上部衔接-150 m主石门,作为采区总回风巷。

1701运输巷位于采区上部车场以下40 m处,采纳单巷部署,巷道净宽4 400 mm,净高3 500 mm,断面13.3 m2,采纳锚网梁支护,所用锚杆为螺纹钢等强锚杆,直径18 mm,长度2 200 mm,间排距为800 mm×800 mm。该巷道重要用于该钻采面的进风、运煤和运料。

2 开采方式

2.1 回采工艺

1701工作面采纳乌咳ナ兰BSHK—2DM新型螺旋钻机,采纳前进式独头钻采的工艺方法,下山方向钻采完后再退回调头钻采上山方向煤层。

2.2 落煤方式

螺旋钻机部署在运输顺槽中,向下山方向煤层打钻,钻头割煤,螺旋钻杆掏煤,掏出的煤直接落到运输顺槽的刮板输送机上运山。该机一次采宽1 905 mm,钻机主动接杆,到达设计采深或遇到断层时退出钻杆,螺旋钻机整体前移,预留0.5 m煤柱后开端下一循环钻采。 螺旋钻机采煤示意图如图1所示。

图1螺旋钻机采煤示意图

(a) 螺旋钻机钻头割煤;(b) 钻机在顺槽中工作状况

1——单轨吊;2——螺旋钻采煤机;3——固定油缸;4——调斜油缸;5——刮板输送机;6——节式钻杆

2.3 螺旋钻机工作面生产才能

钻采工作面每班钻进30 m,每天钻进深度90 m,钻孔高度0.65 m,钻孔宽度1.905 m,钻煤时回收率0.95,则

日产量Qd=90×1.905×0.65×1.31×0.95=138.7 (t)

月产量Qm=138.7×30×90%=3 745 (t)

3 工作面装备配置

运输顺槽内部署φ50 mm的防尘管路,每50 m设一个三通阀门,以便满足钻进时降尘和冲洗巷道,杜绝煤尘积累。运煤巷道各转载点相应安设喷雾装置,实行转载主动喷雾。在靠工作面侧设置SGW—40T型和SGW—30B型刮板输送机和SPJ—800型胶带输送机,并在靠近钻采工作面的地点设有移动开关站、螺旋钻机液压体系泵站等装备。

(1) 螺旋钻机 BSHK—2DM型螺旋钻采煤机,其重要技能参数为:钻高0.65 m,钻宽1 905 mm,钻深(上山力向)85 m;下山方向钻深45 m;电机功率235 kW;钻进速度1.0 m/min。

(2) 运输装备 运输装备有SGW—40T刮板输送机一部,SPJ—800胶带输送机两部。

(3) 帮助运输装备 帮助运输采纳单轨吊一部,起吊重量2 t,爬坡角度6°。

4 顶板管理

依据相邻南冶矿1203西钻采面的矿压观测材料和潘西矿1701面顶板情形观测剖析,由于煤层埋藏较浅,且为条带式开采,虽然直接顶为不稳固的二级二类顶板,但采宽1.905 m,煤柱宽0.5 m,顶板来压及下沉等浮现不显明。

5 劳动组织和重要经济技能指标

5.1 劳动组织

工作面采纳“三八”制造业制度,每班作业8 h,履行边采边准。每天检修光阴维持3 h以上。

1701工作面每班有1名带班工长负责组织生产,配有螺旋钻机司机2人、维修工1人、帮助工2人、电工1人及相干工种的操作人员,全班合计7人。

5.2 重要经济技能指标

1701工作面的重要经济技能指标见表1。表1

1701工作面重要经济技能指标表

名称

数量

名称

数量

钻进度

30 m/班

日产量

138 t

钻采长度

85 m

月产量

3 745 t

煤层倾角

15°

正规循环率

≥90%

煤容重

1.31 t/m3

日出勤

21

续表1

名称 数量 名称 数量 煤硬度 1.5 出勤率 81% 煤层厚度 0.42~0.81 m 工作面效力 6.5 t/工 钻孔高度 0.625 m 钻孔宽度 1.905 m 地质储量 7.1 万 t 可采储量 5.67 万 t 可采期 13.6月 钻煤采出率 ≥80%

6 重要生产体系

6.1 通风体系

选用DKJ—65No4.5型通风机对钻孔内供风,DKJ—65No4.5型通风机供风量为130~200 m3/min,能满足钻孔供风请求。

1701运输顺槽采纳压入式通风方法。

6.2 供电体系

1701西钻采面的供电变压器为KBSGZY—500/6型移动变电站,移动变压器将6 kV高压变为660 V电压,给螺旋钻机、前部转载机、后部转载机、通风机、液压泵站、单轨吊等供电;装备装机总容量为387.76 kW。

7 采煤成本对照剖析

螺旋钻机采煤与炮采成本对照见表2。表2

成本对照剖析表

项目 螺旋钻采煤机 炮采 装备租赁费 装备租赁费:53 000元 (1) 工作面需用1 m单体支柱1 200棵,租赁费1.8万元;(2) 乳化液泵2台,租赁费0.552万元;(3) 金属铰接顶梁260根,租赁费0.09万元;(4) 40 T溜子租赁0.42万元。小计2.862万元 资料耗费 采煤资料耗费:15 115元 (1) 炸药5.5 t/万t,每吨0.4万元,计1.1万元;(2) 雷管1万发/万t,每发1元,计0.5万元;(3) 坑木10 m3/万t,750 元/m3,计0.375万元。小计1.975万元 电力耗费 8.48 kW·h/t×3 149 t×0.45元/kW·h=12 016 元 乳化液泵:37×0.7×12×30×0.45=4 196 元;150刮板输送机:5×0.7×12×0.45=8 505元。小计1.27万元 工资 2 000元/人×21人=42 000元 2 000元/人×150人=300 000元

续表2

项目 螺旋钻采煤机 炮采 巷道费用 巷道成本2 725元/m,平均每月报废巷道50 m,掘进费用13.625万元 每米巷道成本1 827元/m;每万吨需掘进巷道587 m,掘进费用:1 827×587×0.5=62.76万元 总合计 25.828万元 71.867万元 吨煤成本 68.994元 143.734元

注:0.7 m以下的薄煤层炮采工作面单产按0.5万 t/月盘算。

从以上对比可以看出,采纳螺旋钻采煤机与采纳炮采采煤相比,吨煤成本减少74.74元,按年产4万 t盘算,每年可节俭费用近300万元。

8 收场语

通过工业性实验及对螺旋钻采煤机性能的深刻钻研,重要取得以下后果:

① 实现了薄煤层单巷前进式开采。在同一条巷道中前面掘进、螺旋钻机组滞后前进式的采煤方式,并且不用另外部署工作面回风巷,下降了巷道掘进率,有利于采掘接续,有利于薄煤层及边角煤柱的回收。

② 实现了煤层清洁开采。钻采历程中遇到断层时退出钻杆,掘进矸石可充填下部钻孔,减少了矸石采出和排放量,同时孔间留设小煤柱,有利于建筑物下开采地表减沉。

③ 实现了回采工艺的单一化。螺旋钻机无人工作面开采工艺历程简略,将传统回采工艺的破、装、运、支、处五大工序合并,由螺旋钻机钻采完成。

④ 实现了煤炭开采的车间化。螺旋钻机无人工作面开采极大地改进了工人的劳动条件和劳动环境,工人不再进入工作面,而是在巷道中把持机械,劳动强度小,生产安全。

⑤ 劳动生产率高,经济效益好。螺旋钻机无人工作面开采,用人少,占用装备少,节俭了工作面内的输送机、支架等装备,减少了装备的故障率。

⑥ 进步了矿井安全生产水平。该机组采宽为1.905~2.105 m,钻采孔之间煤柱为0.5~1.0 m,钻采孔内不进入工作人员,实现了无人工作面独头采煤,杜绝了占煤矿事故达50%的顶板事故;本钻机采纳局部通风机对迎头供风,防尘管路、喷雾喷头至迎头,使用无火花型钻头,迎头钻杆中安设瓦斯断电传感器,钻采孔开门处设置外喷等安全办法,杜绝了瓦斯、煤尘事故,可以说螺旋钻采煤是一种安全度很高的先进采煤方法。

总之,在薄煤层中使用螺旋钻采煤机采煤实验钻研是胜利的,到达了预期的后果,具有较好的推广利用价值。

第一作者简介 张明,男,采煤工程技能利用钻研员,大学文化水平。现任新汶矿业团体副总工程师,曾发表论文多篇