E ML340连续采煤机在旺格维利采煤法中的应用

梁大海,张 振

(煤炭科学研究总院太原研究院,山西太原 030006)

E ML340连续采煤机在旺格维利采煤法中的应用

梁大海,张 振

(煤炭科学研究总院太原研究院,山西太原 030006)

依据 EML340连续采煤机在乌兰木伦矿进行的工业试验情况,介绍了间断运输工艺系统旺格维利采煤工艺,通过现场运行观测结果,对工艺系统进行了分析。结果表明:EML340连续采煤机能够满足工艺要求,并给出了合适的正规循环,用此结果可以用来指导类似神东矿区地质条件的地区使用连续采煤机进行短壁开采。

连续采煤机;旺格维利采煤法;短壁开采

短壁机械化开采是解决“三下”压煤、残留煤柱和不规则块段煤炭开采的有效途径,连续采煤机是短壁开采技术的关键设备,EML340型连续采煤机的研制成功标志着我国具备了生产短壁开采成套设备的能力。

以 EML340型连续采煤机在乌兰木伦矿旺采工作面进行的工业性试验实测数据,说明连续采煤机在旺格维利采煤法 (短壁开采)中的应用。

1 工作面概况

1.1 地质条件

工作面位于 1-2煤二盘区南集中三大巷西南侧,工作面西南一侧为综采面采空区。1-2煤层厚度变化较大,结构简单,条带状结构,块层状构造,内生裂隙较发育,裂隙面含星点状黄铁矿。煤层厚度 3～7.4m,倾角 1～3°。在南集中辅运大巷1-3联巷揭露冲刷带,冲刷岩层厚度最大 0.5m,煤层厚度 3.0～3.5m,冲刷岩层岩性为灰白色中砂岩,对旺采面七区段回采影响较大。基本顶为中砂岩,中粒砂状结构,块状构造,碎屑成分以石英为主、长石次之,泥质胶结,厚度 10.5～21.9m。煤层直接顶板为灰色砂质泥岩,块层状构造,水平层理,泥质胶结。直接底为粉砂岩,灰色,泥质粉砂状结构,层状构造,成分以粉砂质为主,泥质成分次之,厚度 2.8～9.0m。

1.2 生产概况

工作面回采区域以二盘区南集中辅运巷、60201运输巷、1-2煤集中辅运大巷为边界,留设30m的保护煤柱。整个采区回采面积 96430m2。南集中辅运巷旺采区预计可回采原煤 154kt,可采期为 70d。南集中辅运巷旺采区首先在 60201综采面的措施巷处沿垂直于 60201运输巷方向布置 2条中巷到边界煤柱,然后开始准备支巷与回采采硐。

旺采区域根据规划划分为左右 2个块段,其中左翼块段分为 3个区段,每个区段布置 3组 6条支巷,右翼同样分为 3个区段,每个区段布置 2组 4条支巷,区段间隔离煤柱为 15m,每组支巷间隔离煤柱为 10m,支巷垂直于中巷。

2 回采工艺

2.1 工作面主要设备配置

连续采煤机采煤工艺系统按运煤方式的不同,又可分为 2种:一种是间断运输工艺系统 (采用梭车等运输煤炭),一种是连续运输工艺系统 (采用连续运输机等运输煤炭)[1]。对于“三下”等不规则块段煤炭的开采来说,间断运输系统更具有灵活性、适用性,因此,在“残采”煤炭的开采中更倾向选择间断运输系统工艺。本次乌兰木伦矿的工业性试验就是选择梭车运输煤炭,属于间断运输工艺系统。工作面主要设备配置见表 1。

表1 工作面主要设备

2.2 回采工艺

2.2.1 掘进工艺[2]

中巷、支巷掘进采用双巷掘进。根据需要,每隔 50m施工 1条联络巷。中巷、支巷设计宽度为5.4m,高为 3.8m。掘进循环长度为 11m。连续采煤机掘进过程可分为“切槽”和“采垛”2个工序。司机在激光指向仪的导向下,进行 “切槽”和“采垛”2个工序 (图 1)。

图1 连续采煤机支巷切槽与采垛

2.2.2 旺格维利回采工艺

连续采煤机采用双翼斜切进刀后退式采煤法对煤柱进行回收。回采每条支巷时,必须按左右各 1刀、先左后右的后退式回采顺序进行回采,严禁随意调整。连续采煤机双翼开采工艺布置见图 2。

左翼块段采用完全垮落法控制顶板,采用 4台线性支架,采硐间煤柱留 0.3m,1,2支巷间煤柱为 13.5m。右翼块段采用不完全垮落法控制顶板,采用 2台线性支架回采,采硐间留设 1m保护煤柱,1,2支巷间煤柱为 15m。

图 2 连续采煤机双翼开采工艺布置

回采时,进刀深度 11m,采硐与支巷呈 39°夹角,采硐宽 3.3m、高 4.4m,顶板状况不好时,单刀回采长度可缩减为 6m。当左右各采完 1刀后,将工作面行走液压支架往后移动 1次。

3 回采工艺过程分析

3.1 掘进工艺过程分析

3.1.1 掘进小循环

连续采煤机掘进在割煤时,同时运用装载机构和其中部运输机构进行装煤。把连续采煤机从开始往梭车上装煤到下一次 (往梭车上)装煤作为 1个掘进小循环,现场对连续采煤机在 (梭车)不同运距下掘进小循环进行了记录,见表 2。

表2 掘进小循环统计

测试结果表明:连续采煤机在梭车平均运距105m情况下,1个掘进循环平均需要 272s,其装车时间占整个循环的 40%。

3.1.2 掘进施工正规循环时间

连续采煤机在掘进巷道包括 “破煤”、 “装煤”、“运煤”、“清煤”、“调机”5个过程 (支护过程是平行作业),完成这一循环算作 1个正规作业循环。整个过程包括切槽、清理浮煤、调机到采垛位置、采垛、清理浮煤、调机至另一巷道内掘进。不同运距下,正规循环过程分解后实测得到的数据见表3。

表3 掘进施工正规循环统计

结果表明:EML340连续采煤机在掘进 5.4m ×3.8m断面巷道平均运距 88m,完成 1个正规循环 (掘进进尺 11m)需要 165min。其中切槽 (槽宽 3.3m)平均 69min,掘进小循环 16个;从切槽、清理底煤到调机至采垛处平均需要 9min;采垛 (垛宽 2.1m)时间平均需要 52min,掘进小循环 10个,清理底浮煤及调机至另一巷道内平均需要35min。

3.2 回采工艺分析

连续采煤机在进行旺格维利法采煤时,把采 1个硐室作为 1个正规循环进行统计 (包括采硐和移架工序),在梭车不同运距下统计结果如表 4。

表4 回采作业正规循环统计

结果表明,在梭车平均运距为 82m时,连续采煤机回采完 1个正规循环 (进刀深度 11m,采高4.4m)需要时间平均 81min,每一个正规循环平均需要完成小循环 17个。

4 应用效果

试验于 2009年 4月 27日在神东煤炭集团乌兰木伦矿进行,从 5月 3日至 12月 15日,共生产227d,过煤量达 485kt。

5 结论

(1)在残采区用连续采煤机进行旺格维利法回采煤炭时,推荐使用间断运输工艺系统。其工艺流程为:连续采煤机—梭车—破碎机—胶带输送机。考虑地质条件等因素,可以选择单翼进刀或双翼进刀。

(2)EML340连续采煤机用作巷道掘进时,完成循环进尺 11m(巷道断面 5.4m×3.8m),需要时间平均为 165min,加上其他工序 (如交接班检查,班中餐等工序),生产班 (采用“8844”制作业方式)能够完成 2个正规循环,完成进尺 22m。在每个正规循环中,连续采煤机装车时间占整个工序的 40%;回采时,平均运距为 82m,进刀深度为 11m,每个班平均能够完成 6个正规循环,每循环完成小循环17个。

(3)通过对回采工艺过程的分析和现场实测数据,可指导类似神东矿区地质条件的地区合理组织安排和计划生产。当然影响生产的外围因素有很多:梭车运距、连续采煤机司机的操作水平、梭车的性能等,都会影响到正规作业循环的作业时间,从而影响到连续采煤机的生产能力。

(4)首台国产 EML340连续采煤机在神东矿区的工业性试验结果表明:其完全能够满足这种间断生产工艺。国产连续采煤机的研制成功,打破了国外连续采煤机一统中国市场的局面,必将大大推动我国煤炭开采技术的进程。

(5)若要进一步提高生产能力,必须提高连续采煤机实际开机时间,但需改变生产工艺,会使生产系统更加复杂,这将对 EML340连续采煤机和生产系统的可靠性、安全性提出更高的要求,这也是有待进一步试验和研究的地方。

[1]徐永圻.煤矿开采学 [M].徐州:中国矿业大学出版社, 1999.

[2]中国煤炭学会.短壁机械化开采专业委员会首届学术研讨会论文集 [C].2003.

[责任编辑:张银亮]

Application of EML 340 ContinuousM in ing Cutter in W ongawilliM in ingM ethod

L IANGDa-hai,ZHANG Zhen

(Taiyuan Research Institute,China Coal Research Institute,Taiyuan 030006,China)

This paper introduced interrupted transportation system-Wongawillimining method according to the application of EML340 continuousmining cutter inWulanmulun Colliery.It analyzed the system on the basisof observation data.Results showed that EML340 continuousmining cutter could meet technical need and it present a suitable regular cyclic operation.The results may be used to instruct short-wallminingwith continuousmining cutter in mining area with similar geological condition to ShendongMiningArea.

continuousmining cutter;Wongawilliminingmethod;short-wallmining

TD823.94

A

1006-6225(2010)06-0065-03

2010-06-07

“十一五”国家科技支撑计划重点项目:煤炭资源高效采选关键技术与装备研发 (2006BAB16B05)

梁大海 (1973-),男,河南邓州人,工程师,硕士,主要从事短壁开采工艺和煤岩破碎方面的研究。