逐步实现由厚煤层单一开采向薄厚煤层开采并重转型——兖州煤业公司南屯煤矿薄煤层综采探索

李树荣

(兖州集团南屯煤矿,山东省邹城市,273515)

逐步实现由厚煤层单一开采向薄厚煤层开采并重转型
——兖州煤业公司南屯煤矿薄煤层综采探索

李树荣

(兖州集团南屯煤矿,山东省邹城市,273515)

介绍了兖州矿区第一座特大型煤矿南屯煤矿由厚煤层开采向薄厚煤层配采的转型。分析了制约薄煤层开采的主要因素,给出了薄煤层综采的主要措施。针对具体工作面,介绍了薄煤层综采的技术条件、配套设备及开采效果。

薄煤层开采 综采 技术条件 配套设备 南屯煤矿

1 南屯煤矿进行薄煤层综采的背景

南屯煤矿1973年建成投产,是兖州矿区第一座特大型煤矿,目前核定生产能力400万t/a。经过持续多年的开采,厚煤层资源急剧减少,至2009年底,矿井剩余储量中,厚煤层占55.9%,薄煤层占44.1%。如何保证矿井可持续发展、延长服务年限成为当务之急。

2010年,兖州煤业公司把南屯煤矿确定为由厚煤层向薄煤层开采转型的示范矿井。在公司的大力支持下,南屯煤矿明确了“转型提效、科学发展”的愿景目标,着力推动矿井由厚煤层单一开采向薄厚煤层开采并重、薄煤层综采转型。

2011年,南屯煤矿计划在现有1个薄煤层采煤队的基础上,再组建薄煤层综采队1个,计划生产原煤40万t。确定在十一采区和十三采区布置1701、1602等薄煤层综采工作面。

2 南屯煤矿进行薄煤层综采的前期准备

(1)编制总体规划。编制生产接续、煤炭开采、开拓掘进、队伍建设、设备配套5个规划,着力研究高硫煤开采、挖潜拓量新区勘探等2个重点课题,力创发展提速、转型显效、结构趋优、亮点增多的崭新局面。

(2)充分调研论证。在对17#煤层现场条件勘探研究的基础上,组织人员赴兄弟煤矿调研学习薄煤层开采技术。经过分析论证,制订了薄煤层工作面机械化开采方案。

(3)超前规划设计。对工作面从巷道布置、采煤方法、生产工艺、生产系统、正规循环等方面按照综采工作面的要求进行设计。

(4)做好设备配备。地面车间内模拟井下现场组装配套设备,设备调试到最佳状态再下井安装。

(5)精心现场调试。根据生产流程进行详细分工,及时解决出现的问题。注重流程操作,合理控制采高,对刮板输送机、采煤机电器部分等进行了改造,提高了设备可靠性。

3 薄煤层综采工作面概况

3.1 1701工作面概况

1701工作面为十一采区17#煤层首采工作面,上覆为1601采空区,东邻科澳公司保护煤柱,南邻南屯、北宿井田边界,西为十一采区回风巷,北为故夏村庄保护煤柱。工作面开采初期为小面生产,工作面长95.6 m,推进长度286 m,合茬后工作面长207.5 m,推进长度502 m。

工作面煤层结构简单,赋存稳定,平均1.05 m,煤层倾角1～8°,平均3°;煤质为黑色半亮型煤,块状结构,含黄铁矿结核,在煤层中下部发育一层不连续的粉砂岩条带,平均每20 m约4～5处,长度在0.5～2.5 m之间,厚度在0.05～0.2 m之间。煤层普氏硬度f=3～4,煤层为低中灰、富硫、高发热量的气煤,各项工业指标稳定。

工作面煤层直接顶为十一灰岩,局部缺失相变为砂质泥岩,平均厚度为1.26 m,直接底为铝质泥岩,平均厚度为1.1 m。

工作面总体为一单斜构造,南高北低。工作面在掘进过程中共揭露11条断层,落差在0.4～2.5 m之间。从实际揭露情况看,各断层在工作面延伸范围大,对工作面正常生产影响较大,并且根据实际生产情况看,该工作面内小构造较发育,对正常回采有一定影响。

3.2 1602工作面概况

1602工作面位于十一采区西南部,工作面北邻1604工作面采空区,东部为十一采区轨道上山,西为十一采区边界与十三采区相邻,南与北宿井田1468工作面采空区相邻。工作面面长192 m,推进长度784 m。为提高资源回收率,开采初期为旋转开采。

工作面煤层赋存稳定,以暗煤为主,亮煤次之,条带状结构,煤质较硬,煤层普氏硬度f=3。煤层为低灰、富硫的气煤,各项工业指标稳定,煤层中局部含有黄铁矿结核,对煤层开采和煤质有一定的影响。

工作面煤层直接顶为十下灰岩,平均厚度为4.77 m,直接底为铝质泥岩,平均厚度为1.22 m。

工作面总体为一单斜构造,东高西低,南高北低。掘进过程中揭露25条断层,其中断层16F31、16F51、16F52、16F65、16F67落差较大,落差在1.4～3.2 m之间。16F31贯穿全工作面,对回采影响很大。

3.3 制约薄煤层生产的主要因素

(1)工作面地质条件较复杂,断层多,对工作面生产影响较大。1602工作面在掘进、回采期间已揭露断层35条,最大落差为3.2 m。

(2)工作面设备与现场条件不相适应,设备故障率高,严重制约工作面生产。平均每个月因设备故障影响生产时间约123 h。

(3)因煤层硬度大,硫化铁结核、夹石多,采煤机截割困难,对滚筒和截齿磨损严重,平均割一刀煤需换截齿约23个。2010年在薄煤层开采中共更换采煤机滚筒13个。由于采煤机机身震动大,造成采煤机故障频繁。采煤机卧底量只有5 cm,在遇到煤层倾角变化较大时,需采取人工落底措施,造成生产效率下降。同时,在低于1.2 m的情况下,采煤机检修空间小,给检修带来极大不便。

4 设备情况

目前南屯煤矿配备薄煤层成套设备一套,包括:MG110/250-BW型采煤机,总功率4×55+30 kW,液压传动,摆线轮销轨式无链牵引,截深630mm,采高0.8～1.342 m,生产能力275 t/h;SGZ-630/132×2刮板输送机,中部槽规格为长×内宽×高=1500mm×588mm×205mm,铸焊封底结构,运输能力300 t/h,电动机功率2×132 kW,圆环链规格ø26mm×92mm扁平链;SZZ-630/90转载机,中部槽规格长×内宽×高=1500mm×588mm×870mm铸焊封底结构,运输能力500 t/h,电动机功率90 kW,圆环链规格ø26mm×92mm扁平链;SSJ-800/2×40带式输送机,带宽800mm,带速2.0 m/s,功率2×40 kW,运输能力400 t/h;中间支架为ZY2600/6.5/16两柱掩护式液压支架,高度650～1600mm,初撑力2182 kN,工作阻力2600 kN,操纵方式邻架先导控制;ZZY3800/14.5/25端头支架,单摆杆四立柱支撑掩护式,高度 1450～2500mm,初撑力3200 kN,工作阻力3800 kN;MRB-125/31.5乳化液泵,公称流量 125 L/min,公称压力 31.5 MPa,功率75 kW。

在现有设备基础上,2011年公司将为南屯煤矿再配备MG110/250-BW型采煤机一台。

5 薄煤层开采措施

5.1 依靠科技,不断创新

南屯煤矿薄煤层16#煤层平均厚度0.85 m,17#煤层平均厚度1.03 m,由于煤层薄,开采难度增加。16#、17#煤层硬度高,煤层含硫化铁结核,切割难度大;煤尘爆炸指数高,煤易自燃。煤矿技术人员围绕项目组织技术攻关,与设备生产厂家一起研发大功率薄煤层采煤机关键技术。另一方面,切实发挥区队班组的积极性,实施小改小革,注重消化吸收,提高开机率。先后破解工作面输送机机头、机尾与巷道底板落差大、巷道端头支架之间空顶距离大、转载机桥部侧板高度过高等技术难题。

5.2 精益生产,过程控制

根据夹矸分布位置,调整采煤机滚筒上下割底范围,控制采煤机截深,增大夹矸自由面,降低夹矸对采煤机滚筒的正面撞击。针对夹矸分布集中区域,利用工作面超前压力松动夹矸分布区域的煤层,减小采煤机负荷。采取采煤机前滚筒割底、后滚筒割顶措施;严格控制采煤机飘刹刀度数,减少采煤机割顶、割底量;工作面过断层、过底鼓段、过顶板破碎段时采取集中出矸。

5.3 加强检修,搞好保养

薄煤层机械化生产工艺新、技术要求严、设备科技含量高,设备检修保养没有成熟的经验可以借鉴。对此,成立专职检修队伍,明确责任,包机到人,中夜班生产、早班检修;对支架、带式输送机、刮板输送机、各类小型电器等实行预防性检修;对采煤机摇臂喷嘴、滚筒、螺栓、泵箱、电控箱实行日检、周检、月检周期性检修;对采煤机扭矩轴离合器、马达、行走部内外行星齿轮、主泵传动轴组实行间隔不等的强制性检修,确保采煤机开机率和设备完好率。

6 南屯煤矿薄煤层综采的效果与规划

2010年,南屯煤矿薄煤层煤炭产量30万t,创建了一支薄煤层产量30万t采煤队和一支薄煤层半煤岩巷进尺6000 m综掘队;2011年将再打造一支薄煤层产量40万t综采队和一支薄煤层半煤岩巷进尺6000 m综掘队;2012年薄煤层产量计划60万t,力争80万t;到2013年,薄煤层产量达到100万t。最终实现薄厚煤层并重开采。

(责任编辑 张毅玲)

Gradually realization of transition from thick coal seammining to combine thick and thin coal seammining——The exploration of thin seammining at Nantun coalmine of Yanzhou Coal Mining Company

Li Shurong
(Nantun Coal Mine,Yankuang Group,Zoucheng,Shandong 273515,China)

This paper introduces the transition from thick coal seammining to thin coal seammining at Nantun coalmine,the first largest coalmine of Yanzhoumining area,analysis the main restriction factor of thin coal seammining,provides the main measures to be taken for the thin seammining,and describes the technology conditions,equipment and production effects of thin seammining based on the specific face.

thin coal seammining,fully mechanizedmining,technology conditions,equipment,Nantun Coal Mine

TD823.251

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李树荣(1962-),男,山东寿光人,中共党员,博士研究生,工程技术应用研究员,现任山东兖矿集团南屯煤矿矿长。先后获得“全国煤炭工业双十佳矿长”等20多项省部级个人荣誉,在各类刊物上发表论文30余篇,编写专著3部。