实施优劣煤质煤层配采 提高矿井资源采出率

李正甲，王祥龙，陈铁亮

（北京天地华泰采矿工程技术有限公司，北京 100013）

实施优劣煤质煤层配采 提高矿井资源采出率

李正甲，王祥龙，陈铁亮

（北京天地华泰采矿工程技术有限公司，北京 100013）

内蒙古是我国煤炭资源大省，为了提高煤炭资源采出率，天地华泰公司针对不同煤质煤层，研究了优质煤层与劣质煤层配采技术和方案，开发研制应用了变频调速给煤机，煤质在线实时监测自动配煤装置，实现了精确定量配煤，有效提高了矿井煤炭资源采出率。

煤层配采;采出率;变频调速

Collocating Mining Good and Bad Quality Coal and Improving Resource Recovery of Mine

在鄂尔多斯部分地区主要含煤地层为侏罗纪的延安组，在薛家湾地区为石碳二叠纪山西组和太原组煤层，含煤层多在3～4层，煤层条件有薄有厚，煤质变化较大，煤层煤质较好的发热量可达25.2MJ/kg以上，煤层含夹矸层多的发热量仅在12.5MJ/kg。低劣煤质在鄂尔多斯地区销售价格低，市场用量小，销售困难，矿井经济效益差。当地矿主在经济利益驱动下，必然选择煤层条件好、煤质优良的煤层进行开采，把符合国家煤炭开采政策的煤层丢弃，甚至开采下层优质煤层把上组煤质差的煤层破坏，造成国家煤炭资源的大量损失和破坏。随着国家对煤矿开采政策的调整，政府加强了对矿井煤炭资源的管理和控制，煤炭管理部门的检查考核越来越严。为此，许多矿井在不断寻求提高煤炭资源采出率的技术可行、经济更为合理的方法和措施。

北京天地华泰采矿工程技术有限公司在内蒙鄂尔多斯地区的纳林庙煤矿二号井，领先开发应用了不同煤质煤层配采工艺和技术，采用了精确定量可变频调速给煤机，实现了自动在线煤质监测监控技术系统，经初次试验有效地提高了资源采出率和原煤质量，取得了显著的经济成效。

1 纳林庙煤矿二号井煤层条件

天地华泰公司在鄂尔多斯生产运营的纳林庙煤矿二号井，为伊泰集团的主要生产矿井，矿井年产量7.0Mt，矿井效益好。

该矿可采煤层共3层，赋存于侏罗纪地层的延安组，主要可采煤层6煤，平均煤厚6.4m，发热量22.99MJ/kg以上，目前煤价在400～500元左右。位于6号煤之上，层间距约为70m的4－2煤层平均厚度2.4m，含夹矸层平均为0.4m厚，发热量15.048MJ/kg左右，煤质较差，煤价每吨仅在130元左右，销售困难。4号煤层储量较大，煤质差，6号煤为优质煤层条件好，开采速度快，开采量大，造成4号与6号煤层开采比例失调，矿井不得不考虑调整开采布局，寻求技术可行、经济合理的上下煤层配采方案。

今年以来，天地华泰公司纳二矿项目部在4－2号煤层的42－09综采工作面和下部6号煤层的621－04综采工作面实施配采工艺。

42－09综采面采高2.4m，工作面长240m，走向1547m，工作面支架型号ZY6800－14/32，采煤机型号MG300/720－AWD1，工作面输送机型号SGZ－764/630，主运巷胶带型号DSJ100/90/2× 250，运输能力为900t/h。

621－04综采面采高5.3m，工作面长240m，走向2800m，工作面支架型号ZY8640/25.5/55，采煤机型号MG750/1915－GWD，工作面输送机型号SGZ－1000/1400，主运巷为1.2m的胶带输送机，运输能力2000t/h。

2 初步配煤试验

为满足煤炭销售要求且保证4号煤层的正常采掘接续，按照煤矿统一部署，进入地面煤仓的混合煤发热量不小于21.736MJ/kg，这就要求井下4号煤、6号煤能够均匀配比。开始阶段，井下配煤只能通过给煤机司机目测，控制6号煤煤量大小，配煤的效果与操作工人的经验、工作责任心、疲劳状态等多种因素有关，并且目前溜煤眼所用给煤机最小给煤量为600t/h，配煤效果达不到要求，无法满足配煤需求。经过调研，目前国内市场用于配煤设施种类很多，不同的条件需要实现的配煤方案也不尽相同，而其中很大一部分都是针对地面煤场的配煤进行的，井下配煤目前国内仍没有成熟的技术方案可供借鉴。

3 配煤技术方案选择

根据纳二矿实际情况及配煤要求，本着“简单可靠、实用性强”的原则，通过理论研究、技术可行性论证，拟定了针对本矿实际的配煤方案。

3.1 配煤设备现场布置

将现有的GLD3300/11/F/S型给煤机进行自动化改造，投入1套变频控制系统，通过变频柜自动控制给煤机给煤量;测量手段方面，采取电子秤称重，反馈过煤量信号，通过PLC控制将6号煤的过煤量信号转换为给煤机变频器的输入控制信号，通过编程实现4号煤与6号煤的均匀稳定配比。配煤方案现场布置如图1。

图1 配煤设备现场布置

3.2 新配煤系统的优越性

（1）在原有给煤机基础上进行技术改造，无需更换给煤机，大幅度节约了配煤方案的成本。

（2）采用目前市场上已经比较成熟的电子秤测量手段，方案可靠性高。

（3）配煤系统简单实用，适合煤矿井下复杂的现场环境，系统稳定性较强。

4 纳二矿配煤技术要求

4.1 过煤量配比与电子秤测量范围

给煤机下口1.4m胶带运输煤炭 （6号煤）发热量:22.990MJ/kg。

给煤机上口煤仓煤炭 （4号煤）发热量: 15.048MJ/kg。

要求实现变频调速配比后混合煤均发热量: 22.154MJ/kg。

即要求系统满足以下公式:

式中，x为6号煤单位时间过煤量，t/h;y为4号煤单位时间过煤量，t/h。

其中6号煤日均过煤量为20000t，日均生产时间为18h左右，即每小时平均过煤1111t左右，要求电子秤最大称量能力≥1500t/h，与给煤机距离50m。

4.2 对PLC控制系统的要求

要求PLC控制系统能将电子秤的输出信号转换成变频器的输入信号，通过变频调速改变给煤机过煤量来实现上述配煤标准。并且当6号煤煤量为0并且持续时间达到10s时，要求给煤机停止放煤，当6号煤重新出煤并且持续时间达到30s时，给煤机也能随之启动放煤。

除上述要求外，因本套设备需井下运行，所有电气设备必须防爆 （电压等级为660V或127V）

5 设备选型及改造方案预算

（1）防爆变频电机:11kW/660V（原厂配套）。

（2）防爆变频器:型号BPBT－37/660，输入电压:AC660V，50Hz，85%～115%Ue。

（3）胶带秤:称量范围0～5000t/h，输出信号4～20mA。

（4）PLC控制箱供电电源AC127V，工作电源24V。PLC控制箱接收胶带秤输出的电流信号，在可设定给煤量基础上，由控制系统计算并控制变频器的速度，按照设定的发热量控制给煤机给煤，由KJH显示系统显示及设置给煤量等参数。

按照上述设备配套，其改造预算如表1。

表1 纳二项目部配煤系统改造预算

6 结束语

天地华泰纳二项目部在纳林庙二号井不同煤质的4号和6号煤层成功地实施配采，并研制开发成功了自动变频调速给煤机和煤质在线监测监控等系统，为内蒙古鄂尔多斯地区同类煤层条件矿井提高煤炭资源采出率开创了技术可行、经济合理的成功经验。

TD82

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1006-6225（2011）04-0044-02

2011－05－09

李正甲 （1973－），男，山东高唐人，高级技师，现任天地华泰采矿工程技术有限公司纳二矿项目部经理。

［责任编辑:邹正立］