含硬夾矸薄煤層機械化回采工藝技術(shù)探討
| 兗礦集團北宿煤礦16、17層煤，平均厚度不足10m，且煤層中含有堅硬的硫化鐵結(jié)核和硬夾矸，硫化鐵結(jié)核普氏系數(shù)f值高達11，硬夾矸普氏系數(shù)f值高達7，由于硫化鐵結(jié)核和硬夾矸的存在使機械落煤成了世界性難題。機械化程度低、勞動強度大、生產(chǎn)效率低、經(jīng)濟效益差、安全可靠程度小等因素制約著北宿煤礦的生存與發(fā)展。面對困難與壓力，北宿煤礦工程技術(shù)人員和兗礦工程技術(shù)人員聯(lián)合攻關(guān)，在不改變薄煤層炮采工序的情況下，實現(xiàn)了其他工序的機械化，礦井生產(chǎn)能力突破100萬t，工作面單產(chǎn)突破50萬t，進入了全國高產(chǎn)高效礦井行列。 1 從勞動強度******、占用時間最長、影響勞動生產(chǎn)率 ******的攉煤工序抓起，實現(xiàn)了裝煤工序的技術(shù)創(chuàng)新 采煤工作面的煤炭是靠工作面上的刮板輸送機運出的，以輸送機為中心，把輸送機前后的煤炭集中到輸送機上，實現(xiàn)裝煤工作。炮采工作面勞動強度******，占用時間最長的工序就是攉煤工序，在整個炮采工作面正規(guī)循環(huán)中攉煤時間占整個循環(huán)時間的50%，是其他工序時間的總和，也是影響勞動生產(chǎn)率提高的關(guān)鍵因素、核心因素。為解決人工攉煤問題，北宿煤礦先后成功解決了輸送機后擋裝煤和輸送機前鏟裝煤問題，采煤工人基本上從繁重的體力勞動中解放出來，裝煤時間縮短60%，勞動強度降低80%，勞動生產(chǎn)率提高30%，煤炭回收率提高2%。 11 輸送機后煤擋裝技術(shù)工藝 輸送機后煤是工作面爆破后，爆破力拋擲到輸送機后部的煤炭，把爆破拋向輸送機后的煤炭擋進輸送機內(nèi)，就實現(xiàn)了擋裝的目的。 實現(xiàn)擋裝首先選擇能擋住煤的擋煤板。要求擋煤板必須具有一定的強度和彈性，既能擋煤，受炮擊力后又能恢復(fù)原形，實踐證明高分子聚乙烯擋煤板是一種比較理想的擋煤板。擋煤板設(shè)置上下兩塊，下?lián)趺喊宓撞颗c刮板輸送機后護管架牢固連接，上擋煤板以下?lián)趺喊鍨榛A(chǔ)隨采高上下調(diào)節(jié)，上部與頂板接觸，擋煤板后部以支柱為牢固支點。擋煤板用圓環(huán)鏈和連接環(huán)固定和聯(lián)接，杜絕因受炮擊力變形帶來操作上的不便。工作面爆破時把沖向輸送機后部的煤擋進輸送機。 12 輸送機前煤鏟裝技術(shù)工藝 輸送機前煤是指爆破后從輸送機到煤壁間的煤。這一部分煤可利用裝煤機械將煤裝到輸送機內(nèi)，也可用安裝在輸送機后的推移千斤頂使輸送機前移，利用煤的自然堆積角，將煤擠落進輸送機內(nèi)，實現(xiàn)鏟裝煤的目的。北宿煤礦在總結(jié)了過去鏟裝煤經(jīng)驗和教訓(xùn)的基礎(chǔ)上，克服鏟裝的各種影響因素，成功實現(xiàn)了鏟裝。鏟裝經(jīng)常出現(xiàn)的問題是：輸送機鉆底和上漂，在前移中過度彎曲甚至脫節(jié)，輸送機運轉(zhuǎn)阻力大，這是鏟裝長期不能突破的根本問題。為解決上述問題，在鏟裝技術(shù)上采取了如下措施： （1）鏟煤板。鏟煤板的高度和刮板輸送機槽幫高度一致，其長度與溜槽一節(jié)長度一致；垂直方向上中心線以下采用30°，中心線以上采用45°，中間部分圓弧過渡，鏟煤板下插角1～2°，改變了原來的三角形結(jié)構(gòu)（鏟煤板示意圖如圖1）。 圖1 鏟煤板示意圖（略） 這樣做的目的是使鏟煤板在鏟煤過程中受到阻力的合力在中心線以上產(chǎn)生一個與后部千斤頂推力力矩相反的力矩，利用力矩的平衡，減少扎底力，同時鏟煤板下部鏟角變小，也減小了鏟煤板鏟入阻力。 ?。?）刮板輸送機。工作面使用SGW—150型輸送機，使原輸送機溜槽寬度不變，增加溜槽的厚度，鏈條直徑由16mm變?yōu)棰i22mm，電機由50kW改為90kW，解決了過去使用的SGW—40T型輸送機所帶來的運輸能力低，放炮擋煤時輸送機啟動困難等問題；為解決刮板輸送機前移過程中的脫節(jié)，溜槽連接采用啞鈴銷連接，改造了溜槽端頭，增強了溜槽整體性能。為降低推移過程中輸送機的阻力和實現(xiàn)力的平衡傳遞，溜槽底部進行了封閉，改變了溜槽中板單獨傳遞力容易產(chǎn)生偏心力矩的狀況，由于是封閉鐵板和底板直接接觸，輸送機前移時，浮煤、浮矸不能進入輸送機內(nèi)，這樣就大大降低了輸送機鏟煤過程中的工作阻力。 ?。?）增加推進鏟煤裝置，并嚴(yán)格按以下要求操作： ?、夔P煤時，由班長統(tǒng)一指揮、協(xié)調(diào)，嚴(yán)格執(zhí)行從輸送機機尾向機頭方向依次鏟煤推進順序，循序漸進，時刻觀察拉煤量及輸送機運轉(zhuǎn)情況，發(fā)現(xiàn)異常情況立即停止鏟煤，及時處理好異常情況； ②每次推進鏟煤20m，減少了人工，提高了效率，同時也減小刮板板輸送機的彎曲度，進一步降低了鏟裝過程中的運輸阻力； ?、弁屏镧P煤操作移溜器時，要求兩個或兩個以上的移溜器同時前移（或抽回）以防損壞設(shè)備，且每組兩人進行，人員在頂板完整、支護齊全的安全地點，一人照明監(jiān)護、觀察頂板和支護，另一人操作移溜器操作閥進行鏟煤作業(yè)（推進鏟裝煤示意圖如圖2）。 2 工作面幾何尺寸的加大，降低了資金投入、提高了經(jīng)濟效益 隨著工作面刮板運輸能力的提高，工作面的幾何尺寸逐漸加大，單翼走向長由原來400～500m增加到1000～1400m，工作面長度由200～220m，增加到310～350m，對拉工作面傾斜長度超過300m，走向長度超過1400m，由于工作面長度的加大，萬噸掘進率降低了20m，同時，由于沿空留巷煤柱減少，使采區(qū)回收率提高。工作面走向長度的增加，延長了工作面推進時間，減少了工作面搬家次數(shù)，每面節(jié)約人力物力近百萬元。 圖2 推進鏟裝煤示意圖 3 完善配套設(shè)施的創(chuàng)新，達到安全可靠低耗的目的 31 信號系統(tǒng)的研究和應(yīng)用 工作面信號系統(tǒng)在綜采工作面已比較完善，但在薄煤層炮采工作面由于爆破和支柱與輸送機擠壓影響，設(shè)置信號系統(tǒng)相當(dāng)困難。組織技術(shù)人員進行攻關(guān)，對現(xiàn)有的護管架進行改造，并自制護管架。在護管架中安裝通訊裝置，實現(xiàn)炮采工作面的語言和信號傳遞，為安全生產(chǎn)創(chuàng)造了條件，為炮采工作面信號系統(tǒng)的安裝使用提供了經(jīng)驗。 32炮采工作面運輸巷轉(zhuǎn)載機和帶式輸送機尾自移系統(tǒng)的研究和應(yīng)用 原回采工作面運輸巷轉(zhuǎn)載機和帶式輸送機尾的牽移一直采用JHZ—75型回柱絞車作為動力，在使用過程中存在著很多缺點：（1）牽移時繩道內(nèi)不安全，易出事故；（2）有時由于阻力大，回柱絞車?yán)粍?，還需采取加回頭輪等輔助措施；（3）帶式輸送機尾每隔20～30m移動一次，轉(zhuǎn)載機每班移動一次，每次需兩人專門處理，且處理時間在30min以上。 工作面運輸巷設(shè)計安裝轉(zhuǎn)載機和帶式輸送機尾自移裝置后，不僅解決了回柱絞車牽引的不安全因素，而且也減少了設(shè)備的占用，同時也減少了人工，使運輸巷人行道暢通，方便了行人（轉(zhuǎn)載機和帶式輸送機尾自移系統(tǒng)安裝示意圖如圖3 ）。 圖3 轉(zhuǎn)載機和帶式輸送機尾自移系統(tǒng)安裝示意圖（略） 33 大行程單體支柱的研制和應(yīng)用 回采工作面因煤層厚度變化較大，工作面需配12m、10m和08m高的3種支柱，在使用過程中調(diào)整頻繁，占柱多、換柱多。若煤層發(fā)生變化，支柱更換不及時，容易造成死柱，致使油缸、活柱被壓裂變形損壞，給安全生產(chǎn)帶來不利因素。為解決上述問題，我們自行研制開發(fā)設(shè)計了DZDC10型大行程側(cè)供液單體支柱，可滿足采高06～10m的需要，以該支柱替代了1 0m和08m的兩種規(guī)格的支柱，使支柱在冊量減少14%，且減少了頻繁更換支柱的工作量，降低了職工的勞動強度，提高了安全性能。 含硬夾矸薄煤層采煤工藝改革是一項非常艱難的工作，由于空間低矮，加上是炮采，使試驗新工藝難上加難。但是，只要把握住采煤工藝改革的關(guān)鍵環(huán)節(jié)和關(guān)鍵工序逐個突破，完全能實現(xiàn)在不改變落煤工藝的前提下實現(xiàn)其他工序的機械化或自動化，這不僅能把采煤工人從繁重的體力勞動中解放出來，而且能大大提高勞動生產(chǎn)率和經(jīng)濟效益，使安全生產(chǎn)的環(huán)境得到極大改善，安全生產(chǎn)的可靠程度得到極大提高。 |
