【摘要】本文以大同煤礦集團(tuán)有限責(zé)任公司在塔山礦進(jìn)行的超厚煤

1、【摘要】本文以大同煤礦集團(tuán)有限責(zé)任公司在塔山礦進(jìn)行的超厚煤層綜放開采實(shí)踐，介紹了實(shí)施配置的綜放高產(chǎn)高效開采裝備的性能、參數(shù)和使用效果。通過(guò)對(duì)使用狀況和測(cè)試數(shù)據(jù)的分析，指出了存在的問(wèn)題和原因，提出了解決的途徑和建議?！娟P(guān)鍵詞】綜采放頂煤；高產(chǎn)高效；開采裝備The practice on high production highly effective mining equipment in top-coal caving face of very thick coal seamLIU Da-tong（Datong Mining Group Co. ltd , Datong Shanxi 0370

2、03）Abstract: The practice on mining equipment in top-coal caving face of very thick coal seam by Tasan of Datong coal mine group co. ltd, introduced the implementation disposition synthesis puts the high production highly effective mining equipment the performance, the parameter and the use effect.

3、Through to the behavior in service and the test data analysis, had pointed out the existence question and the reason, proposed the solution way and the suggestion.Keywords: top-coal caving; high production and highly effective; mining equipment 1概述      據(jù)預(yù)測(cè)，2020年中國(guó)煤炭需求將

4、達(dá)到2530億噸，按目前生產(chǎn)和在建礦井能力分析供應(yīng)缺口將達(dá)到914億噸。為了滿足國(guó)民經(jīng)濟(jì)，當(dāng)前和長(zhǎng)遠(yuǎn)發(fā)展對(duì)煤炭的需求是我國(guó)能源領(lǐng)域的重大任務(wù)。高產(chǎn)高效開采裝備是提高煤炭生產(chǎn)能力的重要手段，是國(guó)際采礦界持之以恒研制內(nèi)容和發(fā)展方向。我國(guó)高產(chǎn)高效開采裝備的研發(fā)水平較美、英、德等發(fā)達(dá)國(guó)家低，但煤炭生產(chǎn)總量是卻居世界第一位，2006年全國(guó)原煤產(chǎn)量達(dá)到23.8億噸，煤炭供應(yīng)仍出現(xiàn)了緊張的局面。為此，早在2004年國(guó)家發(fā)展改革委對(duì)建設(shè)年產(chǎn)600萬(wàn)噸的特大礦井需要現(xiàn)代的高端綜采工作面設(shè)備給予了肯定和支持。塔山礦根據(jù)其煤層條件特點(diǎn)和我國(guó)煤機(jī)裝備現(xiàn)狀，采用研制放頂煤關(guān)鍵設(shè)備和引進(jìn)可靠設(shè)備的技術(shù)途徑，開發(fā)了超厚煤層

5、綜放高產(chǎn)高效開采裝備，并進(jìn)行了開采實(shí)踐，取得了很好的技術(shù)與經(jīng)濟(jì)效果。截止2007年6月原煤產(chǎn)量達(dá)到763.6萬(wàn)噸/年，最高日產(chǎn)量突破了五萬(wàn)噸。實(shí)踐證明，這套超厚煤層綜放高產(chǎn)高效開采裝備的研制、設(shè)計(jì)、配置是成功的。為全國(guó)產(chǎn)化提供了借鑒和范例。 2裝備配置2.1主要設(shè)備及參數(shù)配置設(shè)備的總體思路是以保證綜放工作面年生產(chǎn)能力為600萬(wàn)噸為前提，具有安全可靠、免維修、壽命長(zhǎng)的特點(diǎn)。為此在進(jìn)行塔山首采工作面成套設(shè)備選型配置時(shí)，采用研制、引進(jìn)方式，并結(jié)合國(guó)內(nèi)綜采放頂煤技術(shù)水平程度，使配置的成套裝備達(dá)到科學(xué)合理、經(jīng)濟(jì)實(shí)用的效果。各設(shè)備選配思路是：從特厚煤層放頂煤負(fù)重角度看，工作面刮板輸送機(jī)承擔(dān)的負(fù)荷

6、較大而且要求其壽命長(zhǎng)，特別是后部刮板輸送機(jī)負(fù)荷更重、可靠性要求更高，因此，刮板輸送機(jī)采取引進(jìn)世界上最先進(jìn)、最可靠的設(shè)備，所以招標(biāo)選中了德國(guó)DBT公司負(fù)責(zé)設(shè)計(jì)制造的PF6/1142型和PF6/1342型用于前后部的刮板輸送機(jī)。并根據(jù)塔山礦生產(chǎn)能力要求和煤層較厚的特點(diǎn)，配備大功率、中雙鏈、雙速電機(jī)+CST系統(tǒng)+重型緊湊型雙級(jí)行星減速器傳動(dòng)，以此達(dá)到刮板輸送機(jī)運(yùn)輸能力富裕系數(shù)大、啟動(dòng)性好的特性。放頂煤工作面采煤機(jī)相對(duì)要求不高，國(guó)內(nèi)、國(guó)外都有能與之技術(shù)上相配的產(chǎn)品，只是國(guó)內(nèi)產(chǎn)品可靠性相對(duì)要差一些，從企業(yè)和今后的發(fā)展的角度來(lái)看還是選擇了目前世界上功率最大、技術(shù)內(nèi)涵最先進(jìn)采煤機(jī)，SL500交流電牽引滾筒采

7、煤機(jī)，由德國(guó)艾柯夫公司設(shè)計(jì)制造。刮板轉(zhuǎn)載機(jī)和破碎機(jī)的選型，是以輸送機(jī)的能力和溜槽寬度或鏈速略大于工作面輸送機(jī)為原則，考慮了與工作面保持同樣的壽命選用了德國(guó)DBT公司負(fù)責(zé)設(shè)計(jì)制造的PF6/1542型轉(zhuǎn)載機(jī)和SK1118型破碎機(jī)，以及Matilda自移皮帶機(jī)尾。但DBT公司無(wú)法提供滿足用戶要求先進(jìn)的轉(zhuǎn)載方式，因此配備張家口煤機(jī)廠設(shè)計(jì)制造的ZY1100型轉(zhuǎn)載機(jī)自移裝置?？缮炜s膠帶輸送機(jī)傳動(dòng)功率的選擇，必須大于轉(zhuǎn)載機(jī)的運(yùn)輸能力。根據(jù)綜采工作面煤流系統(tǒng)運(yùn)輸?shù)脑瓌t和簡(jiǎn)化設(shè)備管理環(huán)節(jié)的原則，順槽采用一部可伸縮膠帶輸送機(jī)，運(yùn)輸能力不小于3500t/h，運(yùn)輸機(jī)長(zhǎng)度應(yīng)和工作面走向長(zhǎng)度協(xié)調(diào)。選用了煤科總院上海分院運(yùn)

8、輸機(jī)電研究制造中心按運(yùn)輸長(zhǎng)度3300米計(jì)算功率，實(shí)際按1700米供貨的SSJ1400/2×250膠帶輸送機(jī)。乳化液泵站、噴霧泵配備了德國(guó)豪森科公司制造的EHP3K200/53 型和EHP3K125/80型。采煤機(jī)、轉(zhuǎn)載機(jī)、破碎機(jī)、泵站動(dòng)力中心選配了德國(guó)貝克集團(tuán)的TS1534:RET+TEK1534+PBE3004型；前后刮板機(jī)動(dòng)力中心選配了英國(guó)阿蘭維斯特華萊士唐有限公司的AW2000型。各設(shè)備主要參數(shù)見表2-1。表2-1序號(hào)設(shè)備名稱設(shè)備主參數(shù)數(shù)量1采煤機(jī)截割功率：2×750 kW；采高：25.2m；截深：800mm；電壓：3300v；交流變頻電牽引；牽引功率：2×

9、902×110 kW；牽引速度：0012.9/30.9m/min12前部刮板輸送機(jī)功率：2×700kW；電壓：3300V；內(nèi)槽寬：1000mm：運(yùn)輸能力：2000t/h；刮板鏈型式：中雙鏈；圓環(huán)鏈規(guī)格：42×146 mm；13后部刮板輸送機(jī)功率：2×855kW；電壓：3300V；內(nèi)槽寬：1200mm：運(yùn)輸能力：3000t/h；刮板鏈型式：中雙鏈；圓環(huán)鏈規(guī)格：42×146 mm14自移式轉(zhuǎn)載機(jī)輸送能力：3500t/h；出廠長(zhǎng)度：40m（設(shè)計(jì)長(zhǎng)度50m）；內(nèi)槽寬：1200mm；功率：375kW；電壓：3300V；自移方式：“MATILDA”邁步式自

10、移；中部槽型式：整體箱型焊接結(jié)構(gòu)15破 碎 機(jī)破碎能力：3500t/h；功率：375kW；電壓：3300V；適用槽寬：1200 mm；入口塊度：1200×1180mm；最大排出粒度：400（350，300，250，200）mm；傳動(dòng)型式：電機(jī)+液力偶合器+減速器16順槽可伸縮膠帶輸送機(jī)輸送能力：3500t/h；設(shè)計(jì)長(zhǎng)度：1700m；帶寬：1400mm；儲(chǔ)帶長(zhǎng)度：450 m；電壓：3300V；電機(jī)功率：（3×400）kW27乳化液泵站額定壓力：36.5MPa；額定流量：309L/min；電機(jī)功率：200 kW； 電壓：3300V；乳化液箱容量：4500 L38噴霧泵站額定壓力

11、：13.2 MPa；額定流量：516L/min；電機(jī)功率：200kW；電壓：3300V；(不銹鋼泵箱一個(gè)，容積2200L)19動(dòng)力中心額定容量 ：2500KVA；一次側(cè)額定電壓10KV；二次側(cè)額定電壓 ：3300V3 2.2研制設(shè)備及參數(shù)放頂煤液壓支架是實(shí)施放煤工藝的關(guān)鍵設(shè)備，也是保證頂煤回收率的重要環(huán)節(jié)，而目前從放頂煤技術(shù)和放頂煤設(shè)備的制造國(guó)內(nèi)是處于世界領(lǐng)先水平，所以放頂煤設(shè)備由國(guó)內(nèi)設(shè)計(jì)和制造。綜放支架工作阻力是按現(xiàn)行較通用的巖石容重法計(jì)算確定，計(jì)算工作阻力值為10128 kN，整合值為10000kN。支架的最大支撐高度的確定取決于工作面頂板管理理念和放頂煤工作面的出煤量，適當(dāng)增加

12、割煤高度，可以提高煤炭回收率，并且有利于特厚頂煤的放出。帶來(lái)的后果是礦山壓力顯現(xiàn)加劇，工作面片幫冒頂現(xiàn)象嚴(yán)重，可能影響工作面的正常生產(chǎn)。同時(shí)，合理的割煤高度還要考慮通風(fēng)和工作面風(fēng)速的限制。為了保證合理的采放比（1：21：3），并且提高頂煤回收率，塔山礦采高應(yīng)該盡可能選擇較大。由于煤層底部6m7m結(jié)構(gòu)相對(duì)比較穩(wěn)定，為了減少或取消頂煤弱化措施，希望單純依靠支架的反復(fù)支撐去破碎支架上方、機(jī)采剩余的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定頂煤。實(shí)踐和研究都表明支架對(duì)上方頂煤的影響范圍在3m左右，并且與支架的架型、支護(hù)強(qiáng)度、頂梁長(zhǎng)度等有關(guān)。綜合考慮以上各種因素，確定塔山首采工作面機(jī)采高度為3.03.5m，剩余的3m4m的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定的頂煤

13、，在液壓支架工作阻力為10000kN支撐作用下，可以依靠支架破碎，所以支架的最大高度確定為3.8m。并由天地科技股份有限公司開采所事業(yè)部設(shè)計(jì)、鄭州煤礦機(jī)械集團(tuán)有限責(zé)任公司和北京煤礦機(jī)械廠制造。主要參數(shù)如：ZF10000/25/38型放頂煤液壓支架 架  型：                      四柱支撐掩護(hù)式正四連桿低位放頂煤支架型  號(hào)：  

14、;                           ZF10000/25/38支架結(jié)構(gòu)高度：                    &#

15、160;  25003800 mm支架寬度：                           16601860 mm支架中心距：                

16、60;        1756 mm初撐力：                             7730KN（P=31.4MPa）支架工作阻力：        &#

17、160;              10000 kN（P=40.62MPa）支護(hù)強(qiáng)度：                           1.04 MPa移架步距    

18、;                         800mm泵站壓力：                         

19、;  31.4MPa操縱方式：                           本架操縱$Page_Split$ 3開采實(shí)踐3.1條件8102工作面煤層厚度為11.131.7m，平均煤厚19.4m。煤層偽頂0.01m-0.05m，為灰黑色炭質(zhì)泥巖、高嶺質(zhì)泥巖，局部為白色煌斑巖；直接頂0.51m-30m，下

20、部以深灰色及灰黑色高嶺巖、砂質(zhì)泥巖、炭質(zhì)泥巖，以及2#煤層，局部賦存，中夾巖漿巖侵入體，局部分叉2層以上。中部為灰白色中、粗砂巖及含礫細(xì)砂巖，局部夾薄層粉砂巖或多層煤線。上部為山西組4#煤；老頂30m以上，下部為深灰色粉砂巖及砂質(zhì)泥巖，局部賦存巖漿巖，厚度0.41.8m，中夾12層煤線。上部以深灰色及灰白色中、粗砂巖及細(xì)、粉砂巖為主，局部地段有細(xì)礫巖12層，厚度在3.05.0m，以及砂質(zhì)泥巖；底板為棕色高嶺質(zhì)泥巖南部較薄，局部相變?yōu)樯罨疑凵皫r，灰白色中或粗砂巖。3.2產(chǎn)量本套裝備是首次在塔山進(jìn)行開采實(shí)踐，其首采8102工作面的長(zhǎng)度為231m，走向1531m，采用1.75m中心距液壓支架，共1

21、35架。從2006年6月6日開始試運(yùn)轉(zhuǎn)，中間經(jīng)歷了設(shè)備調(diào)試、磨合協(xié)調(diào)，截止2007年7月20日停產(chǎn)，推進(jìn)1285m，累計(jì)生產(chǎn)煤炭763.6萬(wàn)t，最高月產(chǎn)量109萬(wàn)t，最高日產(chǎn)突破5萬(wàn)t。3.3測(cè)試放煤工藝根據(jù)塔山8102工作面超厚煤層的實(shí)際賦存情況，開采以來(lái)綜采工作面制定了多種采放煤工藝，通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)對(duì)幾種放煤工藝的比對(duì)試驗(yàn)，最終確定采煤工藝主要使用頭尾端頭斜切進(jìn)刀，“一采一放”多輪順序放煤，見矸關(guān)門，頭尾過(guò)渡支架不放煤，平均采高3.5m，平均采放比1：4.67，測(cè)得工作面頂煤回收率平均76.83%，工作面回收率80.78%，單架放煤時(shí)間最長(zhǎng)為58分鐘，一般為34分鐘，放煤時(shí)間相對(duì)較長(zhǎng)。工作面頂板

22、壓力顯現(xiàn)情況礦壓顯現(xiàn)比較規(guī)律，來(lái)壓步距基本1418m之間，部分區(qū)域來(lái)壓頻繁、強(qiáng)度也較大，頂板出現(xiàn)臺(tái)階下沉，多次出現(xiàn)壓架狀況。支架經(jīng)常在其額定工作阻力上限和安全閥經(jīng)常處于開啟狀態(tài)下工作，見抽樣圖3-1圖3-1 綜采支架壓力曲線設(shè)備運(yùn)行情況設(shè)備的總體運(yùn)行情況是很好的，具有較大的生產(chǎn)能力，能達(dá)到高產(chǎn)高效目的。目前主要影響因素除外運(yùn)及洗煤廠影響外，綜采工作面機(jī)電事故占主體，其中有采煤機(jī)、液壓支架、刮板輸送機(jī)和電氣等各類故障的影響。在2006年的610月統(tǒng)計(jì)，開機(jī)率最高達(dá)到73、平均59.1%。設(shè)備運(yùn)行統(tǒng)計(jì)情況見表5-3所示。月份影響時(shí)間總計(jì)綜采機(jī)電事故影響（小時(shí)）礦井主運(yùn)輸系統(tǒng)影響（小時(shí)）外運(yùn)影響（小時(shí)）其他影響（小時(shí)）開機(jī)率6月243.5206.584.83313.641.64  557月2696524.29033.611342.1  528月254.7534.713.631.312.3117.646.271.227.9469月14837.525.332.822.2  77.752.572.510月145.78056.62416.8  3826.673累計(jì)1