厚煤層分層綜采設(shè)備配套問題研究-

1、收稿日期:2002-05-31 基金項(xiàng)目:河南省科技攻關(guān)項(xiàng)目(項(xiàng)目編號981150118 作者簡介:翟新獻(xiàn)(1963-,男,河南偃師人,副教授,碩士,從事采礦工程的教學(xué)和科研工作。 特約專稿 厚煤層分層綜采設(shè)備配套問題研究 翟新獻(xiàn)1,董雙喜2,盧廷奇3,岑奕3 (1.焦作工學(xué)院,河南焦作454000;2.平頂山煤業(yè)集團(tuán)公司一礦,河南平頂山467000;3.右江礦務(wù)局, 廣西田東531501 摘要:結(jié)合分層開采的特點(diǎn),提出了分層綜采工作面設(shè)備配套、設(shè)備選型原則,闡明了分層開采對液壓支 架的要求和液壓支架的發(fā)展方向。最后總結(jié)了平煤一礦在高產(chǎn)高效礦井建設(shè)中,逐漸形成的經(jīng)濟(jì)型分層 綜采工作面設(shè)備配套方

2、案。 關(guān)鍵詞:厚煤層;分層綜采;設(shè)備配套 中圖分類號:TD355+4文獻(xiàn)標(biāo)識碼:A文章編號:1005-2798(200204-0005-02 平煤一礦自1975年開始使用綜采以來,在使用 過程中經(jīng)歷了一段艱難的道路,但在近三十年的發(fā) 展歷程中,也取得了一些成績,其中綜采四隊(duì)利用原 蘇聯(lián)支架于1984年年產(chǎn)超過百萬噸,綜采五隊(duì)利用 國產(chǎn)支架分別于1987年1991年連續(xù)5 a創(chuàng)出年 產(chǎn)百萬噸;綜采三隊(duì)自1991年起,連續(xù)10 a達(dá)到或 超過年產(chǎn)百萬噸的高產(chǎn)紀(jì)錄,一直保持煤炭工業(yè)創(chuàng) 水平的綜采隊(duì),并在1998年創(chuàng)出年產(chǎn)201萬t的礦 井最好記錄,最高單產(chǎn)達(dá)到205萬t/月,技術(shù)經(jīng)濟(jì) 指標(biāo)達(dá)到國內(nèi)外

3、先進(jìn)水平。 隨著分層綜采開采機(jī)械化程度的發(fā)展,礦井生 產(chǎn)技術(shù)經(jīng)濟(jì)面貌發(fā)生了很大變化,礦井采煤機(jī)械化 程度逐年提高,1987年達(dá)到9162 %,1988年被煤 炭工業(yè)部首批命名為“現(xiàn)代化礦井”,1994年1996 年連續(xù)3 a成為煤炭工業(yè)“部級高產(chǎn)高效礦井”。 1分層綜采工作面設(shè)備配套與選型 11分層綜采工作面設(shè)備配套 分層綜采工作面設(shè)備配套受多種因素影響,要 實(shí)現(xiàn)各設(shè)備之間的最佳優(yōu)化組合,使工作面取得最 佳的經(jīng)濟(jì)技術(shù)效果,設(shè)備配套應(yīng)符合二個(gè)基本原則: 依據(jù)礦井開采設(shè)計(jì)中采煤工作面年設(shè)計(jì)能力作為 設(shè)備配套的第一原則。隨著技術(shù)進(jìn)步,分層綜采工 作面生產(chǎn)能力將不斷提高,應(yīng)把近期設(shè)計(jì)能力與中 長期目標(biāo)

4、有機(jī)結(jié)合起來。遵循礦井開采設(shè)計(jì)中設(shè) 備投資費(fèi)用原則。當(dāng)由于市場變化和其它原因造成 投資明顯不足時(shí),應(yīng)爭取投資決不能降低設(shè)備配套 檔次,遷就湊合。 分層綜采工作面“三機(jī)”(采煤機(jī)、刮板輸送機(jī)和 液壓支架,是整套綜采設(shè)備的重點(diǎn),“三機(jī)”配套是 整套綜采設(shè)備的核心。采煤機(jī)依靠刮板輸送機(jī)導(dǎo)向 割煤,刮板輸送機(jī)依靠液壓支架為支點(diǎn)推移,液壓支 架又依靠輸送機(jī)支承前移,因此要求“三機(jī)”在橫斷 面尺寸、設(shè)備性能、設(shè)備生產(chǎn)能力之間相互匹配,實(shí) 現(xiàn)分層綜采工作面的最大生產(chǎn)能力和安全生 產(chǎn)1,2。 12分層綜采工作面設(shè)備選型 分層綜采工作面設(shè)備選型時(shí),對采煤機(jī)、刮板輸 送機(jī)沒有特殊要求,選型的重點(diǎn)是液壓支架,對頂分

5、 層及中、下分層開采時(shí),支架各有不同的要求。 (1液壓支架選型的基本原則。液壓支架 噸位合理:支架的重量應(yīng)控制在礦井輔助運(yùn)輸設(shè)備 的運(yùn)輸能力范圍內(nèi)。液壓支架的重量如果太重,超 過了礦井輔助運(yùn)輸設(shè)備的能力,支架需要解體運(yùn)輸, 耗費(fèi)大量的人力和物力,所以支架盡可能降低重量, 必要時(shí)采用高強(qiáng)度材料。支架的運(yùn)輸高度盡可能 小:支架的最小高度通常就是其運(yùn)輸高度。支架高 度低,重心低,裝車平穩(wěn),對運(yùn)輸巷道的高度沒有特 殊要求,生產(chǎn)礦井,對于井下主要巷道、風(fēng)門等尺寸 已經(jīng)定型,在不需要改造的情況下,能夠滿足支架運(yùn) 輸?shù)囊?。支架的支撐高度有較大的變化范圍: 液壓支架高度伸縮性大,能夠適應(yīng)的采高范圍就大, 5

6、煤第11卷第4期液壓支架不但能夠滿足不同采高工作面支護(hù)的需 要,而且也能適應(yīng)斷層、煤厚變化條件下開采的需 要。支架結(jié)構(gòu)有較強(qiáng)的適應(yīng)性:在支架設(shè)計(jì)時(shí),應(yīng) 滿足礦井不同地質(zhì)條件下對支架結(jié)構(gòu)要求,使支架 盡可能適應(yīng)頂分層,中、下分層和單一煤層開采的需 要。 (2頂分層開采對液壓支架的要求。由于 頂分層工作面頂板為巖石,所以頂分層開采對液壓 支架支護(hù)強(qiáng)度的要求比下分層大,可根據(jù)礦壓實(shí)測 或根據(jù)頂板類型估算確定支架的支護(hù)強(qiáng)度。如果老 頂周期來壓顯現(xiàn)明顯,立柱和平衡千斤頂?shù)陌踩y 要采用中流量或大流量,否則支架卸、讓壓速度較 小,造成支架構(gòu)件的損壞。頂分層工作面底板為 煤層,屬于軟底板,所以支架底座前端對

7、底板比壓越 小越好,可以防止支架扎底。頂分層開采瓦斯涌 出量較下分層大,所以較大的通風(fēng)量要求工作面支 架應(yīng)有較大的通風(fēng)斷面。 (3中、下分層開采對液壓支架的要求。下 分層工作面頂板為再生頂板,底板為煤層或軟巖層, 要求支架底座前端對底板比壓越小越好,防止支架 扎底。中、下分層開采要求支架的最大支撐高度 比采高要有較大富裕量,頂板漏、冒頂時(shí)也能有效支 護(hù)頂板,防止空頂、倒架。液壓支架與刮板輸送 機(jī)、采煤機(jī)配套,按及時(shí)護(hù)頂進(jìn)行,實(shí)際生產(chǎn)中可以 超前移架,使支架頂梁擠住煤壁,防止片幫漏頂。液 壓支架也可采用帶壓移架方式,防止漏、冒頂發(fā)生。 支架應(yīng)具有完善的側(cè)護(hù)裝置。 (4液壓支架形式。分層開采液壓支

8、架由底 座、掩護(hù)梁和四連桿機(jī)構(gòu)組成,支架形式的變化在于 頂梁和立柱的不同組合形式。頂梁:可分為整體 頂梁和鉸接頂梁,梁端可安設(shè)伸縮梁或護(hù)幫板。 立 柱:有四柱和兩柱之分。立柱伸縮有三種形式: 液壓單向伸縮、液壓雙向伸縮、液壓伸縮加機(jī)械加長 調(diào)節(jié)段。 選擇液壓支架形式應(yīng)盡可能簡單化,支架結(jié)構(gòu) 越簡單,強(qiáng)度越大,液壓控制就越簡單,可靠度提高, 便于實(shí)現(xiàn)自動化。從國際采煤業(yè)應(yīng)用液壓支架情況 來看,兩柱掩護(hù)式整體頂梁支架被普遍采用,它可以 適應(yīng)各類型頂板的要求。如美國97 %以上的液壓 支架采用高阻力整體頂梁兩柱掩護(hù)式支架,工作阻 力大多在6 000 kN以上,最高已達(dá)10 000 kN。 2分層綜采

9、工作面設(shè)備配套方案 平煤一礦綜采工作面液壓支架由四柱支撐掩護(hù) 式、鉸接頂梁,發(fā)展、定型到兩柱掩護(hù)式、整體頂梁支 架。為滿足分層開采的需要,支架頂梁前端設(shè)計(jì)安 裝了可伸平的護(hù)幫板,并使頂梁兩側(cè)側(cè)護(hù)板接近梁 端,保證支架及時(shí)護(hù)頂、防止架間漏矸,使支架既可 回采頂板條件較好的上分層工作面,又可回采頂板 條件相對較差的下分層工作面;支架頂梁相對較長, 支架擁有較大的通風(fēng)斷面,以適應(yīng)深部瓦斯含量增 大的需要,從而為工作面提供良好的工作環(huán)境。支 架立柱均系機(jī)械和液壓雙伸縮,有較大的伸縮高度, 能夠滿足煤層厚度變化的需要,而且便于運(yùn)輸。采 面配套較大流量(200 L/min的乳化液泵和大直 徑管路,立柱和推

10、移千斤頂?shù)囊簤夯芈芬策x用大流 量的液壓元件,以滿足高產(chǎn)高效工作面快速移架、推 溜和支護(hù)的需要。 表1分層綜采工作面設(shè)備配套方案 配套 方案液壓支架采煤機(jī)刮板輸送機(jī)乳化液泵 1 ZY240014/32 MG200W SGZ764/400 WRB200/315 2 ZY240014/32 MXA380ELW800/750(英國WRB200/315 3 ZY240012/26 MG375AW SGZ764/400 WRB200/315 4 QY200014/31 MG200W SGZ764/400 PRB160/315 平煤一礦在高產(chǎn)高效礦井建設(shè)中,逐漸形成了 經(jīng)濟(jì)型分層綜采工作面設(shè)備配套的四種方案

11、3,見 表1。四種配套方案中方案2實(shí)施效果最佳,即綜 采三隊(duì)1998年在戊8-1021191上分層工作面中,利 用ZY240014/32型兩柱掩護(hù)式支架、MXA380E 電牽引采煤機(jī)和英國產(chǎn)LW800/750型側(cè)卸式刮 板輸送機(jī),創(chuàng)出年產(chǎn)201萬t的先進(jìn)生產(chǎn)紀(jì)錄。 參考文獻(xiàn) 1綜采技術(shù)手冊編委會.綜采技術(shù)手冊M.北京:煤炭 工業(yè)出版社,2001. 2武同振.綜采綜掘高檔普采設(shè)備選型配套圖集M.徐 州:中國礦業(yè)大學(xué)出版社,1993. 3王廣德.煤炭工業(yè)高產(chǎn)高效礦井理論與實(shí)踐M.徐 州:中國礦業(yè)大學(xué)出版社,1999. 責(zé)任編輯:李月成 (下轉(zhuǎn)第29頁 6Coal 4/2002只要堆煤保護(hù)動作05

12、s時(shí)間以上,自動停板 式輸送機(jī)及關(guān)閉斜煤倉閘門,堆煤保護(hù)動作后不會 出現(xiàn)裝載站信號故障,可連續(xù)正常提升作業(yè)。只要 堆煤保護(hù)動作,警示電鈴鳴響20 s,提醒把鉤工可能 堵口,應(yīng)對中部 槽煤流情況進(jìn)行檢查。堵口后,需清 理堵口作業(yè)時(shí),不必按下緊停按鈕停止裝載站正常 運(yùn)行,可關(guān)斷增設(shè)的閉鎖開關(guān),板式輸送機(jī)就可閉 鎖,而后進(jìn)行清理堵口作業(yè),此時(shí)如螺旋煤倉有煤仍 可連續(xù)進(jìn)行提升作業(yè),既安全又不影響生產(chǎn)。 2.2增加主井提升機(jī)水煤提升方式及水煤保護(hù) 主井提升系統(tǒng)采用雙箕斗提升,裝載站采用定 量板式輸送機(jī)定量裝載。定量板式輸送機(jī)定量裝載 過程是:先開啟定量板式輸送機(jī),再打開螺旋煤倉閘 門開始裝載,秤重信號認(rèn)

13、為裝載量等于設(shè)定量時(shí)開 始關(guān)閉螺旋煤倉閘門,此時(shí)定量板式輸送機(jī)繼續(xù)運(yùn) 行,閘門的關(guān)閉過程需要4 s時(shí)間,此時(shí)的裝煤量不 可控,重量隨煤的干濕程度而不同。如遇稀煤或水 煤情況常常發(fā)生裝載過量,曾多次發(fā)生裝載過量壓 箕斗事故。 基于此情況提出增加了主井提升機(jī)水煤提升方 式以及水煤保護(hù)。經(jīng)現(xiàn)場觀測分析,煤流濕度正常 時(shí)定量板式輸送機(jī)的定量裝載時(shí)間是30 s,煤流稀 時(shí)定量板式輸送機(jī)的定量裝載時(shí)間小于30 s,當(dāng)該 時(shí)間小于20 s時(shí)就有可能發(fā)生裝載過量壓箕斗事 故。水煤保護(hù)就此判斷裝載是否過量,如判定板式 輸送機(jī)定量裝載過量,則關(guān)閉裝載站自動裝載功能, 水煤保護(hù)同時(shí)要求裝載站改為手動方式分兩次向箕

14、斗裝載,避免壓箕斗事故發(fā)生。當(dāng)定量板式輸送機(jī) 的定量裝載時(shí)間為2129 s時(shí),如按原正常裝載過 程將有可能裝載過量,此時(shí)水煤保護(hù)要求在關(guān)閉閘 門的同時(shí)關(guān)閉定量板式輸送機(jī)。這樣就可避免定量 板式輸送機(jī)裝載過量,系統(tǒng)可繼續(xù)正常自動裝載提 升。控制程序改進(jìn)框圖,見圖3。 圖3控制程序改進(jìn) 3效果 通過對主井裝載系統(tǒng)+520水平板式輸送機(jī)機(jī) 頭中部槽堵口控制程序的改進(jìn),+520水平板式輸 送機(jī)機(jī)頭中部槽堵口后主井裝載系統(tǒng)仍可繼續(xù)自動 裝載,按每班平均堵口15 min計(jì)算每日可增加提升 時(shí)間30 min,可多提升煤炭20斗,按每天堵口兩次 可減少6個(gè)空循環(huán)提升,這樣每年可多提升煤炭 195萬t。 針對水

15、煤提升情況對主井提升控制系統(tǒng)及現(xiàn)場 水煤情況進(jìn)行了認(rèn)真的分析,增加了主井提升機(jī)水 煤提升方式以及水煤保護(hù)。這樣既實(shí)現(xiàn)了水煤情況 的自動提升提高了提升效率,又通過增加的水煤保 護(hù)防止了提升水煤壓箕斗事故的發(fā)生。 責(zé)任編輯:魏晉英 (上接第6頁 Study on Questions of Equipments Forming a Complete Set of Fully Mechanized Slicing Mining in Thick Seam ZHAI Xin-xian1,DONG Shuang-xi2,LU Ting-qi3,CEN Yi3 (1.Jiaozuo Institute of

16、 Technology,Jiaozuo454000,China;2.No.1Colliery of Pingdingshan Coal Group Company,Pingding- shan467000,China;3. Youjiang Mining Bureau,Tiandoug531501,China Abstract:Based on the characteristic of fully mechanized slicing mining ,equipments forming a complete set and their types chosen principle of fully mechanized slicing mining face are put forward.The paper expounds hy- draulic supports requirement on slicing mining and their developing direction.Finally the economical schemes of equipments forming a complete set of fully me