逐步實現由厚煤層單一開采向薄厚煤層開采并重轉型
——兗州煤業公司南屯煤礦薄煤層綜采探索

李樹榮

(兗州集團南屯煤礦,山東省鄒城市,273515)

逐步實現由厚煤層單一開采向薄厚煤層開采并重轉型
——兗州煤業公司南屯煤礦薄煤層綜采探索

李樹榮

(兗州集團南屯煤礦,山東省鄒城市,273515)

介紹了兗州礦區第一座特大型煤礦南屯煤礦由厚煤層開采向薄厚煤層配采的轉型。分析了制約薄煤層開采的主要因素,給出了薄煤層綜采的主要措施。針對具體工作面,介紹了薄煤層綜采的技術條件、配套設備及開采效果。

薄煤層開采 綜采 技術條件 配套設備 南屯煤礦

1 南屯煤礦進行薄煤層綜采的背景

南屯煤礦1973年建成投產,是兗州礦區第一座特大型煤礦,目前核定生產能力400萬t/a。經過持續多年的開采,厚煤層資源急劇減少,至2009年底,礦井剩余儲量中,厚煤層占55.9%,薄煤層占44.1%。如何保證礦井可持續發展、延長服務年限成為當務之急。

2010年,兗州煤業公司把南屯煤礦確定為由厚煤層向薄煤層開采轉型的示范礦井。在公司的大力支持下,南屯煤礦明確了“轉型提效、科學發展”的愿景目標,著力推動礦井由厚煤層單一開采向薄厚煤層開采并重、薄煤層綜采轉型。

2011年,南屯煤礦計劃在現有1個薄煤層采煤隊的基礎上,再組建薄煤層綜采隊1個,計劃生產原煤40萬t。確定在十一采區和十三采區布置1701、1602等薄煤層綜采工作面。

2 南屯煤礦進行薄煤層綜采的前期準備

(1)編制總體規劃。編制生產接續、煤炭開采、開拓掘進、隊伍建設、設備配套5個規劃,著力研究高硫煤開采、挖潛拓量新區勘探等2個重點課題,力創發展提速、轉型顯效、結構趨優、亮點增多的嶄新局面。

(2)充分調研論證。在對17#煤層現場條件勘探研究的基礎上,組織人員赴兄弟煤礦調研學習薄煤層開采技術。經過分析論證,制訂了薄煤層工作面機械化開采方案。

(3)超前規劃設計。對工作面從巷道布置、采煤方法、生產工藝、生產系統、正規循環等方面按照綜采工作面的要求進行設計。

(4)做好設備配備。地面車間內模擬井下現場組裝配套設備,設備調試到最佳狀態再下井安裝。

(5)精心現場調試。根據生產流程進行詳細分工,及時解決出現的問題。注重流程操作,合理控制采高,對刮板輸送機、采煤機電器部分等進行了改造,提高了設備可靠性。

3 薄煤層綜采工作面概況

3.1 1701工作面概況

1701工作面為十一采區17#煤層首采工作面,上覆為1601采空區,東鄰科澳公司保護煤柱,南鄰南屯、北宿井田邊界,西為十一采區回風巷,北為故夏村莊保護煤柱。工作面開采初期為小面生產,工作面長95.6 m,推進長度286 m,合茬后工作面長207.5 m,推進長度502 m。

工作面煤層結構簡單,賦存穩定,平均1.05 m,煤層傾角1～8°,平均3°;煤質為黑色半亮型煤,塊狀結構,含黃鐵礦結核,在煤層中下部發育一層不連續的粉砂巖條帶,平均每20 m約4～5處,長度在0.5～2.5 m之間,厚度在0.05～0.2 m之間。煤層普氏硬度f=3～4,煤層為低中灰、富硫、高發熱量的氣煤,各項工業指標穩定。

工作面煤層直接頂為十一灰巖,局部缺失相變為砂質泥巖,平均厚度為1.26 m,直接底為鋁質泥巖,平均厚度為1.1 m。

工作面總體為一單斜構造,南高北低。工作面在掘進過程中共揭露11條斷層,落差在0.4～2.5 m之間。從實際揭露情況看,各斷層在工作面延伸范圍大,對工作面正常生產影響較大,并且根據實際生產情況看,該工作面內小構造較發育,對正常回采有一定影響。

3.2 1602工作面概況

1602工作面位于十一采區西南部,工作面北鄰1604工作面采空區,東部為十一采區軌道上山,西為十一采區邊界與十三采區相鄰,南與北宿井田1468工作面采空區相鄰。工作面面長192 m,推進長度784 m。為提高資源回收率,開采初期為旋轉開采。

工作面煤層賦存穩定,以暗煤為主,亮煤次之,條帶狀結構,煤質較硬,煤層普氏硬度f=3。煤層為低灰、富硫的氣煤,各項工業指標穩定,煤層中局部含有黃鐵礦結核,對煤層開采和煤質有一定的影響。

工作面煤層直接頂為十下灰巖,平均厚度為4.77 m,直接底為鋁質泥巖,平均厚度為1.22 m。

工作面總體為一單斜構造,東高西低,南高北低。掘進過程中揭露25條斷層,其中斷層16F31、16F51、16F52、16F65、16F67落差較大,落差在1.4～3.2 m之間。16F31貫穿全工作面,對回采影響很大。

3.3 制約薄煤層生產的主要因素

(1)工作面地質條件較復雜,斷層多,對工作面生產影響較大。1602工作面在掘進、回采期間已揭露斷層35條,最大落差為3.2 m。

(2)工作面設備與現場條件不相適應,設備故障率高,嚴重制約工作面生產。平均每個月因設備故障影響生產時間約123 h。

(3)因煤層硬度大,硫化鐵結核、夾石多,采煤機截割困難,對滾筒和截齒磨損嚴重,平均割一刀煤需換截齒約23個。2010年在薄煤層開采中共更換采煤機滾筒13個。由于采煤機機身震動大,造成采煤機故障頻繁。采煤機臥底量只有5 cm,在遇到煤層傾角變化較大時,需采取人工落底措施,造成生產效率下降。同時,在低于1.2 m的情況下,采煤機檢修空間小,給檢修帶來極大不便。

4 設備情況

目前南屯煤礦配備薄煤層成套設備一套,包括:MG110/250-BW型采煤機,總功率4×55+30 kW,液壓傳動,擺線輪銷軌式無鏈牽引,截深630mm,采高0.8～1.342 m,生產能力275 t/h;SGZ-630/132×2刮板輸送機,中部槽規格為長×內寬×高=1500mm×588mm×205mm,鑄焊封底結構,運輸能力300 t/h,電動機功率2×132 kW,圓環鏈規格?26mm×92mm扁平鏈;SZZ-630/90轉載機,中部槽規格長×內寬×高=1500mm×588mm×870mm鑄焊封底結構,運輸能力500 t/h,電動機功率90 kW,圓環鏈規格?26mm×92mm扁平鏈;SSJ-800/2×40帶式輸送機,帶寬800mm,帶速2.0 m/s,功率2×40 kW,運輸能力400 t/h;中間支架為ZY2600/6.5/16兩柱掩護式液壓支架,高度650～1600mm,初撐力2182 kN,工作阻力2600 kN,操縱方式鄰架先導控制;ZZY3800/14.5/25端頭支架,單擺桿四立柱支撐掩護式,高度 1450～2500mm,初撐力3200 kN,工作阻力3800 kN;MRB-125/31.5乳化液泵,公稱流量 125 L/min,公稱壓力 31.5 MPa,功率75 kW。

在現有設備基礎上,2011年公司將為南屯煤礦再配備MG110/250-BW型采煤機一臺。

5 薄煤層開采措施

5.1 依靠科技,不斷創新

南屯煤礦薄煤層16#煤層平均厚度0.85 m,17#煤層平均厚度1.03 m,由于煤層薄,開采難度增加。16#、17#煤層硬度高,煤層含硫化鐵結核,切割難度大;煤塵爆炸指數高,煤易自燃。煤礦技術人員圍繞項目組織技術攻關,與設備生產廠家一起研發大功率薄煤層采煤機關鍵技術。另一方面,切實發揮區隊班組的積極性,實施小改小革,注重消化吸收,提高開機率。先后破解工作面輸送機機頭、機尾與巷道底板落差大、巷道端頭支架之間空頂距離大、轉載機橋部側板高度過高等技術難題。

5.2 精益生產,過程控制

根據夾矸分布位置,調整采煤機滾筒上下割底范圍,控制采煤機截深,增大夾矸自由面,降低夾矸對采煤機滾筒的正面撞擊。針對夾矸分布集中區域,利用工作面超前壓力松動夾矸分布區域的煤層,減小采煤機負荷。采取采煤機前滾筒割底、后滾筒割頂措施;嚴格控制采煤機飄剎刀度數,減少采煤機割頂、割底量;工作面過斷層、過底鼓段、過頂板破碎段時采取集中出矸。

5.3 加強檢修,搞好保養

薄煤層機械化生產工藝新、技術要求嚴、設備科技含量高,設備檢修保養沒有成熟的經驗可以借鑒。對此,成立專職檢修隊伍,明確責任,包機到人,中夜班生產、早班檢修;對支架、帶式輸送機、刮板輸送機、各類小型電器等實行預防性檢修;對采煤機搖臂噴嘴、滾筒、螺栓、泵箱、電控箱實行日檢、周檢、月檢周期性檢修;對采煤機扭矩軸離合器、馬達、行走部內外行星齒輪、主泵傳動軸組實行間隔不等的強制性檢修,確保采煤機開機率和設備完好率。

6 南屯煤礦薄煤層綜采的效果與規劃

2010年,南屯煤礦薄煤層煤炭產量30萬t,創建了一支薄煤層產量30萬t采煤隊和一支薄煤層半煤巖巷進尺6000 m綜掘隊;2011年將再打造一支薄煤層產量40萬t綜采隊和一支薄煤層半煤巖巷進尺6000 m綜掘隊;2012年薄煤層產量計劃60萬t,力爭80萬t;到2013年,薄煤層產量達到100萬t。最終實現薄厚煤層并重開采。

(責任編輯 張毅玲)

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

B

李樹榮(1962-),男,山東壽光人,中共黨員,博士研究生,工程技術應用研究員,現任山東兗礦集團南屯煤礦礦長。先后獲得“全國煤炭工業雙十佳礦長”等20多項省部級個人榮譽,在各類刊物上發表論文30余篇,編寫專著3部。