煤礦采煤生產(chǎn)工藝的優(yōu)化研究

叢新宇

(七臺(tái)河市茄子河區(qū)煤炭生產(chǎn)安全監(jiān)督管理局，黑龍江 七臺(tái)河 154600)

煤礦采煤生產(chǎn)工藝的優(yōu)化研究

叢新宇

(七臺(tái)河市茄子河區(qū)煤炭生產(chǎn)安全監(jiān)督管理局，黑龍江 七臺(tái)河 154600)

本文主要研究了煤礦生產(chǎn)系統(tǒng)中回采工藝優(yōu)化，包括：回采主要生產(chǎn)工藝、回采生產(chǎn)工藝優(yōu)化以及煤礦掘進(jìn)工藝優(yōu)化，涉及煤礦掘進(jìn)生產(chǎn)工藝、煤礦掘進(jìn)工藝的優(yōu)化等技術(shù)問題。以期通過對(duì)生產(chǎn)工藝進(jìn)行優(yōu)化，合理安排生產(chǎn)進(jìn)度，改進(jìn)和完善操作程序，優(yōu)化生產(chǎn)系統(tǒng)，節(jié)能降耗，降低生產(chǎn)運(yùn)行成本，從而提高煤炭企業(yè)的整體效益。

煤礦；采煤生產(chǎn)；工藝優(yōu)化

1 煤礦生產(chǎn)系統(tǒng)中回采工藝優(yōu)化

1.1 煤礦回采主要生產(chǎn)工藝

我國煤炭回采工藝分為炮采、普采、高檔普采、綜采、綜放等，目前使用比較多的是高檔普采、綜采與綜放，而爆破采煤只在小煤礦采用。

A.普采。普通機(jī)械化采煤與爆破采煤工藝的區(qū)別在于普通機(jī)械化采煤的破煤和裝煤實(shí)現(xiàn)了機(jī)械化。支護(hù)可采用單體液壓支柱。根據(jù)煤層的厚度和煤的硬度選用中功率甚至是大功率的雙搖臂滾筒采煤機(jī)，使采煤機(jī)的割煤和裝煤能力大為提高，甚至還具有破碎大塊煤的能力。其生產(chǎn)工藝為：割煤—清浮煤—移溜—支護(hù)葉回柱。

B.綜放。綜采放頂煤采煤工藝是在綜合機(jī)械化采煤的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的先進(jìn)采煤工藝。綜采放頂煤采煤法的實(shí)施是在厚煤層底部布置一個(gè)采煤工作面，利用正常的綜合機(jī)械化采煤法進(jìn)行回采，工作面上方的頂煤利用礦山壓力的作用或人工松動(dòng)的方法使其破碎，并隨工作面推進(jìn)將工作面上方的頂煤回收運(yùn)出。其生產(chǎn)工藝為：割煤—清浮煤—移溜—移架—放頂煤。

C.充填。充填是采用充填類采礦法礦山的一個(gè)主要生產(chǎn)工序。礦山充填是一個(gè)復(fù)雜的系統(tǒng)工程，涉及充填材料選擇、充填混合料配比優(yōu)化、充填料漿制備及輸送、采場(chǎng)充填工藝、充填質(zhì)量保證等環(huán)節(jié)。根據(jù)所采用的充填材料和充填材料輸送方式的不同，充填工藝分為干式充填、水沙充填和膠結(jié)充填3大類。其生產(chǎn)工藝為：割煤—清浮煤—移溜—充填—移架。

1.2 煤礦回采生產(chǎn)工藝優(yōu)化

回采、掘進(jìn)等工藝優(yōu)化就是要對(duì)生產(chǎn)過程、環(huán)節(jié)以及生產(chǎn)工序進(jìn)行優(yōu)化組織，合理安排生產(chǎn)進(jìn)度，改進(jìn)和完善操作程序，優(yōu)化生產(chǎn)系統(tǒng)，節(jié)能降耗，降低生產(chǎn)運(yùn)行成本，從而提高煤炭企業(yè)的整體效益。煤炭生產(chǎn)環(huán)節(jié)多，組織復(fù)雜，工作地點(diǎn)多，運(yùn)輸、供電、通風(fēng)等點(diǎn)多、量少，占用設(shè)施設(shè)備多，針對(duì)這種情況，煤炭行業(yè)利用系統(tǒng)優(yōu)化理論，科學(xué)規(guī)劃掘進(jìn)及回采工作面，在條件允許的情況下，盡可能集中到一個(gè)區(qū)域，能夠減少運(yùn)輸工作量，減少風(fēng)耗、能耗等問題。盡可能壓縮回采工作面數(shù)量，采用大采區(qū)、大工作面的生產(chǎn)模式，提高工作效率，減少能耗。

A.采用正規(guī)循環(huán)作業(yè)。正規(guī)循環(huán)作業(yè)是指按工作面生產(chǎn)過程配套的工種及定員，在一晝夜內(nèi)，遵循一定的回采工藝順序，保證質(zhì)量，按時(shí)完成既定任務(wù)并周而復(fù)始地進(jìn)行采煤作業(yè)。采用正規(guī)循環(huán)作業(yè)可以使工作面按計(jì)劃、有節(jié)奏地進(jìn)行生產(chǎn)，并使回采面空間、工作時(shí)間和設(shè)備得以充分利用，合理地組織勞動(dòng)生產(chǎn)。

B.網(wǎng)絡(luò)圖優(yōu)化。通過時(shí)差的調(diào)整，以最佳方案、最小的物資消耗，取得最大的經(jīng)濟(jì)效果，使整個(gè)生產(chǎn)管理工作更加科學(xué)化和合理化。

網(wǎng)絡(luò)圖的優(yōu)化方法：第一，縮短工程完工時(shí)間。通過繪制網(wǎng)絡(luò)圖，就可以得到初始的計(jì)劃方案。關(guān)鍵線路是網(wǎng)絡(luò)圖的核心，它決定了整個(gè)工程的完工時(shí)間，縮短每一道關(guān)鍵工序的工時(shí)都能縮短整個(gè)工程完工時(shí)間。在人、財(cái)、物有保證的前提下，對(duì)初始方案進(jìn)行調(diào)整和改善，進(jìn)一步縮短整個(gè)工程完工時(shí)間，為此可以采取以下措施：a.檢查工時(shí)；b.細(xì)分工序；c.調(diào)配力量；d.檢查修正。第二，人力、設(shè)備、動(dòng)力的合理安排。在編制網(wǎng)絡(luò)圖時(shí)，除了考慮工程進(jìn)度外，也要盡量合理地安排人力、設(shè)備、動(dòng)力等資源。一項(xiàng)工程的人力、設(shè)備、動(dòng)力必須均勻安排，這不僅能使人員減少流動(dòng)，而且總需要量也能降到最低。

C.系統(tǒng)優(yōu)化。回采工作面生產(chǎn)系統(tǒng)是采運(yùn)、通風(fēng)與支護(hù)系統(tǒng)構(gòu)成的復(fù)合系統(tǒng)。對(duì)回采生產(chǎn)工藝進(jìn)行系統(tǒng)優(yōu)化，就是要減少回采工藝中不必要的工序或環(huán)節(jié)，使生產(chǎn)系統(tǒng)向有序、穩(wěn)態(tài)和高效方向發(fā)展。如：優(yōu)化綜放工作面集合參數(shù)，減少停采煤柱；選擇合理的放煤步距；優(yōu)化放煤方式；優(yōu)化施工組織等提高回采工作面采出率，創(chuàng)建高產(chǎn)高效生產(chǎn)模式。

通過對(duì)回采工藝進(jìn)行優(yōu)化，科學(xué)規(guī)劃回采工作面，合理安排生產(chǎn)進(jìn)度，縮短運(yùn)行距離，減少運(yùn)輸工作量，從而降低風(fēng)耗、能耗，進(jìn)而達(dá)到節(jié)約能源的目的。通過回采工藝的優(yōu)化可以使回采工作面的工作時(shí)間和設(shè)備得以充分利用，以最少物資消耗，取得最大的經(jīng)濟(jì)收益。同時(shí)，還可以協(xié)調(diào)各工序的平穩(wěn)運(yùn)行，減少工序中無序作業(yè)所帶來的能源浪費(fèi)與人力、物力消耗，不斷提高回采工作面的生產(chǎn)效率，提高礦區(qū)的整體效益。

2 煤礦掘進(jìn)工藝優(yōu)化

巷道主要有三種類型：巖巷、煤巷、半煤巖巷。目前巷道掘進(jìn)工藝主要有兩種：炮掘和綜掘。在目前的大型國有煤礦中，視巖層賦存情況，炮掘和綜掘并用。

2.1 煤礦掘進(jìn)生產(chǎn)工藝

A.綜掘工藝。煤巷綜掘是一種破煤、裝煤、運(yùn)煤三大工序全部由掘進(jìn)機(jī)連續(xù)完成的作業(yè)方式，與炮掘相比具有工序少、速度快、效率高、質(zhì)量好、施工安全、工人勞動(dòng)強(qiáng)度小的優(yōu)點(diǎn)。綜掘工藝簡(jiǎn)單介紹為：破巖—裝矸—運(yùn)輸—支護(hù)。其具體施工工序流程：交接班—安全質(zhì)量檢查、找線、畫線、準(zhǔn)備工作、綜掘機(jī)班檢—開啟后側(cè)運(yùn)輸系統(tǒng)—開啟掘進(jìn)機(jī)進(jìn)刀、割煤、出煤—臨時(shí)支護(hù)、鋪網(wǎng)上托粱—后退綜掘機(jī)—打注頂板錨機(jī)、兩幫錨桿—拉膠帶機(jī)尾(或延刮板輸送機(jī))—清理釘?shù)馈＞C掘與炮掘的主要區(qū)別在于破煤、裝煤工序上，省去了打眼、裝藥、連線、爆破、排煙等待、耙裝、人工出煤等時(shí)間。

B.炮掘工藝。炮掘工藝可簡(jiǎn)單表述為：打眼—裝藥—爆破—裝矸—運(yùn)輸—支護(hù)。其具體施工順序?yàn)椋航唤影唷踩|(zhì)量檢查、找線、準(zhǔn)備工作—打迎頭炮眼—裝藥、連線—爆破、通風(fēng)—臨時(shí)支護(hù)、出煤—打頂部錨桿及幫部錨桿—釘?shù)馈⒀庸伟遢斔蜋C(jī)、清理。

2.2 煤礦掘進(jìn)工藝的優(yōu)化

掘進(jìn)生產(chǎn)工藝主要包括：采掘、運(yùn)輸、通風(fēng)。各工序中包含著不同的生產(chǎn)環(huán)節(jié)，各環(huán)節(jié)的整體協(xié)同性決定了掘進(jìn)生產(chǎn)效率的高低。巷道掘進(jìn)工藝復(fù)雜，通過優(yōu)化掘進(jìn)工藝，可以提升掘進(jìn)效率，降低設(shè)備故障，減少人員占用，降低員工勞動(dòng)強(qiáng)度，緩和采掘矛盾，有利于加強(qiáng)現(xiàn)場(chǎng)管理，提高工作效率。同時(shí)對(duì)掘進(jìn)工藝優(yōu)化還能降低能耗，降低生產(chǎn)運(yùn)行成本，推動(dòng)礦區(qū)能源管理工作。

通過掘進(jìn)工藝優(yōu)化可以減少運(yùn)行距離、通風(fēng)距離以及通風(fēng)量，從而達(dá)到節(jié)約能源的目的。掘進(jìn)工藝優(yōu)化增加了平行運(yùn)行作業(yè)時(shí)間，減少設(shè)備空運(yùn)行時(shí)間，降低無序作業(yè)的人力、物力、財(cái)力及能源的消耗，提高礦區(qū)的經(jīng)濟(jì)效益。同時(shí)還可以科學(xué)規(guī)劃掘進(jìn)工作面，合理安排生產(chǎn)進(jìn)度，協(xié)調(diào)各工序的平穩(wěn)運(yùn)行，不斷提高掘進(jìn)工作面的生產(chǎn)效率。

[1] 徐永圻.煤礦開采學(xué)[M].徐州：中國礦業(yè)大學(xué)出版社，2009.

[2] 周英.采煤概論[M].北京：煤炭工業(yè)出版社，2013.

[3] 趙利安.采煤概論[M].徐州：中國礦業(yè)大學(xué)出版社，2011.

[4] 孟憲臣.煤礦開采與掘進(jìn)[M].北京：煤炭工業(yè)出版社，2008.

[5] 蘇永成.煤礦開采方法[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2014.

Study on optimization of coal mining technology

CONG Xin-yu

(Qitaihe Coal Production Safety Supervision and Management Bureau of Qiezihe District, Qitaihe 154600, China)

This paper mainly studies the optimization of mining technology in coal mine production system, including the main production technology, the optimization of mining production process and the optimization of coal mine driving process, the technical problems of coal mine driving technology and coal mine driving technology optimization. By the methods of optimizing the production processes, rationally arranging the production schedule, improving operating procedures and optimizing the production system, it is hoped to energy saving, reduce production and operation costs, thereby enhancing the overall efficiency of coal enterprises.

Coal mine; Coal production; Process optimization

2017-04-08

叢新宇(1965-)，男，工程師。

TD823

B

1674-8646(2017)14-0068-02