付村煤業綜合機械化生產系統優化改造研究

張延偉 張道福 王 成 程傳印 牟國禮

(山東能源棗莊礦業集團付村煤業公司，山東省濟寧市，277600)

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付村煤業綜合機械化生產系統優化改造研究

張延偉 張道福 王 成 程傳印 牟國禮

(山東能源棗莊礦業集團付村煤業公司，山東省濟寧市，277600)

針對付村煤業公司綜合機械化水平低、運輸系統復雜、主井提升能力制約等問題，通過實施系統優化、裝備升級、煤倉擴容等全方位一系列創新實踐，對付村煤業生產系統進行優化改造，優化勞動組織模式，實施生產精細化管理，促進了煤礦的安全高效開采，取得了良好的經濟效益和社會價值。

采掘系統 運輸系統 綜合機械化生產系統 煤倉 系統優化 付村煤業

付村煤業公司是一座核定生產能力為270萬t/a的大型現代化礦井，長期以來一直沿用傳統的生產工藝和模式，放頂煤工藝相對落后，受“不靠裝備靠管理”理念束縛，綜合機械化設備整體裝備水平低、功率小、配套不合理，生產效率相對較低，加上運輸系統復雜、主井提升能力不足的制約，井下不足4000 t的倉儲容量尤顯不足，造成礦井產能得不到釋放，生產和效益很長時期處于被動的局面，而且由于機械事故率高，職工勞動強度大，曾一度出現職工怠工現象。

為徹底扭轉這種局面，付村煤礦通過實施系統優化、裝備升級、倉儲擴容等全方位一系列的創新，轉方式、調系統，大力實施“儲、裝、產、運”一體化系統升級改造，改變傳統生產模式，以取得更好的生產效益。

1 工程概況

付村煤業有限公司是棗礦集團主力礦井之一，于1998年8月1日建成投產，1999年3月15日改制為付村煤業有限公司。礦井位于微山縣境內，礦區專用鐵路線與京滬鐵路接軌，京杭運河流經付村井田，水陸交通運輸十分方便。

礦井井田面積約為24.91 km2，核定生產能力為270萬t/a，按276個工作日核定生產能力為227萬t/a。礦井井田內儲量豐富，煤層儲存條件好，煤炭品種優良，屬中等變質程度的煙煤。經配比洗選后可生產優質焦炭，滿足大型鋼鐵等企業的需求。

付煤公司井下生產布局分為南北翼，其中北翼1個主采工作面，南翼1個主采工作面，產出的原煤從采區經5部主運帶式輸送機進入主井底煤倉，由主井進行提升，運距達6000 m以上。現井下起到緩解主運帶式輸送機運輸的煤倉共5個，分別為主井底容量為1000 t的主煤倉和容量為800 t的緩沖煤倉，北翼強力帶式輸送機機頭和東四采區集皮機頭各有1個容量為800 t的煤倉以及4部強力帶式輸送機機頭容量為500 t的緩沖煤倉，現井下緩沖煤倉總容量僅為3900 t。由于原煤緩沖能力小，且南、北翼緩沖能力相差大，而采場生產主要集中在北翼和南翼，采煤工作面客觀存在的不均衡性與礦井的均衡提升產生矛盾，當工作面產能過大時主井提升能力不足，而當工作面產能過小時主井又面臨提升能力浪費，因此盡快提高井下煤倉的緩沖能力尤為重要，可以從根本上解決礦井提升能力與采區生產能力之間的矛盾。

2 礦井綜合生產系統改造實踐

2.1 推進裝備升級，打造新型生產模式

2.1.1 量身定做大采高綜采裝備

付煤公司主采煤層為3#煤層，賦存條件簡單，煤層厚度較穩定，平均煤厚約5.7 m?，F有采高最大的支架為ZY6400-25/53型再制造支架，該架型2006年投入使用，服務時長已達10年，設計最大采高為5.3 m，實際最大采高為5.1 m。所以若該支架在東十采區3上1007、3上1008、3上1009工作面繼續使用，按照煤層厚度損失0.6 m計算，3個工作面累計煤炭資源損失約34萬t，將會造成巨大的經濟損失。而且老舊設備維修費用高，資源浪費的同時開采成本增加。為此，綜合考慮安全、經濟、資源回收等多方面因素，與鄭煤機合作在3上1007工作面投入一次采全高電液控支架(ZY9000/27/60D型)，資源回收率提升到98%。

2.1.2 提升“三機”配套裝備水平

目前，升級后的3上1007工作面裝備102架新型電液控大支架(ZY9000/27/60D型)支護高度為2.7～6 m，配套使用上海天地公司新型采煤機(MG750/1915-GWD型，最大功率為1790 kW，滾筒直徑達2.8 m)和西北奔牛新型輸送機(SGZ-1000/1400型刮板輸送機配套德國進口SEW減速箱，裝備兩臺700 kW雙速電機)，割煤、運輸能力可達2600 t/h，減人效果更加明顯(生產隊伍配備60人)，單產水平達到1.5～2萬t/d。

2.1.3 積極應用推廣新技術

3上1007工作面第一次實現了電廠軟化水地面自動配比直供井下。通過遠距離供液、供電，單軌吊網絡化運輸，影像數據動態上傳以及乳化泵變頻裝置、強力帶式輸送機和永磁電機等新技術的應用，將3上1007工作面打造成為裝備水平、現代化程度一流的大采高品牌工作面。2017年9月即將投產的3上1008工作面將進一步進行自動化全面升級，力爭實現“地面操作井下采煤”。

2.2 調整開拓布局，優化系統設計

2.2.1 積極調整采場布局

隨著東十采區地表村莊搬遷完成，提前進入東十采區的開拓延伸，通過超前規劃準備，在村莊搬遷后的第一時間組織了東十采區首采面3上1001工作面的生產，為最終形成以東十采區為主、東四(東六)采區為輔，南、北翼均衡生產的模式奠定了基礎。

2.2.2 超前規劃采掘接續

(1)統籌分析村莊壓煤、3上3下煤質配比、工作面裝備等多種因素，抓好采掘接續，按照“精排一年、細排兩年、規劃三年、著眼十年”的理念，應對采場變化和市場形勢，逐步構建了“大接續”的良好格局。

(2)確保順序開采。東十采區作為主采區，新解放的4個3上工作面平均儲量均在100萬t左右，為實現該采區由北往南順序開采，分別為這4個大型工作面之間各安排一個40萬t左右的墊肩工作面，確保主采區的順序開采。

(3)加快掘進進度。2016年7月，3上1008切眼月掘進達到了250 m的炮掘新水平，2016年8月， 3上1008運輸巷連續26天達到日掘進16 m的最好水平。

2.2.3 實施礦井系統“瘦身”工程

隨著礦井采場向東十采區和東六采區轉移，東二輔助采區和東四采區逐步萎縮，通風、排水、供電三大系統增加了礦井運行費用，特別是東二輔助采區可采煤量較少，且為瓦斯異常區，地質條件復雜、災害威脅大，并且瓦斯抽排系統占用大量的人力、物力、財力。因此，計劃兩年時間內，大力收縮生產系統，分3個步驟封閉3個區段，實現系統“瘦身”、優化。具體如下：

(1)2016年，完成了對東二輔助采區及暫時沒有采掘活動的東十二采區的封閉，每年節約各類運行維護費用近400萬元。

(2)2017年，將封閉東四采區東部，可封閉閑置巷道8988 m，消除系統隱患。

(3)2018年，封閉整個東四采區后，將實現以東十采區為主、東六采區為輔的南北兩翼均衡生產，形成簡化集約的新布局。屆時，職工可在半小時內到達作業地點，打造“半小時工作圈”。

2.2.4 優化運輸系統設計

(1)利用過立交、溜煤槽(眼)技術，減少運輸設備和運輸環節。在3上1001、3上1005、3下412等工作面運輸巷施工溜煤滑槽，共減少10～30 m的小帶式轉載機7部，減少了設備投入和電耗，累計節約2000余萬元。

(2)采用永磁電動機直驅變頻調速技術。為增加主運帶式輸送機運輸能力，對兩部強力帶式輸送機驅動部分進行了升級改造，更換了6臺315 kW永磁電動機驅動，將原有的3.15 m/s膠帶運行速度提升至4 m/s，過煤量增加了40%，機電事故率下降了60%，電耗降低了20%，實現了高效運輸。

(3)工作面運輸巷積極推廣應用1.2 m寬帶式輸送機，一部帶式輸送機直接入溜煤眼到主運帶式輸送機。

(4)單軌吊輔助運輸形成區域網絡化，充分發揮“互聯網+單軌吊網絡化”的優勢，實施“天貓”工程?，F東四采區采用1部KPCZ-148型單軌吊機車、東十采區采用1部KPCZ-148型和1部KPCZ-95型單軌吊機車，使東四采區和東十采區形成了單軌吊區域運輸網絡，累計減少運輸距離近8 km，減少運輸絞車32部，安全設施58套，尤其是在3上1001工作面安裝期間，單軌吊機車達到了日運14架25 t大型支架的整體吊運，提高了運輸效率，保證了3上1001工作面的安裝工期。

2.3 倉儲系統改造，全面實現采區雙倉布置

隨著礦井生產系統的改造，特別是工作面裝備升級后，生產能力遠超主井提升能力，原來井下3000多t的倉儲能力明顯不足，運輸環節成了瓶頸，頻繁滿倉、開開停停，生產能力得不到發揮。對此，于 2015年三季度提出了倉儲系統擴容、采區雙倉布局，確保在緩沖倉灌滿、工作面不生產的情況下保證主井的連續提升作業，具體實施情況如圖1所示。

(1)東十采區(北翼)。在北翼一部強力帶式輸送機尾沉淀池處建設2#煤倉，該煤倉建設直徑為8 m，垂高24 m，容量為1000 t，距北翼1#煤倉30 m。另外，在北翼強力帶式輸送機中部施工一個矸石分矸倉。該分矸倉直徑為4.5 m，垂高為8 m，容量為100 t。

(2)東六采區。在南翼二部強力帶式輸送機572#架的正上方(東六主運皮帶機頭)建設一個直徑為8 m、垂高為12 m的煤倉，有效容量為400 t；另外，在東六煤倉以北90 m位置建設一個矸石倉，直徑為4.5 m，垂高為12 m，有效容量為100 t。

(3)主井緩沖煤倉。在原來主井井底1#、2#煤倉的延長線上再建設3#煤倉，煤倉直徑為12 m，垂高為40 m，煤倉容量為4300 t，在主井1#煤倉安設一部TD-75帶式輸送機，經2#煤倉到達3#煤倉，中間用分煤器分煤落入2#煤倉。

經過對整個井下儲裝系統進行優化改造，在主運系統上，利用1年時間集中施工，從井底到兩翼再到采區，新建5個煤倉進行擴容增量，實現了采區及兩翼“雙倉”布置，井下倉儲能力由原來的3000多t擴增到10000 t，有效解決了因滿倉制約生產能力發揮的問題，使工作面完全可以開足馬力高效生產，僅因高效生產帶來電耗下降可節省約80萬元/月，為實現夜班不生產、周日集休、礦井不減產的目標奠定了儲容基礎。井下緩沖倉容量分布見表1所示。

表1 井下煤倉容量分布

2.4 優化勞動組織模式，實現生產方式變革

隨著產、運、儲各環節全面提速增量，堅持以人為本、高效生產的原則，優化生產勞動組織，實施取消夜班生產，實現高產高效礦井生產方式新突破。

2.4.1 取消夜班生產，建立“二八”勞動組織模式

付煤公司通過優化勞動組織，建立“二八”制勞動組織模式推行兩班生產，取消夜班作業，以目前生產3上1007工作面與3下402工作面配采進行說明，具體生產時間見表2。

表2 “二八”制勞動組織模式生產時間表

3上1007工作面與3下402工作面均衡開采，可實現南北翼兩采區3上、3下煤層均衡生產與煤質需求。每個工作面每天割煤不低于4刀，保證了主井提升量。同時，南、北翼兩采區分別為獨立生產運輸系統，可實現時間、空間上相互配合，不會出現采區滿倉相互影響現象。

2.4.2 穩妥安排富余人員，建立人員流動機制。

將裝備升級裁減的富余人員，成立“專業化服務隊”服務于其他采煤區隊或輔助區隊，實行有償服務模式。

2.4.3 實行精細化管理，建立動態考核機制

根據每天的具體任務、具體工作量、具體出勤工數進行結算工資，建立動態考核機制。工區考核與工作量掛鉤，實行多勞多得，從而能夠有效調動區隊干部職工的積極性。

3 取得的效果

(1)礦井的安全生產得到有力保障?！盁o人則安，少人則安”,人是工作現場最大的安全隱患, 在百米井下，每減少一個用工就會少一份安全隱患，通過裝備升級來實現自動化減人，是打造本質安全型礦井的有力舉措。另外夜班是礦井安全生產的薄弱環節，取消夜班生產方式，是保障安全生產的又一有力舉措。

(2)降低了煤炭生產的能耗。煤礦生產的不均衡性是造成能耗大的主要原因，采煤工作面的開機率穩定，可集中主運輸皮帶和主井提升運行和檢修時間，降低了設備的無謂磨損和耗電，每年僅電耗部分就節約達100萬元。

(3)提高了煤炭資源的回收率。取消了放頂煤落后的生產工藝，對3上、3下煤層全部實現了大采高綜采一次采全高，提高10%的煤炭資源回收率，每年可多回收煤炭30萬t。

(4)原煤工效得到極大提升。由于采煤工作面的裝備升級，產能得到極大釋放，現在工區職工人數由原來的140人減少至60人，原煤工效由原來的34 t/工提高到80 t/工，工效提高2.35倍。

(5)升高了職工的幸福指數。通過工作創新，實現了一線職工每周集中公休、打造“半小時工作圈”，達到了國外煤礦職工的水平，極大地升高了職工的幸福指數，正在向著實現“朝九晚五”工作方式和大采高工作面“無人化”自動開采努力。不僅創出了建礦以來原煤產量、商品煤銷量、精煤銷量、月均產銷量4項歷史新紀錄，而且在全國率先實現了取消夜班、兩班生產、生產檢修一體化，并逐步向“朝九晚五”過渡的生產模式，實現了傳統理念和生產模式的大變革，取得了良好的經濟效益和社會價值。

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(責任編輯 郭東芝)

Research on optimization and modification of comprehensive mechanization production system in Fucun Coal Industry Company

Zhang Yanwei, Zhang Daofu, Wang Cheng, Cheng Chuanyin, Mu Guoli

(Fucun Coal Industry Company, Shandong Energy Zaozhuang MiningGroup, Jining, Shandong 277600, China)

Aiming at the problems of low comprehensive mechanization level, complex transportation system, weak main shaft hoisting capacity in Fucun Coal Industry Company, a series of innovative practices were implemented, such as system optimization, equipment upgrade and coal bunker dilatation, the production system was optimized and modified, the labor organization was optimized and the production delicacy management was carried out, which promoted the coal mine's safety and high-efficient mining and achieved favorable economic benefit and social value.

mining and tunneling system, transportation system, comprehensive mechanization production system, coal bunker, system optimization, Fucun Coal Industry Company

張延偉，張道福，王成等. 付村煤業綜合機械化生產系統優化改造研究[J]. 中國煤炭，2017,43(6)：155-159. Zhang Yanwei, Zhang Daofu, Wang Cheng, et al. Research on optimization and modification of comprehensive mechanization production system in Fucun Coal Industry Company[J]. China Coal, 2017,43(6):155-159.

TD529

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張延偉(1973-)，男，山東滕州人，付村煤業公司經理，碩士研究生(在讀)，研究員，從呈煤礦技術與管理研究。