采煤技術升級以提升采煤質量的研究

侯彬璨

一、概 述

在過去10年中，煤炭開采機械方法的密集發(fā)展導致煤炭質量顯著下降。據(jù)統(tǒng)計，甚至在1975年，國內主要煤炭地區(qū)的機械化水平（傾角最大為35度的煤層）仍為73.7%～90.0%；現(xiàn)在其指標已達100%。

目前，地下采煤的主要部分是通過狹窄的取煤機來進行的。只是，隨著其功率容量的增長而存在增加提取煤炭的降解的趨勢。過度退化的開采煤炭嚴重影響了煤礦的經(jīng)濟表現(xiàn)，大多數(shù)煤礦企業(yè)的損失與煤炭質量的不斷下降有關。

增加的品種組成要求主要是針對能源清潔煤。這種煤的尺寸與大小過度退化使它們在等級、運輸上的分離變得復雜，并導致煤炭銷售價格顯著下降。

在西部地區(qū)，提取的煤炭中有很大一部分達到了煉焦的60%。所有煉焦煤均進行升級操作。小規(guī)模的洗煤方法的成本比大級別的煤高4～8倍。

近年來，煤炭產品的質量與開采的煤的灰分含量增加相關，而對其品種組成的關注也較少。隨著煤炭提純量的增加，被壓碎的碎塊煤炭的增長導致大量不可升級的浪費，其在加工和材料生產中均需要額外的成本。因此，從經(jīng)濟的角度看，減少提取煤的尺寸退化的必要性是不可否認的。

機械化開采中煤炭的過度降解，也會導致大量的粉塵排放。在這種情況下，粉塵排放量就會超標，不僅會使工作復雜化，增加風險并降低生產率，還會對礦工的健康產生危險。因此有必要停止采煤機，采取額外的抑塵措施，使工作流程更加精細化與復雜化，降低采掘工作面的生產率。

有些地區(qū)的煤炭公司、化工廠，發(fā)電站的高度密集化極大地破壞了環(huán)境。采礦機械單位生產率的提高鼓勵了新礦山和露天礦的快速發(fā)展，不僅增加了空氣污染的風險，還增加了水污染的風險。

目前，某些地區(qū)向空氣中的廢氣與顆粒物的總排放量平均每年為150萬噸，其中煤炭企業(yè)為18萬噸（占11.7%）。這些懸浮固體污染物，污染了附近的居民區(qū)。煤炭生產不僅會造成嚴重的環(huán)境污染問題，也會給周邊群眾身體健康造成嚴重威脅，加上我國生態(tài)環(huán)境改善力度加大，因而采煤破碎必須減少。而生態(tài)環(huán)境有效改善以及綠色生產的提出，也為了更好促使煤炭企業(yè)生產技術創(chuàng)新，因而迫切需要減少煤炭企業(yè)技術和經(jīng)濟指標的下降，包括提取煤炭的質量下降，是因煤炭企業(yè)現(xiàn)代化科技設備供應不足，現(xiàn)代開采技術應用較少和煤炭生產企業(yè)生產下降。所謂科學技術革新，是由復雜的煤礦地質條件決定的。

為了使用質量標準（等級因子）進行比較，計算了完美系數(shù)k和細度指標km。這些指示器從磨削的角度獨特地表征了切割模式，獲得的指數(shù)km=0.015-0.02對應于有效的切削工具和方法以及漸進切削方式。因此，當今煤炭工業(yè)企業(yè)的情況表明，最新的機械科學成果找不到合適的應用。如，為在狹窄的采礦區(qū)域內采用現(xiàn)代化的機械設備，一些機械公司開發(fā)研究了專門用于煤炭開采的銑刀及螺桿執(zhí)行器。它們使大型煤種的產量大幅增加了6%～14%。這種銑刀的螺釘應用面積僅占正在開發(fā)的煤層的20%～25%，而帶有碟刀的螺釘甚至沒有脫離原型階段，盡管它有一些技術規(guī)范。限制使用這些螺釘?shù)脑蚴牵褂酶嘿F、更不可靠的切屑螺釘所產生的額外成本被視為煤礦的細分市場，只有在對煤炭進行分類和升級后，整個煤礦的經(jīng)濟效益才能提高。

因此，通過提高提取煤的質量并通過實施新技術，改善經(jīng)濟收益。此外，當今俄羅斯現(xiàn)有煤炭價格的不足使精礦和原煤的價格差異很小，從而導致改善煤炭品種構成的經(jīng)濟影響很小。

二、結果與討論

為確保整個行業(yè)中煤炭等級的提高，需要計劃和標準化在采礦過程的所有階段生產的煤炭的品種組成。而進行操作分析，采用品種組成技術，有必要評估采礦過程中每個操作對煤壓碎的貢獻，尤其是將破壞作為基本操作的貢獻。

在過去10年中進行了大量的理論和實驗研究，旨在改善狹窄夾持的采煤機的工作機體，揭示螺釘?shù)呢撦d能力與其構造參數(shù)和運行狀態(tài)參數(shù)之間的定性和定量依賴性。基于這些，我們提出了許多改進建議。

在以下方面進行了合理選擇切割方案和切割器位置的研究：獲得優(yōu)質的煤成分和最少的粉塵排放；有效地處理含巖層和夾雜物的煤層；降低動態(tài)載荷在驅動器上。

選擇合理的切割方案和將切割器放置在螺桿上的方法，包括用一臺儀器進行煤切割過程的基本規(guī)律。主要結論是，隨著平均切削深度值和切屑橫截面的增加，煤的能耗和分解煤的產量均出現(xiàn)雙曲線下降。建議在合理的能耗和等級穩(wěn)定方面選擇切削深度與切屑橫截面的合理值。

切削工具破壞煤的機理可以解釋切削工具對煤粉和脆性巖石的物理性質。它確定了各種尺寸的煤塊連續(xù)系列的存在，范圍從煤破壞產品中的細小（粉塵）級分開始。

決定煤炭種類組成的主要因素包括：煤的可破壞性，破壞方案參數(shù)和切割條件，采煤工作面處理方法，工作體設計。

三、結 語

切割過程中過度磨煤不僅會降低其商業(yè)價值，而且會產生大量粉塵，這是采煤機工作面高粉塵排放量的起點。高粉塵含量使工作人員的工作復雜化，增加了工傷事故的發(fā)生率，降低了采煤工作面的生產率。

分析數(shù)據(jù)證明，現(xiàn)代采煤機在大量采煤工作面的工作特點是產出的煤品位低，粉塵排放量大。它對于環(huán)境友好地利用自然資源非常重要，這將是未來幾年的關注重點。