厚煤層源頭控制提高煤炭質量及效益的探索與實踐

時建成

(山西河曲晉神磁窯溝煤業有限公司,山西 忻州 036500)

煤礦企業提高煤質關系到企業的生存發展,也直接影響企業的經濟效益,提高煤質同安全生產工作一樣重要。當前,部分煤礦通過階段性開采已將條件好、煤質好的采區基本回采殆盡,進入了邊角煤開采、殘煤回收等階段;工作面小、回采時間短是短期面臨的生產現狀,且環保要求嚴、用戶要求高,使煤炭市場競爭更加激烈;人工成本不斷加大,企業的利潤微乎其微,要想在競爭如此激烈的市場獲取利潤,不僅要保證產量,更要保證質量。而企業對煤質管理的重視程度普遍不夠，關注度也不高,因此研究煤質管理與經濟效益的關系對企業而言至關重要。

割臺裝置采用作物夾持切割的方法將向日葵籽盤和秸稈完全分離，利用軟收集裝置收集不會對收割后的向日葵籽盤造成機械損傷。

對于煤質管理,國內工程技術人員和研究人員也做了大量的研究。孫愛祥等[1]通過參考金屬礦等開采設計規范中的相關要求,闡述了采出原煤“質”和“量”的關系。楊文承[2]指出了煤質管理存在的主要問題,并建議重視煤質管理、完善煤質管理體系和煤質管理制度、強化源頭管控和過程監管,使煤質管理逐步走向制度化、流程化、標準化。朱有彬等[3]采用現場管理和技術手段相結合的方法,改變傳統的粗放型煤質管理辦法,實現了精細化煤質管理。綜合現有研究成果[4-8],本文采用理論分析與實踐探索相結合的方法,以磁窯溝煤礦10108工作面為工程背景,提出“以掘保采、以采保質、保質保量”的系統煤質管理思路,實現從源頭抓煤質,提高煤質發熱量和回收率,進而實現提升企業利潤、降低成本的目的。

1 10-2#煤層特征介紹

磁窯溝煤礦10-2#煤層煤的顏色為灰黑-黑色,深棕色條痕,弱玻璃光澤,內生裂隙較發育(5～20條/5 cm),主要為條帶狀結構,次為均一狀結構,層狀構造明顯,具有易燃、焰長、不膨-微膨的特點,大部分為半亮煤,次為半暗煤,局部為暗淡煤。該煤層厚度為4.5 m,頂板有一層200 mm夾矸,距底板1.75 m處有一層0.15 m炭質泥巖,對煤質影響較大。由于煤層條帶狀結構層理清晰,對比煤層中夾矸容易分辨,回采期間可以參考頂部50 mm夾矸線作為標志層控制頂板,參考中部150 mm夾矸控制底板是實現延煤層層位回采的重要舉措之一。煤層煤質柱狀圖見圖1。

圖1 煤層煤質柱狀圖Fig.1 Coal quality histogram of coal seam

2 10108工作面布置及煤質預測

2.1 10108工作面布置及構造分布

10108綜采工作面布置在10-2#煤層東南位置,該工作面沿傾向布置,設計推進長度246 m,工作面長度240 m,可采煤量為39.85萬t。10108工作面掘進過程揭露的構造分布如下:工作面切眼距機頭43～62 m位置底板揭露最厚0.5 m泥巖;10108切眼距機頭90～120 m位置底板揭露最厚1.0 m泥巖;10108回風順槽6～10 m范圍底板揭露最厚1.1 m泥巖;煤層頂板含有一層200 mm厚的夾矸,煤層中部有一層150 mm夾矸,對煤質影響較大。鑒于10-2#煤層特征較為明顯,回采范圍節理相對簡單,區域內煤層大部分為半亮煤,參考煤層中部及頂部夾矸調整、控制回采層位,對于回采層位管理極為有利。

基于航空模型和航拍技術的景觀評價系統分析……………………………………………… 林楠，朱衛剛（12-42）

2.2 10108工作面煤質刻槽化驗情況

對工作面膠運巷道和回風巷道進行刻槽預判工作面煤質情況,刻槽規格為100 mm×50 mm巷高。10108工作面回風巷共刻槽4個,其中煤質最高發熱量23 546 kJ/kg,最低發熱量21 534 kJ/kg,平均發熱量22 843 kJ/kg;10108工作膠運巷共刻槽4個,其中煤質最高發熱量22 923 kJ/kg,最低發熱量21 911 kJ/kg,膠運順槽的平均發熱量22 651 kJ/kg。

2.3 10108工作面煤質預測

磁窯溝煤礦洗煤廠還在建設當中,生產的原煤直接當商品煤銷售,不僅煤質指標不穩定,且原煤雜物多、水分大,極易導致煤質事故造成用戶拒絕收貨,進而影響到全礦生產。回采過程中頂板管理也會直接影響煤質發熱量,特別是頂部200 mm夾矸的控制難度較大,當夾矸進入系統時,煤質的穩定性無法保障。因此,本文從采掘工作面源頭進行煤質管控,并對煤質提升效果進行驗證。

3 存在的問題

4 10108工作面煤質提升措施

根據磁窯溝煤礦地質報告及地質鉆探數據,結合掘進過程中底板揭露矸石的情況,參考刻槽化驗結果及煤層夾矸分布狀況,預測10108工作面煤質指標:工作面回采前10 m煤質發熱量為19 242 kJ/kg,含硫0.55%;工作面10 m以后預測平均煤質發熱量能達到20 915 kJ/kg,含硫0.58%。

4.1 綜采煤質管理

1)10108工作面開始回采前10 m時,由于底板揭露矸石,要求工作面逐步抬高以減少底板割矸,待工作面底板見煤后開始沿巷道坡度正常推進。

2)10108工作面正常回采過程中必須保證采高達到4.5 m,工作面頂板參考50 mm細夾矸為標致層往上挑200 mm,以保證采高,降低矸石占比。10108工作面機頭、機尾過渡段采高要求:頂板過渡時要求機頭機尾利用3架降低采高與兩順槽頂板平整過渡,3架以外保證頂板沿規定的標致層割煤;底板過渡時要求15架以內根據機械參數調整工作面保證與兩順槽平穩過渡,16架向工作面中部區段根據底煤情況臥底或抬高,禁止預留底煤，禁止割矸。

從總體上來看，說者發出的信息越來越重要，可是聽者接收的信息卻越來越少、越來越零散。經過一次又一次的走神，聽者“印證自己并未錯過有效信息”的判斷，就很可能只是幻覺。

3)開機生產2 h前必須將溜槽中的矸石清理干凈,生產停機過程中發現矸石必須利用空擋停機時間清理工作面溜槽中的矸石,或者根據實際情況停機揀矸;生產班要定時清理工作面架間、大腳前大塊煤,以增加煤質發熱量。

此次白礬的專項抽驗中，發現我國市場所售白礬質量不合格的問題較為嚴重，總體不合格率為76%。具體包括以下兩個方面：1）銨鹽檢查不符合規定，且含量測定值高于100%，涉嫌銨礬摻偽；2）性狀異常，且含量測定值為0.4%（標準規定應不得少于99.0%），涉嫌硼砂造假。分析其主要原因有兩個方面：1）用價格相對便宜的相似物質冒充或摻偽白礬；2）一些飲片生產企業在購進白礬原料和飲片成品出廠前，未按照中國藥典要求進行檢驗和控制。標準問題主要為含量測定項未設上限；銨鹽檢查項用到劇毒試劑二氯化汞，不僅使用不便，而且實驗室操作安全風險及環境污染風險大。

10108工作面回采前期,煤質管理松懈,煤質指標不穩定。從表1中可以看出,抽查9月5日-9月10日煤質最高日平均發熱量為21 291 kJ/kg,最低日平均發熱量為20 865 kJ/kg,6 d平均發熱量為21 087 kJ/kg。

1)強化掘進層位控制,厚煤層掘進工作面要求沿底掘進。磁窯溝煤礦10-2#煤層厚度4.5 m,掘進巷道巷高3.7 m,要想控制好層位必須按要求探測底煤,要求每掘進10 m在巷道正幫探測一次底煤厚度,并標注在巷道幫部,保證工作面正幫沿底掘進,為綜采回采沿底割煤創造必要條件。

6)回采期間按日考核綜采采高,保煤質的同時保生產任務、保回收率,保采高的同時也間接地降低了矸石占比,提升了煤質發熱量,增加了原煤回收率。

網絡傳輸層負責采集設備的接入及將采集的數據的高效、實時的傳輸到數據共享平臺層，以便服務于各平臺業務應用.

4.2 掘進層位控制及煤質管理

5)綜采頂底板禁止割矸,發現構造導致割矸須采取分倉分運的措施。

2)強化煤質化驗,杜絕掘進工作面煤質發生變化影響全礦整體煤質;掘進工作面每50 m進行刻槽化驗,規格為10 cm×5 cm巷高。

5)掘進工作面揭露矸石,必須對矸石單獨運輸,不得進入生產運輸系統;煤層夾矸或工作面底板損壞出現的矸石必須立即揀矸。

試驗組的包裝質量、消毒質量、收回及時度、供給及時度等護理質量評分與對照組進行比較，對照組均低于試驗組，差異有統計學意義（P＜0.05）。見表1。

雞皮刺螨感染引起的鵝體表寄生蟲病要始終堅持預防為主、綜合防治的方針。在發病期間，應該對養殖舍進行全面的清掃，改善養殖舍通風環境，加大通風量，及時清理糞便，增加飼料中多種維生素含量，添加硫酸亞鐵，促進紅細胞再生，提高機體抵抗能力。同時，還要合理控制養殖密度，避免鵝群相互接觸，導致寄生蟲傳播。

3)強化雜物管控,工作面任何區域范圍不得出現雜物,生產、安裝工程垃圾當天清理;責任范圍不得存放廢舊材料,無用的材料設備必須及時回收。

4.3 膠帶運輸巷及各轉載的煤質管理

對各膠帶運輸機轉載點的雜物必須清理到垃圾桶,定期回收;膠帶運輸機轉載點生產撒煤,必須先清理浮煤再沖洗粉塵,禁止撒煤直接用水沖走,水煤不得隨意上皮帶;膠帶機中部、轉載點設噴霧,必須設隔雨棚或風動噴霧;沖洗巷道淋水不得進入皮帶,發現皮帶積水立即清理;膠帶運輸巷道不得存放廢舊材料,無用的材料設備必須及時回收。

5 經濟效益

4)工作面兩順槽超前段、順槽正幫雜物必須清理干凈。

4)卸載點噴霧改為風動噴霧并設隔雨棚,或采用封閉卸載點的方式代替噴霧降塵,禁止水噴霧直接向煤流中淋雨或注水。

通過探索改進以及提出多項創新舉措,并落實到煤炭生產源頭過程中,煤質發熱量有了大幅提升,抽查9月12日-9月17日煤質化驗數據,從表2中可以看出:最高發熱量為21 568 kJ/kg,最低發熱量為21 367 kJ/kg,6 d平均發熱量為21 501 kJ/kg,較表1煤質發熱量提高了414 kJ/kg,按照用戶結算價格,每提高4 kJ/kg價格上漲0.103元。自9月12日煤質管理改進后,該工作面生產煤量為30萬t,增加經濟收入為305.91萬元人民幣。同時,原煤質量穩定可節省17元噸煤入洗成本,增加了經濟效益。

表1 9月5日-9月10日煤質化驗統計Table 1 Statistics of coal quality test from September 5 to 10

續表1

表2 9月12日-9月17日煤質化驗統計Table 2 Statistics of coal quality test from September 12 to 17

6 結論

1)通過對10108工作面回采過程推行煤質管理改革創新,采取了“撿矸、除雜、清煤、控水”等非常規舉措,煤質指標得以穩定,煤質發熱量從21 087 kJ/kg提高到了21 501 kJ/kg,原煤水分降低了0.33%,經濟效益增加了305.91萬元人民幣。

2)回采期間按日考核綜采采高,有效地保證了生產任務和回收率,同時也間接地降低了灰分,提升了煤質發熱量,對于穩定煤質起到了關鍵作用。

3)當工作面底板揭露構造影響煤質時,逐步抬高底板減少割矸,是保證煤質最直接最重要的措施之一。

4)工作面掘進過程要控制好層位,保證巷道正幫沿底掘進,為綜采沿底割煤奠定基礎。

5)雜物管控得到了提升,含雜率降低到了0.1 kg/萬t以下,滿足了用戶對煤質的要求。

6)通過研究可知將煤質管理推向制度化、標準化、常態化,并納入到日常生產管理過程中,可以有效提高經濟效益。