任務(wù)2 安全高效一次采全高綜采技術(shù)

1任務(wù)2

安全高效一次采

全高綜采技術(shù)內(nèi)容提要安全高效礦井的含義安全高效礦井的主要特點(diǎn)大柳塔礦建設(shè)高產(chǎn)高效礦井的實(shí)踐與經(jīng)驗(yàn)三一二一高產(chǎn)高效礦井的含義高產(chǎn)高效礦井就是在一定時(shí)期內(nèi)，礦井產(chǎn)量和效率等主要技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)明顯高于同類礦井平均水平的礦井。高產(chǎn)高效礦井的基本概念，可歸納為“三高、四好”?！叭摺奔磫萎a(chǎn)水平高，勞動(dòng)效率高，資源回收率高；“四好”即經(jīng)濟(jì)效益好，安全狀況好，勞動(dòng)條件好，環(huán)境治理好。“高產(chǎn)”的含義主要指提高礦井、采區(qū)、工作面的單產(chǎn)和單進(jìn)?！案咝А钡暮x應(yīng)概括為提高勞動(dòng)效率、提高資源回收率、提高經(jīng)濟(jì)效益。

建設(shè)高產(chǎn)高效礦井是通過提高采掘機(jī)械化水平和礦井綜合生產(chǎn)能力，簡(jiǎn)化生產(chǎn)環(huán)節(jié)，達(dá)到提高單產(chǎn)、提高工效、提高經(jīng)濟(jì)效益的目的。二、安全高效礦井的主要特點(diǎn)

礦井井型大型化（≧3-5Mt/a)1開拓布置單一化（一水平一層煤、一井一面）2煤炭生產(chǎn)集中化（面長(zhǎng)推進(jìn)長(zhǎng)度長(zhǎng)、大斷面多巷式）3設(shè)備選型配套合理化（采運(yùn)支成套配置）4巷道掘進(jìn)聯(lián)合機(jī)組化（掘錨聯(lián)合機(jī)組）5通風(fēng)系統(tǒng)簡(jiǎn)單實(shí)用化(風(fēng)量大,阻力低）62005年全國(guó)有3個(gè)綜采隊(duì)年產(chǎn)量超過千萬噸。這3個(gè)綜采隊(duì)及產(chǎn)量分別為：神華集團(tuán)神東煤炭分公司哈拉溝煤礦綜采隊(duì)1064萬噸（百人千萬噸）、上灣煤礦綜采隊(duì)1048萬噸、補(bǔ)連塔煤礦綜采一隊(duì)1000萬噸。同煤大唐塔山煤礦公司綜采一隊(duì)2009年全年生產(chǎn)煤炭1000多萬噸；2009年寧夏神寧集團(tuán)羊場(chǎng)灣煤礦綜采一隊(duì)年產(chǎn)煤1028萬噸。截止2013年我國(guó)已經(jīng)建成千萬噸級(jí)煤礦53處，產(chǎn)量7.3億噸。

一般來說國(guó)內(nèi)綜采工作面長(zhǎng)度在150~250米。1995年美國(guó)綜采工作面長(zhǎng)度達(dá)335m，平均246m，大于300m占13.89%。神華神東煤炭集團(tuán)相繼創(chuàng)新了第一個(gè)300米、360米、400米加長(zhǎng)工作面；首創(chuàng)了世界上第一個(gè)5.5米、6.3米、7米大采高重型工作面和中厚偏薄煤層自動(dòng)化工作面。綜采采區(qū)單面布置，其走向長(zhǎng)度一般不小于1000m；當(dāng)雙面布置時(shí)，一般不小于2000m。神華寧煤集團(tuán)羊場(chǎng)灣煤礦綜采工作面走向長(zhǎng)度設(shè)計(jì)為3553m。美國(guó)和澳大利亞采區(qū)走向長(zhǎng)度可達(dá)

6000~8000m。多巷式布置工作面運(yùn)輸平巷和回風(fēng)平巷采用大斷面多巷式布置，一般為雙巷或三巷，主要是滿足通風(fēng)和輔助運(yùn)輸?shù)男枰?。還有采用四巷或五巷布置。綜采面下側(cè)雙巷布置四條平巷布置我國(guó)工作面設(shè)備選型配套三種：全套國(guó)產(chǎn)設(shè)備裝備的高產(chǎn)工作面占90.3％。部分引進(jìn)設(shè)備和部分國(guó)產(chǎn)設(shè)備裝備的工作面。引進(jìn)的大功率、高可靠性的電牽引采煤機(jī)、重型刮板輸送機(jī)、轉(zhuǎn)載機(jī)、破碎機(jī)及長(zhǎng)距離大運(yùn)量帶式輸送機(jī)等設(shè)備和電液控制液壓支架裝備的工作面。

世界最大功率、國(guó)產(chǎn)一次采全高綜采設(shè)備在同煤集團(tuán)晉華宮礦工作面2011年投入生產(chǎn)（工作面走向長(zhǎng)1700米，煤層厚度5.3至6.5米，傾角為1度～10度，可采儲(chǔ)量178萬噸）,標(biāo)志著我國(guó)大采高開采煤炭的能力走在了世界前列。采煤機(jī)由上海創(chuàng)力礦山設(shè)備公司制造，功率為2760千瓦，采高范圍在3.5-6.5米，具有大功率、高可靠性、智能化、電牽引的特點(diǎn)，技術(shù)參數(shù)先進(jìn)，國(guó)際化配置，可實(shí)現(xiàn)可視化開采。液壓支架由山西平陽重工機(jī)械公司制造，最低支撐高度2.8米，最高支撐高度6米，初撐力10128KN，支架單個(gè)阻力13000KN，重達(dá)46t。配套的刮板輸送機(jī)、輪式破碎機(jī)、順槽用轉(zhuǎn)載機(jī)均由山西忻州通用機(jī)械公司生產(chǎn)，具有良好的安全性和可靠性。部分安全高效礦井綜采設(shè)備配套實(shí)例特點(diǎn)

編號(hào)煤礦工作面條件特點(diǎn)設(shè)備特點(diǎn)效益特點(diǎn)綜合特點(diǎn)1邢臺(tái)東龐礦2703傾角最大37°，采高最大4.8m，來壓明顯，頂板較穩(wěn)定BY3600-25/50型掩護(hù)式支架，MXA-300/4.5型，采高2.3～4.45m，SGZC-764/320型刮板輸送機(jī)。1995年產(chǎn)量170.1萬t，最高產(chǎn)月產(chǎn)量24.515萬t，最高工效135.44t/工國(guó)產(chǎn)最高的掩護(hù)式大采高支架配套設(shè)備2神東大柳塔礦201煤層傾角＜3°，厚4.28m，周期來壓明顯，對(duì)生產(chǎn)有一定影響，有兩條斷距1.8～5.3m的正斷層，工作面條帶式布置用德國(guó)產(chǎn)的WS1.7型掩護(hù)式液壓支架，美國(guó)久益產(chǎn)6LS-03型雙滾筒電牽引采煤機(jī)，英國(guó)產(chǎn)LX(2A)-2000/1000重型刮板輸送機(jī)1996年3月產(chǎn)量達(dá)17.37萬t，平均日產(chǎn)10217t，最高班產(chǎn)11869t，工作面效率170t/工采煤機(jī)與液壓支架可以聯(lián)動(dòng)3開灤錢家營(yíng)礦1324E煤層平均厚度2.67m，煤層硬度f≤4，煤層平均傾角7°，有兩條斷層，工作面內(nèi)裂隙發(fā)育，局部頂板破碎。MG200/500-AWD采煤機(jī)，ZY3600-11/28液壓支架，SGZ-730/400型刮板輸送機(jī)平均日產(chǎn)2890t，最高日產(chǎn)3586t，最高月產(chǎn)90012t。4神東上灣煤礦51103近水平煤層，傾角1～3°，頂?shù)装宸€(wěn)定，采高5.4米。德國(guó)艾柯夫公司SL-500雙滾筒采煤機(jī)。刮板輸送機(jī)、轉(zhuǎn)載機(jī)、破碎機(jī)由美國(guó)JOY公司生產(chǎn)，采用德國(guó)DBT公司制造的雙柱掩護(hù)式支架。上灣礦用上述設(shè)備，創(chuàng)下日產(chǎn)4.6萬t、年產(chǎn)1075萬t原煤的世界記錄。綜采工作面設(shè)備配套原則

采煤機(jī)、刮板輸送機(jī)和液壓支架之間橫斷面配套尺寸要合適，從頂板控制角度出發(fā)，支架前柱到煤壁的無立柱空間寬度越小越好。從頂板控制考慮，端面距值越小越好，但由于沿工作面推進(jìn)方向底板起伏不平，輸送機(jī)發(fā)生偏斜會(huì)導(dǎo)致采煤機(jī)滾筒截到頂梁，故需留一定的端面距。一般端面距為200～400mm，煤層薄取小值，煤層厚取大值。綜采工作面“三機(jī)”性能應(yīng)相互匹配：輸送機(jī)的生產(chǎn)能力應(yīng)大于采煤機(jī)的生產(chǎn)能力，液壓支架的移架速度應(yīng)大于采煤機(jī)的工作速度。工作面轉(zhuǎn)載機(jī)和平巷帶式輸送機(jī)與刮板輸送機(jī)的配套指的是運(yùn)輸能力上的配套，其原則是由里（工作面）向外（平巷）的運(yùn)輸設(shè)備能力后者大于前者。如美國(guó)福克礦安全高效綜采工作面用德國(guó)布朗公司HR280型刮板輸送機(jī)，槽寬1000mm，鏈速1.45m/s，運(yùn)輸能力3000t/h；轉(zhuǎn)載機(jī)溜槽寬1200mm，鏈速1.79m/s，運(yùn)輸能力3500t/h；平巷用美國(guó)FMC公司產(chǎn)可伸縮帶式輸送機(jī)，吊掛式帶式輸送機(jī)帶寬1524mm，運(yùn)輸能力4000t/h。

綜采工作面各單機(jī)設(shè)備的大修周期應(yīng)該相互接近，以便充分發(fā)揮綜采設(shè)備的整體效能。

巷道掘進(jìn)聯(lián)合機(jī)組化

綜采工作面的推進(jìn)速度很快，平均推進(jìn)速度一般為10～20m/d，這就要求平巷的掘進(jìn)速度為30～50m/d，甚至60～100m/d（按雙巷制計(jì)算），這樣高的掘進(jìn)速度，部分?jǐn)嗝婢蜻M(jìn)機(jī)已難以達(dá)到。因此，美國(guó)和澳大利亞的礦井全部使用連續(xù)采煤機(jī)或掘錨聯(lián)合機(jī)組開掘工作面平巷。

我國(guó)和其他產(chǎn)煤國(guó)

家也正在推廣使用

上述兩種機(jī)型開掘

工作面平巷。連續(xù)采煤機(jī)動(dòng)畫模擬視頻掘錨聯(lián)合機(jī)組發(fā)展掘錨聯(lián)合機(jī)組，實(shí)現(xiàn)“掘支錨一體化”平行作業(yè)，將是加快煤巷錨桿支護(hù)單進(jìn)速度的必要手段。三.大柳塔礦建設(shè)高產(chǎn)高效礦井的實(shí)踐與經(jīng)驗(yàn)

神華神東煤炭集團(tuán)立足世界前沿水平，創(chuàng)新采煤技術(shù)，形成了千萬噸礦井的核心技術(shù)體系。先后建成了全國(guó)第一個(gè)年產(chǎn)1000萬噸、1200萬噸和1400萬噸綜采隊(duì)、第一個(gè)年產(chǎn)1500萬噸、2000萬噸和2500萬噸的礦井；相繼創(chuàng)新了第一個(gè)300米、360米、400米加長(zhǎng)工作面；首創(chuàng)了世界上第一個(gè)5.5米、6.3米、7米大采高重型工作面和中厚偏薄煤層自動(dòng)化工作面。大柳塔礦高產(chǎn)高效礦井建設(shè)的做法與經(jīng)驗(yàn)

充分利用煤層賦存條件，優(yōu)化礦井和采區(qū)設(shè)計(jì)，為高產(chǎn)高效礦井建設(shè)提供自然優(yōu)勢(shì)一、大柳塔煤礦井田構(gòu)造簡(jiǎn)單，煤層傾角平緩，賦存穩(wěn)定，埋藏淺，易開采，頂板中等穩(wěn)定，適合全部垮落法管理頂板，瓦斯含量低，安全條件理想，適合機(jī)械化長(zhǎng)壁式大強(qiáng)度開采.有3層可采煤層，平均厚度4～6m，屬低灰、低硫、低磷、中高發(fā)熱量的環(huán)保型綠色煤炭.大柳塔礦高產(chǎn)高效礦井建設(shè)的做法與經(jīng)驗(yàn)

采用平硐開拓方式1充分利用了煤層賦存穩(wěn)定，開采條件好的優(yōu)勢(shì)，采用平硐開拓，盤區(qū)式布置，沿煤層布置大巷，沿大巷兩側(cè)直接布置條帶工作面，開拓方式簡(jiǎn)單，工程量少，建井速度快，周期短，投資少，見效快。

帶式輸送機(jī)大巷與井筒直接相連，井筒在煤層露頭開拓時(shí)，就與帶式輸送機(jī)大巷合二為一，實(shí)現(xiàn)了帶式輸送機(jī)一條龍連續(xù)運(yùn)輸，大大提高了礦井的提升能力。

開拓系統(tǒng)由4條平巷組成，一條帶式輸送機(jī)大巷，兩條輔助運(yùn)輸平巷，一條總回風(fēng)巷。礦井采用抽出式通風(fēng)，走向長(zhǎng)壁后退式采煤法。

基本做到當(dāng)年投產(chǎn)、當(dāng)年達(dá)產(chǎn)、當(dāng)年建成高產(chǎn)高效礦井，如淮南張集、永城陳四樓、黃陵一礦、銅川玉華等礦井都屬于這一模式。大柳塔礦高產(chǎn)高效礦井建設(shè)的做法與經(jīng)驗(yàn)

優(yōu)化工作面設(shè)計(jì),回采工作面沿大巷條帶式布置2工作面采用多巷布置三巷布置1—鄰近工作面巷道；2—運(yùn)料巷道；3—備用巷道；4—運(yùn)煤巷道1—回風(fēng)平巷；2—采空區(qū)；3—工作面；4—風(fēng)障；5—永久性風(fēng)墻；6—運(yùn)輸軌道；7—帶式輸送機(jī)；8—進(jìn)風(fēng)平巷

四巷布置運(yùn)煤能力大,同時(shí)多平巷方便人員通行和工作面設(shè)備及材料運(yùn)輸。

進(jìn)風(fēng)容易，單巷風(fēng)阻低且能保證工作面有足夠的風(fēng)量，特別當(dāng)煤層瓦斯涌出量較大，工作面后退推進(jìn)速度很快時(shí)能防止瓦斯聚集。當(dāng)主通道因事故被封死時(shí)，多平巷可提供備用脫險(xiǎn)通道，其余平巷仍能提供足夠風(fēng)量，以保證工作面正常生產(chǎn)。123多巷布置優(yōu)點(diǎn)回采工作面沿大巷條帶式布置，省去了盤區(qū)巷道，減少了通風(fēng)、運(yùn)輸、供排水、供電等系統(tǒng)工程，更便于管理。同時(shí)增加了礦井的開拓煤量和準(zhǔn)備煤量，緩減了生產(chǎn)接續(xù)的緊張。這種布置減少了盤區(qū)煤柱，提高了煤炭回收率，簡(jiǎn)化了環(huán)節(jié)，不論是煤炭運(yùn)輸、輔助運(yùn)輸、無軌膠輪車輔助運(yùn)輸，材料、設(shè)備與人員可以不經(jīng)任何轉(zhuǎn)載環(huán)節(jié)，一直運(yùn)送到采掘工作面。大柳塔礦高產(chǎn)高效礦井建設(shè)的做法與經(jīng)驗(yàn)

工作面設(shè)計(jì)打破傳統(tǒng)設(shè)計(jì)規(guī)范，實(shí)現(xiàn)與國(guó)際水平的接軌，改革巷道布置，加大采區(qū)幾何尺寸，增加采區(qū)儲(chǔ)量，保證高產(chǎn)高效礦井建設(shè)的進(jìn)行。優(yōu)化工作面設(shè)計(jì)尺寸3工作面長(zhǎng)度設(shè)計(jì)為220～250m，平均235m，大大增加工作面快速截割時(shí)間。

工作面走向長(zhǎng)度為2000～5000m，平均3500m，可減少工作面搬家次數(shù)。美國(guó)長(zhǎng)壁工作面長(zhǎng)度絕大部分在200～300m之間，根據(jù)我國(guó)煤礦近幾年綜采面統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，我國(guó)綜采面長(zhǎng)度最佳值為150～250m之間。

巷道全部推廣應(yīng)用錨桿支護(hù)

4根據(jù)煤層穩(wěn)定、埋藏淺，堅(jiān)硬而韌性大的特點(diǎn)，巷道全部采用錨桿支護(hù)，錨桿支護(hù)率達(dá)到100%。采用樹脂錨桿支護(hù)，具有預(yù)張力和錨固力強(qiáng)的特點(diǎn)，改善了巷道支護(hù)狀況，促進(jìn)和保證了安全生產(chǎn)，節(jié)省了人力、物力，提高了工效。

生產(chǎn)高度集中，優(yōu)化合理格局

5礦井生產(chǎn)模式為“一礦兩井兩面”，生產(chǎn)布局為“一綜兩連”，即分別在大柳塔井和活雞兔井各布置一個(gè)高產(chǎn)高效綜采工作面，一個(gè)綜采工作面配置兩個(gè)連續(xù)采煤機(jī)掘進(jìn)工作面，生產(chǎn)環(huán)節(jié)少，系統(tǒng)簡(jiǎn)單，單產(chǎn)單進(jìn)高，勞動(dòng)效率高，綜采面每班7～10人，月產(chǎn)量最高超過90萬t。

實(shí)現(xiàn)了“采掘工作面生產(chǎn)集中化，機(jī)電一體化，掘、支、運(yùn)系統(tǒng)化，主要運(yùn)輸系統(tǒng)膠帶化，輔助運(yùn)輸無軌膠輪化，井巷支護(hù)錨噴化，安全生產(chǎn)監(jiān)測(cè)自動(dòng)化，現(xiàn)代化程度達(dá)到國(guó)內(nèi)一流水平。

二、安全高效綜采設(shè)備配套技術(shù)應(yīng)用1.優(yōu)化設(shè)備配套，提高工作面的整體生產(chǎn)能力

6LS-5型電牽引雙滾筒采煤機(jī)

截割高度2.2～4.4m截深0.85m

大功率大運(yùn)量高強(qiáng)度重型化堅(jiān)固耐用

集中控制聯(lián)動(dòng)

大運(yùn)量長(zhǎng)距離高強(qiáng)度軟啟動(dòng)帶式輸送機(jī)

帶寬1.4m帶速4m/s小時(shí)能力2500t

高阻力整體頂梁兩柱掩護(hù)式

支護(hù)高度2.2～4.3m工作阻力7625kN支護(hù)強(qiáng)度0.951Mpa

采煤機(jī)刮板輸送機(jī)運(yùn)輸巷輸送機(jī)

液壓支架

美國(guó)JOY公司

美國(guó)朗艾道公司和澳大利亞ACE公司生產(chǎn)

6LS-5型電牽引雙滾筒采煤機(jī)由于礦井主要巷道布置在煤層中，進(jìn)口連續(xù)采煤機(jī)組（采煤機(jī)、梭車、運(yùn)煤車、錨桿機(jī)、破碎機(jī)、鏟車）機(jī)動(dòng)靈活、自掘自采效率高，安全性好，回采率高，產(chǎn)量大，雙巷掘進(jìn)能最大限度地發(fā)揮效率，月平均進(jìn)尺2000m以上，最高超過3200m，從根本上改變了采掘失調(diào)現(xiàn)象。使用錨桿機(jī)打眼，2個(gè)人可以同時(shí)打4個(gè)眼，從打眼到錨固僅用2～3min，效率在每人每班90～140根，空頂時(shí)間短，勞動(dòng)強(qiáng)度低，效率高，錨桿機(jī)都配備了可靠的臨時(shí)支護(hù)系統(tǒng)，保證人身安全，干式打眼，采用吸塵裝置，為保證綜采工作面快速推進(jìn)創(chuàng)造了條件。進(jìn)口連續(xù)采煤機(jī)組的成功應(yīng)用2連續(xù)采煤機(jī)組連續(xù)采煤機(jī)組輔助運(yùn)輸采用世界上最先進(jìn)的無軌膠輪車，井下巷道采用支架搬運(yùn)車、多功能車、客貨兩用車及人車輸送設(shè)備、材料和人員，機(jī)動(dòng)靈活，操作簡(jiǎn)易，裝卸方便，效率高，成本低，快捷、安全。工人上下班乘坐無軌膠輪車僅需10～30min直接到達(dá)采掘工作面，節(jié)省時(shí)間和體力，且安全可靠。輔助運(yùn)輸膠輪化確保了生產(chǎn)準(zhǔn)備優(yōu)質(zhì)高效

3無軌膠輪車井下主運(yùn)輸系統(tǒng)采用澳大利亞ACE公司的長(zhǎng)距離、大運(yùn)量帶式輸送機(jī)，單點(diǎn)多電機(jī)，CST軟啟動(dòng)，采用PLC控制，保護(hù)齊全，保證了運(yùn)輸?shù)目煽啃?。膠帶寬1.6m，帶速4m/s,最大運(yùn)輸能力3000t/h,礦井主帶式輸送機(jī)全長(zhǎng)4620m，實(shí)現(xiàn)了操作集中化，管理信息化，保障了運(yùn)輸?shù)目煽啃浴?/p>

帶式輸送機(jī)確保了煤炭運(yùn)輸連續(xù)化

4三、科技創(chuàng)新為高產(chǎn)高效礦井建設(shè)提供技術(shù)力量采用國(guó)際上最先進(jìn)的“輔助多通道”快速搬家新工藝

1創(chuàng)造了“

輔助多通道”，配以高強(qiáng)度復(fù)合塑料網(wǎng)護(hù)頂和鋪底固化道路，全套引進(jìn)大功率、安全性能好的支架搬運(yùn)車、多功能車等特種車輛搬家倒面新工藝。從舊工作面采通，掛網(wǎng)，6000t重型綜采設(shè)備的回撤、搬遷到新工作面的設(shè)備安裝、調(diào)試并達(dá)到試生產(chǎn)條件僅需要10天左右時(shí)間，最快是7天，真正實(shí)現(xiàn)了快速、安全、優(yōu)質(zhì)、高效。

支架搬動(dòng)車澳大利亞工創(chuàng)集團(tuán)生