薄煤层高产高效开采工艺技术与装备研究.pdfVIP

开采理论与工艺技术 79 薄煤层高产高效开采工艺技术与装备 王兴雨 陈少华 李安林 (兖矿集团公司北宿煤矿 山东邹城 273516) 摘要 为实现薄煤层高产高效回采，对原有采煤工艺与装置进行了改进与革新。并通过矿井生产系 统的整体优化与改进，实现了薄煤层条件下的高产高效矿井建设。 关键词 薄煤层 高产高效挡装技术 铲装技术 能力100万t／a。建矿以来，连续17年被原煤炭部命名为“质量标准化矿井”；连续14年被 山东省工商行政管理局评为“省级重合同守信用企业”；连续18年被原煤炭部评为“煤质管 理标准化矿井”；1986年被省煤矿工业总公司命名为“双文明单位”；1989年被煤炭企协命名 为“煤炭工业二级企业”；2001～2005年连续5年被中国煤炭协会命名为“全国惟一的薄煤 层高产高效矿井”。 ． 为了加快现代化“双高”矿井建设步伐，努力实现生产效率、经济效益跻身于全国同类矿 井领先水平的奋斗目标，2003年，北宿煤矿综合分析历年生产状况和井下采场具体情况 后，积极研究探索“含硬夹矸薄煤层机械化高产高效开采”的新途径，提出了创建“1m以下 史最好水平；各项材料消耗，技术经济指标达到全国同类矿井最好水平，取得了良好的社会 效益和经济效益。 一、全国薄煤层开采现状与新课题的意义 1．全国薄煤层开采研究现状 近年来，国内在中厚煤层开采方面取得了长足的进步，形成了以兖矿为代表的放顶煤高 效开采技术、以神华神东矿区为代表的长壁高效开采模式。与中厚煤层高效开采形成了强 烈对比的是，近年来我国薄煤层开采呈现逐年下降的趋势，一直处于较落后的生产状态。 我国薄煤层分布广泛，据初步统计，全国95个重点矿务局中有80个局445处矿井都赋 存有薄煤层，可采储量达61．5亿t，约占煤炭总可采储量的19％左右。兖矿集团是我国重 要产煤基地之一，经过十多年的努力和探索，在综采放顶煤技术方面取得了重大突破，处于 国际领先地位，工作面年产最高达600万t。然而，随着煤炭储量逐年下降，薄煤层正逐渐成 为各厚煤层大矿配采煤层。可以说，薄煤层高产高效开采已经提到了重要议事日程。 我国自20世纪70年代就薄煤层机械化开采问题展开研究，先后研制了刨煤机、滚筒采 煤机，在生产中取得了一定效果。但对于含硬夹矸薄煤层如何实现高产高效机械化问题则 研究较少，主要是因为含硬夹矸薄煤层的地质特点决定了其不能采用刨煤机、采煤机、落煤 80 煤炭开采新理论与新技术 机等，而只能采用传统的开采方法，即：工作面落煤用炮采落煤，装煤方法为人工攉煤，支护 方式用单体支柱支护。上述方法存在着生产效率低、工人劳动强度大、支护技术落后、作业 环境安全条件差，无法实现安全高效生产等问题。 2．新课题的重大意义 兖矿集团北宿煤矿是全国第一座薄煤层大型现代化矿井，目前有两个主采煤层，即 0．85 m，，=1．7～4．9，两层煤剩余可采储量合计 m，厂一1．9～4．3；178煤平均厚度0．96 约3000多万t。 针对含硬夹矸薄煤层高效开采这一世界性难题，近20年来，北宿煤矿进行了多次研究、 探索和试验，曾先后邀请国内外知名专家进行分析、会诊。先后采用高压水射流、振动冲击 截割头、滑行刨等落煤方式进行了不同程度的试验，均未取得成功。 自2003年以来，北宿煤矿按照提高生产能力要求的原则，抓住关键及薄弱环节，抓住采 煤工作面的合理布置及参数优化、采煤工艺、设备配套选型设计和研制等方面进行重点攻 关，终于开发出了一套“含硬夹矸薄煤层机械化高产高效开采”的新途径，基本解决了多年来 一直困扰含硬夹矸煤层开采技术难题，不但为其他矿区的薄煤层高效开采起到创新示范作 用，而且可以推动企业技术装备的更新换代和技术进步。对于延长矿井的服务年限，实现资 源利用最大化，稳定矿区环境，实现企业可持续发展，具有十分重要的意义。 二、关键工艺技术与装备 北宿矿168、17。层煤，平均厚度不足1．0m，且煤层中含有坚硬的硫化铁结核，普氏系 数厂值高达11，由于硬夹矸的存在造成了落煤机械化程度低、劳动强度大、生产效率低、经 济效益差、安全可靠程度