梁大海,張 振

(煤炭科學(xué)研究總院太原研究院,山西太原 030006)

E ML340連續(xù)采煤機(jī)在旺格維利采煤法中的應(yīng)用

梁大海,張 振

(煤炭科學(xué)研究總院太原研究院,山西太原 030006)

依據(jù) EML340連續(xù)采煤機(jī)在烏蘭木倫礦進(jìn)行的工業(yè)試驗(yàn)情況,介紹了間斷運(yùn)輸工藝系統(tǒng)旺格維利采煤工藝,通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)行觀測(cè)結(jié)果,對(duì)工藝系統(tǒng)進(jìn)行了分析。結(jié)果表明:EML340連續(xù)采煤機(jī)能夠滿足工藝要求,并給出了合適的正規(guī)循環(huán),用此結(jié)果可以用來(lái)指導(dǎo)類似神東礦區(qū)地質(zhì)條件的地區(qū)使用連續(xù)采煤機(jī)進(jìn)行短壁開(kāi)采。

連續(xù)采煤機(jī);旺格維利采煤法;短壁開(kāi)采

短壁機(jī)械化開(kāi)采是解決“三下”壓煤、殘留煤柱和不規(guī)則塊段煤炭開(kāi)采的有效途徑,連續(xù)采煤機(jī)是短壁開(kāi)采技術(shù)的關(guān)鍵設(shè)備,EML340型連續(xù)采煤機(jī)的研制成功標(biāo)志著我國(guó)具備了生產(chǎn)短壁開(kāi)采成套設(shè)備的能力。

以 EML340型連續(xù)采煤機(jī)在烏蘭木倫礦旺采工作面進(jìn)行的工業(yè)性試驗(yàn)實(shí)測(cè)數(shù)據(jù),說(shuō)明連續(xù)采煤機(jī)在旺格維利采煤法 (短壁開(kāi)采)中的應(yīng)用。

1 工作面概況

1.1 地質(zhì)條件

工作面位于 1-2煤二盤區(qū)南集中三大巷西南側(cè),工作面西南一側(cè)為綜采面采空區(qū)。1-2煤層厚度變化較大,結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,條帶狀結(jié)構(gòu),塊層狀構(gòu)造,內(nèi)生裂隙較發(fā)育,裂隙面含星點(diǎn)狀黃鐵礦。煤層厚度 3～7.4m,傾角 1～3°。在南集中輔運(yùn)大巷1-3聯(lián)巷揭露沖刷帶,沖刷巖層厚度最大 0.5m,煤層厚度 3.0～3.5m,沖刷巖層巖性為灰白色中砂巖,對(duì)旺采面七區(qū)段回采影響較大。基本頂為中砂巖,中粒砂狀結(jié)構(gòu),塊狀構(gòu)造,碎屑成分以石英為主、長(zhǎng)石次之,泥質(zhì)膠結(jié),厚度 10.5～21.9m。煤層直接頂板為灰色砂質(zhì)泥巖,塊層狀構(gòu)造,水平層理,泥質(zhì)膠結(jié)。直接底為粉砂巖,灰色,泥質(zhì)粉砂狀結(jié)構(gòu),層狀構(gòu)造,成分以粉砂質(zhì)為主,泥質(zhì)成分次之,厚度 2.8～9.0m。

1.2 生產(chǎn)概況

工作面回采區(qū)域以二盤區(qū)南集中輔運(yùn)巷、60201運(yùn)輸巷、1-2煤集中輔運(yùn)大巷為邊界,留設(shè)30m的保護(hù)煤柱。整個(gè)采區(qū)回采面積 96430m2。南集中輔運(yùn)巷旺采區(qū)預(yù)計(jì)可回采原煤 154kt,可采期為 70d。南集中輔運(yùn)巷旺采區(qū)首先在 60201綜采面的措施巷處沿垂直于 60201運(yùn)輸巷方向布置 2條中巷到邊界煤柱,然后開(kāi)始準(zhǔn)備支巷與回采采硐。

旺采區(qū)域根據(jù)規(guī)劃劃分為左右 2個(gè)塊段,其中左翼塊段分為 3個(gè)區(qū)段,每個(gè)區(qū)段布置 3組 6條支巷,右翼同樣分為 3個(gè)區(qū)段,每個(gè)區(qū)段布置 2組 4條支巷,區(qū)段間隔離煤柱為 15m,每組支巷間隔離煤柱為 10m,支巷垂直于中巷。

2 回采工藝

2.1 工作面主要設(shè)備配置

連續(xù)采煤機(jī)采煤工藝系統(tǒng)按運(yùn)煤方式的不同,又可分為 2種:一種是間斷運(yùn)輸工藝系統(tǒng) (采用梭車等運(yùn)輸煤炭),一種是連續(xù)運(yùn)輸工藝系統(tǒng) (采用連續(xù)運(yùn)輸機(jī)等運(yùn)輸煤炭)[1]。對(duì)于“三下”等不規(guī)則塊段煤炭的開(kāi)采來(lái)說(shuō),間斷運(yùn)輸系統(tǒng)更具有靈活性、適用性,因此,在“殘采”煤炭的開(kāi)采中更傾向選擇間斷運(yùn)輸系統(tǒng)工藝。本次烏蘭木倫礦的工業(yè)性試驗(yàn)就是選擇梭車運(yùn)輸煤炭,屬于間斷運(yùn)輸工藝系統(tǒng)。工作面主要設(shè)備配置見(jiàn)表 1。

表1 工作面主要設(shè)備

2.2 回采工藝

2.2.1 掘進(jìn)工藝[2]

中巷、支巷掘進(jìn)采用雙巷掘進(jìn)。根據(jù)需要,每隔 50m施工 1條聯(lián)絡(luò)巷。中巷、支巷設(shè)計(jì)寬度為5.4m,高為 3.8m。掘進(jìn)循環(huán)長(zhǎng)度為 11m。連續(xù)采煤機(jī)掘進(jìn)過(guò)程可分為“切槽”和“采垛”2個(gè)工序。司機(jī)在激光指向儀的導(dǎo)向下,進(jìn)行 “切槽”和“采垛”2個(gè)工序 (圖 1)。

圖1 連續(xù)采煤機(jī)支巷切槽與采垛

2.2.2 旺格維利回采工藝

連續(xù)采煤機(jī)采用雙翼斜切進(jìn)刀后退式采煤法對(duì)煤柱進(jìn)行回收。回采每條支巷時(shí),必須按左右各 1刀、先左后右的后退式回采順序進(jìn)行回采,嚴(yán)禁隨意調(diào)整。連續(xù)采煤機(jī)雙翼開(kāi)采工藝布置見(jiàn)圖 2。

左翼塊段采用完全垮落法控制頂板,采用 4臺(tái)線性支架,采硐間煤柱留 0.3m,1,2支巷間煤柱為 13.5m。右翼塊段采用不完全垮落法控制頂板,采用 2臺(tái)線性支架回采,采硐間留設(shè) 1m保護(hù)煤柱,1,2支巷間煤柱為 15m。

圖 2 連續(xù)采煤機(jī)雙翼開(kāi)采工藝布置

回采時(shí),進(jìn)刀深度 11m,采硐與支巷呈 39°夾角,采硐寬 3.3m、高 4.4m,頂板狀況不好時(shí),單刀回采長(zhǎng)度可縮減為 6m。當(dāng)左右各采完 1刀后,將工作面行走液壓支架往后移動(dòng) 1次。

3 回采工藝過(guò)程分析

3.1 掘進(jìn)工藝過(guò)程分析

3.1.1 掘進(jìn)小循環(huán)

連續(xù)采煤機(jī)掘進(jìn)在割煤時(shí),同時(shí)運(yùn)用裝載機(jī)構(gòu)和其中部運(yùn)輸機(jī)構(gòu)進(jìn)行裝煤。把連續(xù)采煤機(jī)從開(kāi)始往梭車上裝煤到下一次 (往梭車上)裝煤作為 1個(gè)掘進(jìn)小循環(huán),現(xiàn)場(chǎng)對(duì)連續(xù)采煤機(jī)在 (梭車)不同運(yùn)距下掘進(jìn)小循環(huán)進(jìn)行了記錄,見(jiàn)表 2。

表2 掘進(jìn)小循環(huán)統(tǒng)計(jì)

測(cè)試結(jié)果表明:連續(xù)采煤機(jī)在梭車平均運(yùn)距105m情況下,1個(gè)掘進(jìn)循環(huán)平均需要 272s,其裝車時(shí)間占整個(gè)循環(huán)的 40%。

3.1.2 掘進(jìn)施工正規(guī)循環(huán)時(shí)間

連續(xù)采煤機(jī)在掘進(jìn)巷道包括 “破煤”、 “裝煤”、“運(yùn)煤”、“清煤”、“調(diào)機(jī)”5個(gè)過(guò)程 (支護(hù)過(guò)程是平行作業(yè)),完成這一循環(huán)算作 1個(gè)正規(guī)作業(yè)循環(huán)。整個(gè)過(guò)程包括切槽、清理浮煤、調(diào)機(jī)到采垛位置、采垛、清理浮煤、調(diào)機(jī)至另一巷道內(nèi)掘進(jìn)。不同運(yùn)距下,正規(guī)循環(huán)過(guò)程分解后實(shí)測(cè)得到的數(shù)據(jù)見(jiàn)表3。

表3 掘進(jìn)施工正規(guī)循環(huán)統(tǒng)計(jì)

結(jié)果表明:EML340連續(xù)采煤機(jī)在掘進(jìn) 5.4m ×3.8m斷面巷道平均運(yùn)距 88m,完成 1個(gè)正規(guī)循環(huán) (掘進(jìn)進(jìn)尺 11m)需要 165min。其中切槽 (槽寬 3.3m)平均 69min,掘進(jìn)小循環(huán) 16個(gè);從切槽、清理底煤到調(diào)機(jī)至采垛處平均需要 9min;采垛 (垛寬 2.1m)時(shí)間平均需要 52min,掘進(jìn)小循環(huán) 10個(gè),清理底浮煤及調(diào)機(jī)至另一巷道內(nèi)平均需要35min。

3.2 回采工藝分析

連續(xù)采煤機(jī)在進(jìn)行旺格維利法采煤時(shí),把采 1個(gè)硐室作為 1個(gè)正規(guī)循環(huán)進(jìn)行統(tǒng)計(jì) (包括采硐和移架工序),在梭車不同運(yùn)距下統(tǒng)計(jì)結(jié)果如表 4。

表4 回采作業(yè)正規(guī)循環(huán)統(tǒng)計(jì)

結(jié)果表明,在梭車平均運(yùn)距為 82m時(shí),連續(xù)采煤機(jī)回采完 1個(gè)正規(guī)循環(huán) (進(jìn)刀深度 11m,采高4.4m)需要時(shí)間平均 81min,每一個(gè)正規(guī)循環(huán)平均需要完成小循環(huán) 17個(gè)。

4 應(yīng)用效果

試驗(yàn)于 2009年 4月 27日在神東煤炭集團(tuán)烏蘭木倫礦進(jìn)行,從 5月 3日至 12月 15日,共生產(chǎn)227d,過(guò)煤量達(dá) 485kt。

5 結(jié)論

(1)在殘采區(qū)用連續(xù)采煤機(jī)進(jìn)行旺格維利法回采煤炭時(shí),推薦使用間斷運(yùn)輸工藝系統(tǒng)。其工藝流程為:連續(xù)采煤機(jī)—梭車—破碎機(jī)—膠帶輸送機(jī)?？紤]地質(zhì)條件等因素,可以選擇單翼進(jìn)刀或雙翼進(jìn)刀。

(2)EML340連續(xù)采煤機(jī)用作巷道掘進(jìn)時(shí),完成循環(huán)進(jìn)尺 11m(巷道斷面 5.4m×3.8m),需要時(shí)間平均為 165min,加上其他工序 (如交接班檢查,班中餐等工序),生產(chǎn)班 (采用“8844”制作業(yè)方式)能夠完成 2個(gè)正規(guī)循環(huán),完成進(jìn)尺 22m。在每個(gè)正規(guī)循環(huán)中,連續(xù)采煤機(jī)裝車時(shí)間占整個(gè)工序的 40%;回采時(shí),平均運(yùn)距為 82m,進(jìn)刀深度為 11m,每個(gè)班平均能夠完成 6個(gè)正規(guī)循環(huán),每循環(huán)完成小循環(huán)17個(gè)。

(3)通過(guò)對(duì)回采工藝過(guò)程的分析和現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)數(shù)據(jù),可指導(dǎo)類似神東礦區(qū)地質(zhì)條件的地區(qū)合理組織安排和計(jì)劃生產(chǎn)。當(dāng)然影響生產(chǎn)的外圍因素有很多:梭車運(yùn)距、連續(xù)采煤機(jī)司機(jī)的操作水平、梭車的性能等,都會(huì)影響到正規(guī)作業(yè)循環(huán)的作業(yè)時(shí)間,從而影響到連續(xù)采煤機(jī)的生產(chǎn)能力。

(4)首臺(tái)國(guó)產(chǎn) EML340連續(xù)采煤機(jī)在神東礦區(qū)的工業(yè)性試驗(yàn)結(jié)果表明:其完全能夠滿足這種間斷生產(chǎn)工藝。國(guó)產(chǎn)連續(xù)采煤機(jī)的研制成功,打破了國(guó)外連續(xù)采煤機(jī)一統(tǒng)中國(guó)市場(chǎng)的局面,必將大大推動(dòng)我國(guó)煤炭開(kāi)采技術(shù)的進(jìn)程。

(5)若要進(jìn)一步提高生產(chǎn)能力,必須提高連續(xù)采煤機(jī)實(shí)際開(kāi)機(jī)時(shí)間,但需改變生產(chǎn)工藝,會(huì)使生產(chǎn)系統(tǒng)更加復(fù)雜,這將對(duì) EML340連續(xù)采煤機(jī)和生產(chǎn)系統(tǒng)的可靠性、安全性提出更高的要求,這也是有待進(jìn)一步試驗(yàn)和研究的地方。

[1]徐永圻.煤礦開(kāi)采學(xué) [M].徐州:中國(guó)礦業(yè)大學(xué)出版社, 1999.

[2]中國(guó)煤炭學(xué)會(huì).短壁機(jī)械化開(kāi)采專業(yè)委員會(huì)首屆學(xué)術(shù)研討會(huì)論文集 [C].2003.

[責(zé)任編輯:張銀亮]

Application of EML 340 ContinuousM in ing Cutter in W ongawilliM in ingM ethod

L IANGDa-hai,ZHANG Zhen

(Taiyuan Research Institute,China Coal Research Institute,Taiyuan 030006,China)

This paper introduced interrupted transportation system-Wongawillimining method according to the application of EML340 continuousmining cutter inWulanmulun Colliery.It analyzed the system on the basisof observation data.Results showed that EML340 continuousmining cutter could meet technical need and it present a suitable regular cyclic operation.The results may be used to instruct short-wallminingwith continuousmining cutter in mining area with similar geological condition to ShendongMiningArea.

continuousmining cutter;Wongawilliminingmethod;short-wallmining

TD823.94

A

1006-6225(2010)06-0065-03

2010-06-07

“十一五”國(guó)家科技支撐計(jì)劃重點(diǎn)項(xiàng)目:煤炭資源高效采選關(guān)鍵技術(shù)與裝備研發(fā) (2006BAB16B05)

梁大海 (1973-),男,河南鄧州人,工程師,碩士,主要從事短壁開(kāi)采工藝和煤巖破碎方面的研究。