李正甲，王祥龍，陳鐵亮

（北京天地華泰采礦工程技術(shù)有限公司，北京 100013）

實施優(yōu)劣煤質(zhì)煤層配采 提高礦井資源采出率

李正甲，王祥龍，陳鐵亮

（北京天地華泰采礦工程技術(shù)有限公司，北京 100013）

內(nèi)蒙古是我國煤炭資源大省，為了提高煤炭資源采出率，天地華泰公司針對不同煤質(zhì)煤層，研究了優(yōu)質(zhì)煤層與劣質(zhì)煤層配采技術(shù)和方案，開發(fā)研制應(yīng)用了變頻調(diào)速給煤機，煤質(zhì)在線實時監(jiān)測自動配煤裝置，實現(xiàn)了精確定量配煤，有效提高了礦井煤炭資源采出率。

煤層配采;采出率;變頻調(diào)速

Collocating Mining Good and Bad Quality Coal and Improving Resource Recovery of Mine

在鄂爾多斯部分地區(qū)主要含煤地層為侏羅紀(jì)的延安組，在薛家灣地區(qū)為石碳二疊紀(jì)山西組和太原組煤層，含煤層多在3～4層，煤層條件有薄有厚，煤質(zhì)變化較大，煤層煤質(zhì)較好的發(fā)熱量可達(dá)25.2MJ/kg以上，煤層含夾矸層多的發(fā)熱量僅在12.5MJ/kg。低劣煤質(zhì)在鄂爾多斯地區(qū)銷售價格低，市場用量小，銷售困難，礦井經(jīng)濟效益差。當(dāng)?shù)氐V主在經(jīng)濟利益驅(qū)動下，必然選擇煤層條件好、煤質(zhì)優(yōu)良的煤層進(jìn)行開采，把符合國家煤炭開采政策的煤層丟棄，甚至開采下層優(yōu)質(zhì)煤層把上組煤質(zhì)差的煤層破壞，造成國家煤炭資源的大量損失和破壞。隨著國家對煤礦開采政策的調(diào)整，政府加強了對礦井煤炭資源的管理和控制，煤炭管理部門的檢查考核越來越嚴(yán)。為此，許多礦井在不斷尋求提高煤炭資源采出率的技術(shù)可行、經(jīng)濟更為合理的方法和措施。

北京天地華泰采礦工程技術(shù)有限公司在內(nèi)蒙鄂爾多斯地區(qū)的納林廟煤礦二號井，領(lǐng)先開發(fā)應(yīng)用了不同煤質(zhì)煤層配采工藝和技術(shù)，采用了精確定量可變頻調(diào)速給煤機，實現(xiàn)了自動在線煤質(zhì)監(jiān)測監(jiān)控技術(shù)系統(tǒng)，經(jīng)初次試驗有效地提高了資源采出率和原煤質(zhì)量，取得了顯著的經(jīng)濟成效。

1 納林廟煤礦二號井煤層條件

天地華泰公司在鄂爾多斯生產(chǎn)運營的納林廟煤礦二號井，為伊泰集團的主要生產(chǎn)礦井，礦井年產(chǎn)量7.0Mt，礦井效益好。

該礦可采煤層共3層，賦存于侏羅紀(jì)地層的延安組，主要可采煤層6煤，平均煤厚6.4m，發(fā)熱量22.99MJ/kg以上，目前煤價在400～500元左右。位于6號煤之上，層間距約為70m的4－2煤層平均厚度2.4m，含夾矸層平均為0.4m厚，發(fā)熱量15.048MJ/kg左右，煤質(zhì)較差，煤價每噸僅在130元左右，銷售困難。4號煤層儲量較大，煤質(zhì)差，6號煤為優(yōu)質(zhì)煤層條件好，開采速度快，開采量大，造成4號與6號煤層開采比例失調(diào)，礦井不得不考慮調(diào)整開采布局，尋求技術(shù)可行、經(jīng)濟合理的上下煤層配采方案。

今年以來，天地華泰公司納二礦項目部在4－2號煤層的42－09綜采工作面和下部6號煤層的621－04綜采工作面實施配采工藝。

42－09綜采面采高2.4m，工作面長240m，走向1547m，工作面支架型號ZY6800－14/32，采煤機型號MG300/720－AWD1，工作面輸送機型號SGZ－764/630，主運巷膠帶型號DSJ100/90/2× 250，運輸能力為900t/h。

621－04綜采面采高5.3m，工作面長240m，走向2800m，工作面支架型號ZY8640/25.5/55，采煤機型號MG750/1915－GWD，工作面輸送機型號SGZ－1000/1400，主運巷為1.2m的膠帶輸送機，運輸能力2000t/h。

2 初步配煤試驗

為滿足煤炭銷售要求且保證4號煤層的正常采掘接續(xù)，按照煤礦統(tǒng)一部署，進(jìn)入地面煤倉的混合煤發(fā)熱量不小于21.736MJ/kg，這就要求井下4號煤、6號煤能夠均勻配比。開始階段，井下配煤只能通過給煤機司機目測，控制6號煤煤量大小，配煤的效果與操作工人的經(jīng)驗、工作責(zé)任心、疲勞狀態(tài)等多種因素有關(guān)，并且目前溜煤眼所用給煤機最小給煤量為600t/h，配煤效果達(dá)不到要求，無法滿足配煤需求。經(jīng)過調(diào)研，目前國內(nèi)市場用于配煤設(shè)施種類很多，不同的條件需要實現(xiàn)的配煤方案也不盡相同，而其中很大一部分都是針對地面煤場的配煤進(jìn)行的，井下配煤目前國內(nèi)仍沒有成熟的技術(shù)方案可供借鑒。

3 配煤技術(shù)方案選擇

根據(jù)納二礦實際情況及配煤要求，本著“簡單可靠、實用性強”的原則，通過理論研究、技術(shù)可行性論證，擬定了針對本礦實際的配煤方案。

3.1 配煤設(shè)備現(xiàn)場布置

將現(xiàn)有的GLD3300/11/F/S型給煤機進(jìn)行自動化改造，投入1套變頻控制系統(tǒng)，通過變頻柜自動控制給煤機給煤量;測量手段方面，采取電子秤稱重，反饋過煤量信號，通過PLC控制將6號煤的過煤量信號轉(zhuǎn)換為給煤機變頻器的輸入控制信號，通過編程實現(xiàn)4號煤與6號煤的均勻穩(wěn)定配比。配煤方案現(xiàn)場布置如圖1。

圖1 配煤設(shè)備現(xiàn)場布置

3.2 新配煤系統(tǒng)的優(yōu)越性

（1）在原有給煤機基礎(chǔ)上進(jìn)行技術(shù)改造，無需更換給煤機，大幅度節(jié)約了配煤方案的成本。

（2）采用目前市場上已經(jīng)比較成熟的電子秤測量手段，方案可靠性高。

（3）配煤系統(tǒng)簡單實用，適合煤礦井下復(fù)雜的現(xiàn)場環(huán)境，系統(tǒng)穩(wěn)定性較強。

4 納二礦配煤技術(shù)要求

4.1 過煤量配比與電子秤測量范圍

給煤機下口1.4m膠帶運輸煤炭 （6號煤）發(fā)熱量:22.990MJ/kg。

給煤機上口煤倉煤炭 （4號煤）發(fā)熱量: 15.048MJ/kg。

要求實現(xiàn)變頻調(diào)速配比后混合煤均發(fā)熱量: 22.154MJ/kg。

即要求系統(tǒng)滿足以下公式:

式中，x為6號煤單位時間過煤量，t/h;y為4號煤單位時間過煤量，t/h。

其中6號煤日均過煤量為20000t，日均生產(chǎn)時間為18h左右，即每小時平均過煤1111t左右，要求電子秤最大稱量能力≥1500t/h，與給煤機距離50m。

4.2 對PLC控制系統(tǒng)的要求

要求PLC控制系統(tǒng)能將電子秤的輸出信號轉(zhuǎn)換成變頻器的輸入信號，通過變頻調(diào)速改變給煤機過煤量來實現(xiàn)上述配煤標(biāo)準(zhǔn)。并且當(dāng)6號煤煤量為0并且持續(xù)時間達(dá)到10s時，要求給煤機停止放煤，當(dāng)6號煤重新出煤并且持續(xù)時間達(dá)到30s時，給煤機也能隨之啟動放煤。

除上述要求外，因本套設(shè)備需井下運行，所有電氣設(shè)備必須防爆 （電壓等級為660V或127V）

5 設(shè)備選型及改造方案預(yù)算

（1）防爆變頻電機:11kW/660V（原廠配套）。

（2）防爆變頻器:型號BPBT－37/660，輸入電壓:AC660V，50Hz，85%～115%Ue。

（3）膠帶秤:稱量范圍0～5000t/h，輸出信號4～20mA。

（4）PLC控制箱供電電源AC127V，工作電源24V。PLC控制箱接收膠帶秤輸出的電流信號，在可設(shè)定給煤量基礎(chǔ)上，由控制系統(tǒng)計算并控制變頻器的速度，按照設(shè)定的發(fā)熱量控制給煤機給煤，由KJH顯示系統(tǒng)顯示及設(shè)置給煤量等參數(shù)。

按照上述設(shè)備配套，其改造預(yù)算如表1。

表1 納二項目部配煤系統(tǒng)改造預(yù)算

6 結(jié)束語

天地華泰納二項目部在納林廟二號井不同煤質(zhì)的4號和6號煤層成功地實施配采，并研制開發(fā)成功了自動變頻調(diào)速給煤機和煤質(zhì)在線監(jiān)測監(jiān)控等系統(tǒng)，為內(nèi)蒙古鄂爾多斯地區(qū)同類煤層條件礦井提高煤炭資源采出率開創(chuàng)了技術(shù)可行、經(jīng)濟合理的成功經(jīng)驗。

TD82

B

1006-6225（2011）04-0044-02

2011－05－09

李正甲 （1973－），男，山東高唐人，高級技師，現(xiàn)任天地華泰采礦工程技術(shù)有限公司納二礦項目部經(jīng)理。

［責(zé)任編輯:鄒正立］