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华蓥山广能公司综合机械化开采现状及展望

2019-09-02卓军

中国科技纵横 2019年15期
关键词:展望

卓军

摘 要:针对华蓥山矿区煤层覆存薄、倾角大、地质条件差、矿井灾害重等开采背景,详细阐述了华蓥山广能公司综采机械化发展历程,介绍了急倾斜和薄煤层综采现状及存在的问题,并从提高综合机械化开采适应范围、生产效率和自动化程度等方面提出了综采展望。广能公司坚持建设安全高效矿井、走采煤机械化发展的道路。

关键词:广能公司;综合机械化;开采现状;展望

中图分类号:TD823 文献标识码:A 文章编号:1671-2064(2019)15-0057-02

1 广能公司概况及开采条件

四川华蓥山广能公司始建于1970年,2000年改制为国有控股公司,2005年成为川煤集团全资子公司。公司是一个集煤炭开采、洗选加工、煤炭技术服务、煤机研发制造、发供电等为一体的国有独资公司,旗下拥有四川广安、贵州毕节两个煤炭生产基地。广安华蓥山矿区位于四川盆地东部华蓥山脉中段,在漫长的地质年代里,华蓥山形成了从寒武纪到侏罗纪的完整地层组合。由十余条倾向南东的走向逆冲断层组成的华蓥山大断层贯穿整个煤田。煤层赋存条件差:断层、裂隙发育,顶、底板破碎,瓦斯含量高,突出煤层、煤层松软;同时,因复式背向斜构造组合,造成煤层厚度变化大,其中大倾角煤层占50%以上,1米以下薄煤层占20%。复杂的地质结构和恶劣的自然条件给矿井利用自然、征服自然带来了极大的挑战。

2 广能公司综采发展历程

广能公司坚持建设安全高效矿井、走采煤机械化发展的道路。从1984年起,先后在绿水洞煤矿、李子垭煤矿装备高档普采机组、综采机组。1990年,全局已形成1个综采工作面和5个高档普采工作面,采煤机械化程度达到75.46%,被四川煤管局名为四川省第一个“采煤机械化矿务局”。1995-1998年,在使用从波兰引进、攀枝花矿务局调运的大倾角综合采煤机组遭到失败后,实施产学研合作攻克了绿水洞煤矿30°~36°大倾角煤层综采,实现工作面年单产不到10万吨提升到25万吨,使华蓥山矿务局综合机械化走上了新的台阶。2000-2005年,公司加大了采煤机械化的投入,改高档普采为综合机械化采煤,实现全公司4个综采工作面,综合机械化开采程度达到85%以上,原煤产量大幅度上升。

从2006年开始,广能公司开始自主研制综采设备。2007年,“广能嘉华”牌急倾斜支撑掩护式液压支架及端头支架成功在绿水洞煤矿应用,填补了我国开采45°~60°急倾斜煤层综采支护空白;2010年,成功攻克薄煤层三机配套设备研制,实现李子垭煤矿下分层0.8m~1.3m薄煤层综合机械化开采(见图2);2014年,自主研制急倾斜“三机”配套设备在绿水洞煤矿3212工作面投产,成功将综合机械化开采适应煤层倾角推向70°极限;2015年,先后在李子垭南煤矿、绿水洞煤矿完成急倾斜伪俯斜综采尝试,实现了局部达到78°倾角煤层综采。截止2017年,自主研制的综采成套设备已用于公司大倾角、急倾斜和薄煤层开采,综合机械化开采程度达到100%(见图1)。大倾角煤层综采技术、急倾斜煤层综采液压支架、急倾斜煤层采煤机三个项目获得了四川省政府颁发的科技进步一等奖,大倾角煤层综采技术和装备项目获得了国务院颁发的国家科技进步二等奖。

3 综采现状及存在的问题

3.1 广能公司综采现状

综采是当前最先进的采煤工艺之一,是薄及中厚煤层开采工艺技术实现安全高效的必然选择。近年来,广能公司大力发展综合机械化开采技术,自主成功研发大倾角、薄煤层综采支架,并采用以大功率、电牵引、多电机横向布置和大截深为特征的新一代采煤机,应用铸焊结合封底中部槽等先进技术的重型刮板输送机,与此同时,还应用了长距离带式输送机系统、运人运料的高效辅助运输系统、地质保障系统、煤巷快速掘进与锚杆支护系统和安全生产监测系统,成功实现综采工作面年产由过去20多万吨逐年上升到60多万吨,矿井工作面数量也由最多的5个减少到2个,有效保障了综合机械化开采的安全、高效、高产。

广能公司现有4对生产矿井,6个综采工作面,其中绿水洞煤矿2个、龙滩煤电公司2个、李子垭南二井和龙门峡南煤矿各1个,除龙滩煤电公司开采缓倾斜煤层外,其余各矿均开采小于50°的大倾角、急倾斜煤层,采煤机械化程度达100%。工作面生产能力在无较大地质问题情况下,采高2m以下的工作面月产量2~4万吨,采高2m以上的工作面月產量3~5万吨,采高3m以上的工作面月产量4~7万吨,矿井运输条件好(不影响工作面生产)时工作面月产量可提高约50%。

龙滩煤电公司:布置综采工作面2个。其中3124N工作面长200m,煤厚1.4m,倾角8°,每天割煤8刀,平均月产量4.8万吨;3112N工作面长240m,煤厚2.2m,倾角2°,每天割煤3刀,平均月产量4.6万吨;

绿水洞煤矿:3251工作面长192m,平均煤厚2.4m,倾角34°,每天割煤4刀,平均月产量3.9万吨;3134工作面长150m,平均煤厚2.65m,倾角39°,每天割煤3刀,平均月产量2.5万吨;

李子垭南二井:3102工作面长130m,净煤厚1.95m,倾角47°,每天割煤4-5刀,平均月产量2.5万吨;

龙门峡南煤矿:3131工作面长150m,平均煤厚1.5m,倾角30°,每天割煤4刀,平均月产量2.4万吨。

3.2 综采存在的问题

(1)综采设备陈旧,故障率高。广能公司综采配套设备大部分为2010年以前投用的,近年公司各矿更新设备较少,在用使用10年以上的采煤机、占30%,使用8年以上的占40%,设备故障率高是制约综采效率的主要因素。

(2)地质灾害加剧,回采效率低。近年来,随着矿井开采水平的不断延深,煤层赋存条件恶化、地质灾害加剧。部分煤矿存在瓦斯治理跟不上,K1值是有超标,造成采面限产;防治水不到位,水害威胁增大,小至停面,大致矿井停产;地质构造复杂,断层、裂隙、陷落柱严重影响连续生产等。

(3)超强度开采,采面接替紧张。行业低谷时期,由于企业保命经营、超强度开采和掘进工程滞后,致使采掘抽接替失调,工作面系统不能及时形成,无灾害治理时间和空间,并形成恶性循环,导致生产工作面受影响无备用工作面。

(4)综采适应煤层角度受限,资源回收率不高。目前,公司综采工作面平均倾角均小于60°,煤层倾角过大时,设备和工作面底板存在不适应,特别是70°以上煤层,国内外还没有相关综采研究。广能公司部分矿井煤层赋存随开始水平延深逐步增大至70度以上,特别是绿水洞煤矿更为突出,现采350水平已存在局部区域倾角过大,不适应现有综采技术现象,大幅降低矿井资源回收率,缩短采区服务年限。

4 展望

(1)强化装备升级,提升生产效率。广能公司综采设备使用年限较长,在需加强设备自身维护保养的同时,需分次分批逐步更新装备,保证工作面安全高效生产。另外,需根据复杂地质条件升级的实际出发,引进先进技术,不断改良装备制造工艺,提升装备性能,延长设备使用寿命,提升生产效率。

(2)攻克俯伪斜综采技术,彻底解决急倾斜综采难题。广能公司随着矿井水平的不断延深,煤层倾角不断加大,60°乃至70°以上煤层综采制约着矿井服务年限。前期俯伪斜综采试验仅将支架顶梁前端做成了斜形,而支架后端及底座等没有完全按俯伪斜要求设计,因而存在液压支架在工作面架尾不齐(架间成阶梯状)、工作面人行道不畅、防倒防滑装置使用别扭等不足,导致俯伪斜综采效果不佳。为提高矿井资源回收率,促进企业可持续发展,还需对俯伪斜综采进行技术攻关,以期实现综采不受煤层倾角条件制约。

(3)推广应用智能化综采,为企业转型升级引领方向。智能化综采是煤炭开采未来发展的方向。目前,国内的综采自动化技术已趋于成熟。广能公司拟通过2-3年时间在龙滩矿采用自动控制和可视化远程干预控制技术代替传统手动操作,实现远程集中控制工作面割煤、推溜、拉架、运输及超前支护等工艺智能化,预期实现工作面少人和提高工作面劳动工效。缓解当前企业招工十分困难、井下工作环境恶劣、劳动效率低下的局面,为企业转型升级发展引领方向。

參考文献

[1] 申宝宏,郭玉辉.我国综合机械化采煤技术装备发展现状与趋势[J].煤炭科学技术,2012,40(2):1-3+44.

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[3] 王国法,张德生.煤炭职能化综采技术创新实践与发展展望[J].中国矿业大学学报,2018,47(3)13-15.

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[5] 田成金.煤炭智能化开采模式和关键技术研究[J].工矿自动化,2016(11):28-32.

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