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关于煤矿综采机械化开采技术及发展方向

2021-09-17韩磊

科技信息·学术版 2021年10期

韩磊

摘要:针对煤矿综采,对薄煤层、中厚煤层、厚与特厚煤层的综采技术及其发展方向进行深入分析,旨在为今后综采技术的发展提供可靠参考依据。

关键词:煤矿综采;薄煤层综采;中厚煤层综采;厚煤层综采

煤矿综采是指综合机械化采煤,机械化率可以达到至少95%,是我国现阶段最常用也是采煤率最高的一种煤矿开采技术,从出现到如今,已经得到了很快的进步和发展。

1薄煤层综采

在我国,薄层煤有着十分广泛的分布,而且煤质良好,据统计,其工业储量可以达到98.3亿t,可开采总储量为61.5亿t,在所有可开采储量当中占20%左右。该综采技术主要包括以下几种:其一,滚筒采煤机和刮板输送机(附带液压支架);其二,刨煤机和刮板输送机(附带液压支架);其三,螺旋钻综采。

以某煤矿为例,主要使用MG100/238-WD型采煤机,其采高在0.75-1.25m范围内,额定功率为238kW,可开采倾角在45°以内,截深为0.63m;其液压支架主要为ZY2000/0.65/1.3型,工作阻力在2000kN左右;采煤机的刮板输送机是SGZ630/220B型,其链条之间的距离为200mm,为销排反扣式。煤层工作面目前已经正式开始试产,日产量最高可达1426t,月产量最高可达4.07万t,实际采出率很高。

2中厚煤层综采

在我国,煤层的地质条件往往十分复杂,这对开采有很大影响,使实际采出率相对较低。对中厚煤层进行开采时,很多煤层的实际赋存条件都比较困难,有很多的断层,特别是在快速从断层中通过方面,相关技术还需要进一步提升,能选择的过断层方法较为单一。

3厚煤层综采

(1)当开采高度较大时,应实现一次性开采全高。我国首套大采高设备目前已经投入使用了很长一段时间,在投入使用的初期,日产量最高可达30125t,年产量可以达到至少1000万t。通过之后几年的发展,推出了很多新型液压支架,如ZY18000/32/72D型与ZY17000/27/50D型,很好的为大采高的一次性开采全高创造良好条件。

某煤矿的2#煤层是矿井的主要开采煤层,其厚度在3.9-5.0m范围内,平均厚度为4.5m,其大采高开采支架型号为ZY5000/25/50。因采区下部存在夹矸层,其厚度在0-2.1m范围内,若采取分层开采方法,会对采出效率造成很大影响。针对这一实际问题,通过深入研究与广泛交流合作,采用新型大采高综采机,整个工作面的总装机容易可以达到至少7000kW。对现有装备实施改进和创新,能使综采设备在很多复杂条件下对存在夹矸层的煤层进行开采。在此之后,经过几年的发展,又研发出更高的大采高设备,使用该设备的工作面,其煤层厚度为7.55m,开采高度为6.8m。采煤机的型号为7LS7-629,总装机功率2330kW,设计截深为0.865m。配套设备包括:液压支架为ZY16800/32/70,刮板输送机为DBT,总功率3×1000kW=3000kW,转载机与破碎机均为DBT,功率也相同,均为522kW。通过对这一系列设备的引入,月均生产量可以达到107.3万t。

(2)在我国,厚煤层产量可以占到总产量45%,分层开采对应的综采技术在1974年以后就得到了广泛应用和发展,是现阶段针對厚层与特厚层煤矿的常用开采方式,尤其是在大中型矿井当中,得到了十分普遍的应用,目前已经积累了很多经验,成功采用该系列设备的煤矿,其煤层厚度普遍都处于7-8m范围内,因具有两硬的实际特点,所以针对特厚煤层,其开采始终采用的是分层技术。以某煤矿为例,其液压支架型号为ZF4600/19/30,采煤机型号为MG300/690,刮板输送机型号为SGZ-764/400,进刀方式为头尾斜切。该煤矿中,很多分层之间都存在夹矸层,其厚度在0-0.6m范围内。经研究与实践可知,分层综采比放顶煤开采要优越很多,值得大部分煤矿参考借鉴,解决这种复杂情况下的开采技术难题,实现产量的大踏步前进。

(3)对于综放开采,在五十年代欧洲产生,进入到国内已经是80年代,在很多矿区得到广泛应用。截止目前,经过近四十年的改进和发展,我国现有的综放开采技术得到很大发展,已经处于世界领先水平,在该技术的发展进程当中,单产从最初的90万t/a增加至1100万t/a。对综放开采而言,其主要目的在于进一步提高放顶煤实际采出率,其内容包含以下几点:其一,开采设计优化;其二,支架选择;其三,工艺参数分析和确定;其四,初采和收尾方式确定;其五,平巷布置方式和煤柱尺寸大小的确定;最后,沿空掘(留)巷技术。伴随相关研究不断深入和装备水平日益提高,我国科学研究院首次提出针对大采高情况的综放开采技术,所有高度在3.5-5.0m范围内的综放开采均属于大采高综放。

在采煤的高度增加以后,对于新开采方法实际应用过程中产生的各类技术难题,我国开展了相应的技术攻关,以此推动相关技术后续研发和应用。在某试验基地中,于井下开展了工业性试验,获得了良好技术经济效益,使工作面上的单日最高产量达到了5万t。以两个典型的综放工作面为例,其参数和设备配套情况如表1所示。

4结语

综上所述,无论薄煤层、中厚煤层还是厚与特厚煤层,其综采技术都在我国得到广泛应用和发展,逐步拉近了和发达国家之间的差距,为我国的煤矿事业提供了可靠技术支持。

参考文献:

[1]王兵.煤矿综合机械化采煤工艺的发展与应用[J].西部探矿工程,2019,31(01):103-104+108.