极薄煤层采煤工艺选择论文
摘要:刘桥一矿3煤为极薄煤层,4煤为主采煤层,3、4煤层间距较小,3煤采用走向长壁全部冒落法回采不现实,选用螺旋钻采煤法较好地解决了这一难题。
关键词:薄煤层 采煤工艺 螺旋钻采煤
1 概述
刘桥一矿位于安徽省濉溪县境内,煤系地层为华北晚生古生界二叠系下石盒子组及山西组地层,含3、4、6煤及三到四层发育不全的极薄煤线,以单一薄煤层为主,煤层厚度0-1.75,平均厚度0.82m,平均倾角14°,局部可采,为极不稳定煤层。3煤储量主要分布在II46上山采区东翼及六采区,可采储量合计为148.8万吨。
2 采煤工艺选择
根据3煤赋存特点及煤层厚度特征,我矿3煤采用钻采采煤工艺,边掘边采,掘进与钻采平行作业的方式施工。前方掘进工作面至少超前钻采工作面80米,钻机采用乌克兰生产的薄煤层三轴螺旋钻机,采用独头单向钻采。钻采顺序为前进式钻采至迎头。该机先在巷道下帮沿煤层倾向向下进行钻采,钻采完后再退回调头在巷道上帮沿煤层倾向向上进行钻采,该机适用于煤层厚度为0.5m-0.9m,煤层倾角-15°-+15°,煤层走向倾角小于8°的各种硬度的煤层。
2.1 落煤方法
①落煤方式
即一台螺旋钻机布置在运输顺槽中,向煤层打钻,钻头割煤,螺旋钻杆掏煤,煤直接落在运输巷的刮板输送机上运出。该机一次采宽2.0米,三轴联动钻杆1.54米一节,钻机本身自动接杆,达到设计采深或遇断层时,推出钻杆,螺旋钻机整体前移,预留0.8±0.2米煤柱后开始下一循环钻采。
②螺旋钻机正常钻进
设计钻采长度:钻采从运输巷设计位置处开始运行,从顺槽上帮向上钻采,钻采深度最大85米,平均80米,螺旋钻机以2.0m/min的速度向上钻采,直至达到设计深度。
2.2 设备配置
①螺旋钻
螺旋钻机选用乌克兰制薄煤层三轴螺旋钻机,其主要技术参数如下:
钻高625/725/825
钻宽2.0m
钻深上山方向85m,下山方向40m。
电机功率220kw
钻进速度0-1.0m/min
②运输设备
刮板输送机一部: 型号为SGW—40T
电机功率: 40kw
运输能力:150t/h
中间顺槽尺寸:1500mm×630mm×180mm
链速:0.92m/s
③运送和安装钻具的设备
单轨吊车一部,起吊速度为3m/min,运行速度为20m/min,起吊高度为3m。
④辅助运输设备
SGW---40T型转载机和STJ800/2×40型皮带和SD—150F型皮带运煤。
2.3 生产能力
按一个螺旋钻采工作面布置,工作面每班钻进30m,每天钻进深度90m,钻孔高度0.65m,实际采高1m ,钻孔宽度为2.0m,钻煤时采储率为0.95,则:
W=L×S×H×r×C=90×2.0×1×1.46×0.95=250T
式中W---日产量,t/d;
L---日钻进深度,m/d;S---钻孔宽度,m;H---钻孔高度,m;r---煤层视密度;
C---采出率×95%; 则年生产能力=350×250=8.75万吨
3 巷道布置
根据3煤赋存状况,可充分利用II46上山采区及六采区生产系统运料,排矸,运煤。减少了掘进巷道工程量,在3、4煤层间距较大的地点可设一临时垂直煤仓进行连接,煤仓高度即3、4煤层间距。
4 顶板控制
由于3煤无直接顶,老顶以中细砂岩为主,平均厚17.5m,钻采面采宽1.905m,煤柱宽0.5m,顶板来压及下沉量不明显,故钻采工作面采用不支护方式。正常工作时期,在工作面钻孔钻采完备后,在钻孔口以里0.3m 处支设3棵φ×H =180mm×650mm的优质木点柱,上方戴规格为长×宽×厚=400mm×200mm×40mm的木柱帽(柱帽沿倾斜使用),并用木栅栏加紧打牢,软底处加穿规格为1500mm×250mm×40mm的大木鞋。木点柱严禁支在浮煤、浮矸上。
随着螺旋钻采煤机不断前移采煤,要随时观测运输巷的围岩变形情况。当巷道压力变大,变形严重时,及时打锚索加强支护,锚索间排距300 mm×300mm,长度6.0m,安设在巷道拱顶,防止冒顶或影响钻采工作。运输巷采用猫网作永久支护。在钻孔口以上或以下0.3m处支设3棵φ×H =180mm×650mm的优质木点柱支护顶板。
5 通风
钻采工作面通风方式是利用2×15kW局部通风机供风。
6 该工艺与传统工艺相比的优点
①在采煤面实现无人操作,安全生产。
②降低伤亡事故和职业病患者。
③可以在螺旋钻具上安装三种不同直径的钻头625mm、725mm、825mm,增加在不同厚度煤层上的采收率。
④实现薄煤层采煤,其中包括从平衡的和保护煤柱上采煤,这样增加采煤量,并降低其在矿藏中的`损失。
⑤只采煤不采矸石,采出煤质好。
⑥由于不需要支撑,从而节约了大量的木材。
⑦在相同条件下,与传统工艺相比矿工的工作效率提高一倍以上。
⑧由于留煤柱,代替了支护,降低了采煤成本,由于煤柱的存在,也减少了顺槽等巷道的回收费用。
⑨在顺槽中的设备维护、维修方便,避免了重体力劳动。
⑩人工工效提高,采煤机每班需6人操作,并且大大地减轻了 工人的劳动强度。
7 经济效益
以我矿II362钻采面为例:
储量 8.75万吨,井巷工程 600米 (II362运输巷)费用 270万元;
螺旋钻采煤机 1台520万元,辅助设备 136万元;
人工工资/年72万元(2500元/月),电力消耗/年42万元;
其他消耗/年 100万元 ,计1140万元,预计销售收入 2625万元
预计利润1485万元。
8 结束语
采用螺旋钻采煤工艺解决了我矿3煤长期以来无法回采的难题,我矿3煤可采储量共148.8万吨,经济效益十分可观。该采煤工艺用人少,效益好,能多回收煤炭资源,延长了矿井服务年限。同时由于利用该工艺采煤钻孔间要留下煤柱及钻孔不能达到设计的深度,造成煤炭损失,因此在生产中,还应不断完善螺旋钻机采煤技术和工艺。
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