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興隆莊煤礦高產(chǎn)高效綜采放頂煤技術(shù)的創(chuàng)新與實(shí)踐
興隆莊煤礦高產(chǎn)高效綜采放頂煤技術(shù)的創(chuàng)新與實(shí)踐孟祥軍 邢士軍 張連勇

(兗礦集團(tuán)有限公司 興隆莊煤礦,山東 兗州272102)

摘 要 介紹了兗礦集團(tuán)興隆莊煤礦綜采放頂煤技術(shù)從試驗(yàn)成功,到應(yīng)用推廣,到提高創(chuàng)新發(fā)展的實(shí)踐過(guò)程,以及取得的創(chuàng)新成果和經(jīng)濟(jì)效益,走出了一條產(chǎn)出高、安全效益好的高產(chǎn)高效發(fā)展之路,從理論和實(shí)踐上豐富了采礦技術(shù),促進(jìn)了我國(guó)綜采放頂煤技術(shù)的發(fā)展。

關(guān)鍵詞 高產(chǎn)高效;綜采放頂煤;創(chuàng)新;實(shí)踐

興隆莊煤礦是國(guó)家“六五”期間自行設(shè)計(jì)和建設(shè)的第一座年設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力300萬(wàn) t的大型現(xiàn)代化礦井。其地質(zhì)儲(chǔ)量7.8億 t,可采儲(chǔ)量3.8億 t。主采煤層為山西組底部的3層煤,平均厚度8.65 m,產(chǎn)狀平緩,地質(zhì)構(gòu)造簡(jiǎn)單。礦井于1981年12月投產(chǎn),1986年達(dá)到設(shè)計(jì)生產(chǎn)力。1992年開(kāi)始采用綜采放頂煤技術(shù),試驗(yàn)成功之后經(jīng)過(guò)不斷發(fā)展探索和創(chuàng)新實(shí)踐,使該項(xiàng)技術(shù)日趨成熟和完善,各項(xiàng)生產(chǎn)指標(biāo)達(dá)到了國(guó)內(nèi)和國(guó)際領(lǐng)先水平,形成了一整套與工作面裝備水平相適應(yīng)的綜放工藝模式,成為兗州礦區(qū)厚煤層開(kāi)采的核心技術(shù),為我國(guó)厚煤層開(kāi)采探索出一條安全高效的采煤生產(chǎn)工藝。

1 綜采放頂煤技術(shù)試驗(yàn)階段

20世紀(jì)90年代初,興隆莊煤礦經(jīng)歷了10余年的分層綜采生產(chǎn)之后,采煤生產(chǎn)存在著綜機(jī)設(shè)備老化、事故率增多、設(shè)備能力小等諸多不利因素,制約著礦井生產(chǎn)的進(jìn)一步發(fā)展。為此,興隆莊煤礦根據(jù)國(guó)內(nèi)外厚煤層開(kāi)采經(jīng)驗(yàn)和生產(chǎn)實(shí)踐,結(jié)合礦井自身?xiàng)l件,經(jīng)過(guò)多方面考察論證和可行性研究,反復(fù)醞釀比較,選擇了投入少、產(chǎn)出高,且風(fēng)險(xiǎn)較大的綜采放頂煤開(kāi)采新工藝。并于1992年6月在5306工作面開(kāi)始進(jìn)行試運(yùn)轉(zhuǎn),7月1日正式組織試生產(chǎn),到12月工作面回采結(jié)束,試驗(yàn)一舉獲得成功。試驗(yàn)期間共生產(chǎn)原煤64.4萬(wàn) t,平均月產(chǎn)99 750 t,回采工效達(dá)到32.803 t/工,采出率81%,達(dá)到了年產(chǎn)100萬(wàn) t水平,取得了明顯的技術(shù)經(jīng)濟(jì)效果。

1.1 試驗(yàn)工作面基本條件

5306工作面長(zhǎng)163.1 m,推進(jìn)長(zhǎng)度394.2 m,煤層厚度7.8 m,煤層傾角2°~7°,平均4°,埋藏深度391~433 m。工作面機(jī)采高度2.8 m,放煤高度5.0 m,采放比1∶1.83。

1.2 試驗(yàn)工作面主要設(shè)備配套

5306工作面試驗(yàn)設(shè)備見(jiàn)表1。表1

5306試驗(yàn)工作面主要配套設(shè)備

名稱(chēng) 型號(hào) 功率/kW 其他
采煤機(jī) AM500 750 截深0.686 m
前部輸送機(jī) SGB—764/264W 2×132 運(yùn)輸能力700 t/h
后部輸送機(jī) SGB—764/320W 2×160 運(yùn)輸能力700 t/h
轉(zhuǎn)載機(jī) SZB—764/132 132 運(yùn)輸能力700 t/h
順槽膠帶機(jī) SDJ—150 2×150 運(yùn)輸能力680 t/h
乳化液泵站 MRB—1.25/31.5 200 三泵兩箱
清水泵 KPB—315/16 125 2臺(tái)
清水泵 HPB—315/10 75 2臺(tái)
放頂煤液壓支架 ZFS5200/17/35 初撐力4 410 kN,工作阻力5 200 kN,支護(hù)強(qiáng)度0.87 MPa
排頭支架 ZFG5200/18/32 初撐力4 410 kN,工作阻力5 200 kN,支護(hù)強(qiáng)度0.69 MPa

工作面主要配套設(shè)備的改制特點(diǎn):

① 液壓支架是利用原分層開(kāi)采鋪底網(wǎng)ZZP5200—1.7/3.5型支架改制的,通過(guò)加長(zhǎng)前探梁、局部改造掩護(hù)梁、重新設(shè)計(jì)尾梁、增設(shè)放煤口噴霧等裝置的技術(shù)改造,形成了兗州礦區(qū)第一代低位插板式放頂煤液壓支架。

② 對(duì)SGB—764/264W型前部輸送機(jī)、SGB—764/320D型后部輸送機(jī)進(jìn)行了機(jī)頭、機(jī)尾部分的推拉及鏟煤板、擋煤板等裝置的技術(shù)改造,以適應(yīng)綜采放頂煤開(kāi)采技術(shù)要求。

③ 為確保工作面生產(chǎn)能力和配套設(shè)備的可靠性,采煤機(jī)、轉(zhuǎn)載機(jī)、膠帶機(jī)選用了當(dāng)時(shí)功率高、運(yùn)量大、現(xiàn)場(chǎng)使用成熟且工人操作熟練的分層綜采設(shè)備。

1.3 試驗(yàn)工作面綜放回采工藝

綜放工藝方式在5306工作面生產(chǎn)期間試驗(yàn)多種方式,放煤步距主要有一刀一放、兩刀一放、三刀一放3種,放煤方式有單輪順序、雙輪順序、單輪間隔、雙輪間隔、單輪順序折返放煤等多種方式。通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)研究分析,確定了在煤機(jī)截深0.6 m裝備條件下,兩刀一放單輪順序放煤或單輪順序折返放煤方式為最佳綜放生產(chǎn)工藝方式,能夠?qū)崿F(xiàn)采放平行作業(yè),達(dá)到高產(chǎn)要求。

2 綜采放頂煤技術(shù)的推廣應(yīng)用階段

綜放工藝開(kāi)采試驗(yàn)成功之后,興隆莊煤礦自1993年起,先后在5313、1301、4314工作面進(jìn)行了推廣應(yīng)用。這期間在設(shè)備配套方面,主要對(duì)刮板輸送機(jī)、轉(zhuǎn)載機(jī)和順槽膠帶機(jī)等煤流輸送設(shè)備進(jìn)行了更新升級(jí),即在放頂煤支架基本架型不變的情況下,前后部輸送機(jī)由SGB—764/264W型、SGB—764/320D型改造升級(jí)到了SGB—764/500WK、SGB—830/630型,轉(zhuǎn)載機(jī)升級(jí)到SZZ—830/200型,膠帶機(jī)升級(jí)到SSJ1200/2×200型,提高了工作面的綜合生產(chǎn)能力,并在綜放生產(chǎn)規(guī)模、單產(chǎn)水平、回采工效和高產(chǎn)高效采煤隊(duì)建設(shè)方面取得了突破性進(jìn)展。1994年綜采一隊(duì)單產(chǎn)突破200萬(wàn) t,達(dá)到272.368 9萬(wàn) t,創(chuàng)全國(guó)綜放單產(chǎn)當(dāng)年最高水平。

3 綜采放頂煤技術(shù)的完善提高階段

1995年以后的三四年間,以采用200 L/min大流量液壓系統(tǒng)的ZFS5600為代表的新型專(zhuān)用放頂煤支架,對(duì)綜放工藝適應(yīng)性進(jìn)一步增強(qiáng);為解決采煤機(jī)上行牽引功率問(wèn)題,將AM500采煤機(jī)由兩牽引改為三牽引,提高了技術(shù)性能;前后部刮板輸送機(jī)更新升級(jí)到SGB—830/630型,使用SZZ—830/200型轉(zhuǎn)載機(jī),SSJ1200/2×200型膠帶機(jī),設(shè)備配套能力進(jìn)一步提高。綜放工藝參數(shù)根據(jù)不同開(kāi)采條件、不同煤層厚度、煤層節(jié)理裂隙發(fā)育程度等條件合理地得到優(yōu)化,如增大機(jī)采高度,加大礦山壓力對(duì)頂煤破碎作用,提高采出率;割煤與放煤速度得到進(jìn)一步合理匹配,開(kāi)機(jī)率不斷提高。網(wǎng)下、水體下、鐵路下放頂煤試驗(yàn)相繼獲得成功,豐富了綜放開(kāi)采技術(shù),擴(kuò)大了綜放技術(shù)的應(yīng)用范圍。工藝參數(shù)和裝備水平的提高,促進(jìn)了綜放工作面單產(chǎn)水平的增長(zhǎng),1995年綜采一隊(duì)年產(chǎn)突破300萬(wàn) t,達(dá)到300.603 6萬(wàn) t,再次刷新了全國(guó)綜放單產(chǎn)最高記錄,1998年達(dá)到371萬(wàn) t的新水平,推進(jìn)了高產(chǎn)高效礦井建設(shè)的發(fā)展。

4 綜采放頂煤技術(shù)的創(chuàng)新發(fā)展階段

綜采放頂煤技術(shù)自1992年試驗(yàn)成功,經(jīng)過(guò)了五六年的推廣應(yīng)用,暴露出了許多問(wèn)題,存在著設(shè)備配套能力低、可靠性差、開(kāi)機(jī)率低、支架設(shè)計(jì)不合理、綜放工藝有待進(jìn)一步優(yōu)化等難題,很難將工作面單產(chǎn)提高到一個(gè)新水平。為解決上述問(wèn)題,促進(jìn)綜采放頂煤技術(shù)進(jìn)一步發(fā)展,興隆莊煤礦先后承擔(dān)了煤炭行業(yè)“九五”科技攻關(guān)項(xiàng)目“緩傾斜特厚煤層高產(chǎn)高效綜放開(kāi)采成套裝備技術(shù)與工藝研究”、“十五”攻關(guān)項(xiàng)目“600萬(wàn) t綜放工作面設(shè)備配套與技術(shù)研究”、“兩柱掩護(hù)式綜采放頂煤液壓支架研制”課題的研究試驗(yàn)工作,相繼獲得圓滿(mǎn)成功,工作面單產(chǎn)水平、回采工效得到進(jìn)一步提高,使我國(guó)的綜放開(kāi)采技術(shù)整體達(dá)到了世界先進(jìn)水平。

4.1 “九五”攻關(guān)項(xiàng)目

該項(xiàng)目于1999年2月在興隆莊煤礦5318綜放工作面開(kāi)始調(diào)試,4月份開(kāi)始進(jìn)行工業(yè)試驗(yàn),到10月份工作面回采完畢,達(dá)到了預(yù)期目的。體現(xiàn)了技術(shù)先進(jìn)、國(guó)產(chǎn)設(shè)備成套性強(qiáng)、生產(chǎn)能力大、質(zhì)量可靠、安全性好的特點(diǎn),是當(dāng)時(shí)最先進(jìn)的國(guó)產(chǎn)綜機(jī)設(shè)備。試驗(yàn)期間工作面月產(chǎn)突破了40萬(wàn) t,平均達(dá)到了35.5萬(wàn) t,回采工效達(dá)到177.98 t/工,工作面采出率達(dá)到85.17%,年產(chǎn)達(dá)到了400 萬(wàn) t,具備了500 萬(wàn) t的生產(chǎn)能力。試驗(yàn)成功之后,迅速在兗州礦區(qū)各厚煤層礦井得到了推廣應(yīng)用,均取得了高產(chǎn)高效、安全經(jīng)濟(jì)的效果,促進(jìn)了綜放技術(shù)的發(fā)展。
    

4.1.1 試驗(yàn)工作面基本條件

5318工作面長(zhǎng)177 m,推進(jìn)長(zhǎng)度1 642 m,煤層厚度大且穩(wěn)定,平均8.28 m,采煤高度3.0 m,放煤高度5.28 m,采放比1∶1.76。煤層傾角2°~16°,平均7°,埋藏深度458.8~525.3 m。
    

4.1.2“九五”攻關(guān)項(xiàng)目主要設(shè)備配套(見(jiàn)表2)

表2

5318工作面主要配套設(shè)備

名稱(chēng) 型號(hào) 功率/kW 電壓/V 其他
采煤機(jī) GTY400/900—3.3D電牽引 900〖〗3 300 截深0.8 m
前部輸送機(jī) SGZ—960/750 2×375 3 300 運(yùn)輸能力1 800 t/h
后部輸送機(jī) SGZ—960/750 2×375 3 300 運(yùn)輸能力1 500 t/h
轉(zhuǎn)載機(jī) SZZ1000/375 375 3 300 運(yùn)輸能力2 200 t/h
破碎機(jī) PLM200型錘式 200 1 140 破碎能力2 200 t/h
順槽膠帶機(jī) SSJ—1200/3×200 3×200 1 140 運(yùn)輸能力2 000 t/h
乳化液泵站 GRB—315/31.5 200 1 140 兩泵一箱
乳化液泵站 DRB—200/31.5 125 1 140 兩泵一箱
清水泵 KPB—315/16 125 1 140 2臺(tái)
清水泵 HPB—315/10 75 1 140 2臺(tái)
放頂煤液壓支架 ZFS6200/18/35 初撐力5 063 kN,工作阻力6 800 kN,支護(hù)強(qiáng)度0.8 MPa
排頭支架 ZTF6500/19/32 初撐力6 157 kN,工作阻力6 500 kN,支護(hù)強(qiáng)度0.8 MPa

4.1.3“九五”綜放回采工藝

綜放工藝方式得到進(jìn)一步優(yōu)化,工作面生產(chǎn)期間,分別試驗(yàn)了一采一放單輪順序放煤、一采一放雙輪順序放煤、二采一放單輪順序放煤等6種工藝試驗(yàn)方式。結(jié)合實(shí)驗(yàn)室相似材料模擬、離散元數(shù)值計(jì)算分析研究,確定了在采煤機(jī)截深0.8 m裝備條件下,一采一放單輪順序放煤為最佳綜放工藝方式。
 

4.1.4“九五”主要?jiǎng)?chuàng)新特點(diǎn)

① 結(jié)合兗州礦區(qū)厚煤層賦存特點(diǎn),對(duì)工作面進(jìn)行了總體設(shè)計(jì)配套。開(kāi)發(fā)研制了成套專(zhuān)用型大噸位、高強(qiáng)度、大運(yùn)量的綜放設(shè)備,各設(shè)備、各環(huán)節(jié)之間達(dá)到了配套協(xié)調(diào)和優(yōu)化,使系統(tǒng)的綜合能力得到充分發(fā)揮。

② 采用計(jì)算機(jī)技術(shù)優(yōu)化了放頂煤支架結(jié)構(gòu),增大了后部過(guò)煤空間,提高了支架的穩(wěn)定性和抗扭能力,通過(guò)了3萬(wàn)次壽命試驗(yàn),提高了支架的可靠性;采用抬底座機(jī)構(gòu)和大流量雙路供回液系統(tǒng),解決了底座前端扎底問(wèn)題,提高了移架速度。

③ 排頭支架采用掩護(hù)梁加帶插板可伸縮尾梁結(jié)構(gòu)形式,實(shí)現(xiàn)了既能維護(hù)后部輸送機(jī)機(jī)頭、機(jī)尾,保證有足夠的安全工作空間,又能實(shí)現(xiàn)端頭支架放頂煤功能。

④ 前后部輸送機(jī)刮板鏈采用中雙鏈,中部槽、牽引鏈、聯(lián)接機(jī)構(gòu)等強(qiáng)度增強(qiáng),安全系數(shù)增大,使用壽命及可靠性增加;在國(guó)內(nèi)首次研制成功可伸縮機(jī)尾,可隨時(shí)調(diào)整刮板輸送機(jī)鏈的張緊力,從而保證了輸送機(jī)良好的運(yùn)行狀態(tài)。

⑤ 采煤機(jī)采用了電牽引、交流變頻器調(diào)速裝置,徹底解決了液壓牽引采煤機(jī)故障高、可靠性低的問(wèn)題;功率為900 kW,提高了煤機(jī)牽引力和牽引力矩,截割能力得到增強(qiáng),牽引速度加快。

⑥ 轉(zhuǎn)載機(jī)采用可伸縮機(jī)頭,可使刮板鏈處于最佳工作狀態(tài),或隨時(shí)緊鏈操作;溜槽采用整體箱式結(jié)構(gòu),提高了轉(zhuǎn)載機(jī)過(guò)煤壽命。

⑦ 順槽膠帶輸送機(jī)采用新型張緊絞車(chē),能自動(dòng)調(diào)節(jié)張緊力大小,實(shí)現(xiàn)膠帶自動(dòng)張緊;轉(zhuǎn)載機(jī)與膠帶機(jī)尾拉移采用“馬蹄爾”機(jī)構(gòu),實(shí)現(xiàn)了膠帶機(jī)尾的自動(dòng)前移。

⑧ 綜放工藝方式得到進(jìn)一步優(yōu)化,確定了在兗州礦區(qū)厚煤層綜放開(kāi)采初始化綜放工藝模式。

4.2 “十五”攻關(guān)項(xiàng)目

興隆莊煤礦在成功實(shí)施“九五”攻關(guān)項(xiàng)目的基礎(chǔ)上,為進(jìn)一步提高綜放開(kāi)采成套裝備自動(dòng)化水平,于2001年又承擔(dān)了“十五”攻關(guān)項(xiàng)目的研究工作。該項(xiàng)目于2001年10月在4326綜放工作面開(kāi)始調(diào)試生產(chǎn),2002年1~3月進(jìn)行了工業(yè)性試驗(yàn),獲得圓滿(mǎn)成功,工作面回采工效達(dá)到313.39 t/工,采出率達(dá)到87.43%,最高月產(chǎn)63.166 8萬(wàn) t,平均月產(chǎn)57.053 2萬(wàn) t,年產(chǎn)突破了600萬(wàn) t,具備了年產(chǎn)800萬(wàn) t的生產(chǎn)能力。
 

4.2.1 試驗(yàn)工作面基本條件

4326工作面長(zhǎng)300 m,推進(jìn)長(zhǎng)度1 410 m,煤層厚度8.6 m,煤層傾角平均9°,煤的硬度系數(shù)2.3,埋藏深度469.7~517.3 m,采煤高度3.0 m,放煤高度5.6 m,采放比1∶1.87。
    

4.2.2“十五”主要設(shè)備配套(見(jiàn)表3)表3

4326工作面主要配套設(shè)備

名稱(chēng) 型號(hào) 功率/kW 電壓/V 其他
采煤機(jī) SL300電牽引 859 3 300 截深1.0 m
前部輸送機(jī) SGZ—1000/1200 2×600 3 300 運(yùn)輸能力2 000 t/h
后部輸送機(jī) SGZ—1200/1400 2×700 3 300 運(yùn)輸能力2 000 t/h
轉(zhuǎn)載機(jī) SZZ1200/525 525 3 300 運(yùn)輸能力3 500 t/h
破碎機(jī) PLM3800 250 3 300 破碎能力2 200 t/h
順槽膠帶機(jī) SSJ—1400/3×400 3×400 6 000 運(yùn)輸能力3 500 t/h,帶速4.5 m/s
乳化液泵站 GRB—315/31.5 200 1 140 兩泵一箱
乳化液泵站 DRB—200/31.5 125 1 140 兩泵一箱
清水泵 KPB—315/31.5 125 1 140 2臺(tái)
清水泵 HPB—315/10 75 1 140 2臺(tái)
放頂煤液壓支架 ZFS6800/18/35 初撐力5 707 kN,工作阻力6 800 kN,支護(hù)強(qiáng)度0.8 MPa
排頭支架 ZTF7000/19/32 初撐力6 156 kN,工作阻力7 000 kN,支護(hù)強(qiáng)度0.72 MPa


4.2.3“十五”綜放回采工藝

4326工作面綜放工藝方式是在“九五”綜放工藝研究成果的基礎(chǔ)上確定的。在煤機(jī)截深1.0 m的條件下,采用一采一放順序放煤的綜放工藝方式。人工放煤時(shí)采用單輪順序放煤方式,電液程序控制放煤時(shí)采用程序控制與人工補(bǔ)放結(jié)合的雙輪順序放煤方式,即第一輪為程序控制,第二輪人工補(bǔ)放。
     4.2.4“十五”主要?jiǎng)?chuàng)新特點(diǎn)

① 在“九五”成套裝備的基礎(chǔ)上,采用國(guó)內(nèi)外先進(jìn)的技術(shù)和裝備,開(kāi)發(fā)研制了一套大功率、高可靠性、高技術(shù)含量的專(zhuān)用型綜放設(shè)備,進(jìn)一步推動(dòng)了我國(guó)綜采設(shè)備整體水平的提高。

② 首次將電液控制技術(shù)應(yīng)用于綜放支護(hù)設(shè)備,實(shí)現(xiàn)了單架、雙向、成組程序控制下的自動(dòng)移架和放煤功能,提高了綜放工作面自動(dòng)化水平和安全可靠性。

③ 放頂煤液壓支架采用了整體頂梁結(jié)構(gòu),頂梁前端支撐能力增大,對(duì)端面頂板的支護(hù)能力增強(qiáng)。

④ 后部輸送機(jī)首次采用可控軟啟動(dòng)技術(shù),轉(zhuǎn)載機(jī)實(shí)現(xiàn)了自移,順槽膠帶輸送機(jī)采用了BOSS軟啟動(dòng)系統(tǒng),極大地提高了運(yùn)輸設(shè)備的可靠性。

⑤ 首次在綜放工作面采用隨機(jī)自動(dòng)控制,實(shí)現(xiàn)了以采煤機(jī)位置控制移架、推溜、放煤等工序自動(dòng)化。

⑥ 根據(jù)礦壓規(guī)律及設(shè)備條件,工作面選擇面長(zhǎng)300 m,提高了工作面采出率,降低了掘進(jìn)率。

4.3 兩柱掩護(hù)式綜采放頂煤液壓支架研制

兩柱掩護(hù)式綜采放頂煤液壓支架于2003年4月完成支架設(shè)計(jì),2003年10完成支架樣機(jī)加載試驗(yàn),通過(guò)了50 000次循環(huán)加載試驗(yàn)。之后經(jīng)多次組織專(zhuān)家評(píng)議、論證、研究分析,確定最終方案,進(jìn)行加工制造。并于2004年12月在興隆莊煤礦4301工作面安裝完畢,開(kāi)始進(jìn)行工業(yè)性試驗(yàn),到2005年6月工作面回采結(jié)束,試驗(yàn)獲得圓滿(mǎn)成功。它的試驗(yàn)成功是繼“九五”、“十五”攻關(guān)項(xiàng)目之后的又一創(chuàng)新成果,是兗礦集團(tuán)近年來(lái)列入國(guó)家技術(shù)創(chuàng)新項(xiàng)目“高效集約化綜放開(kāi)采技術(shù)及關(guān)鍵裝備”研究的子課題之一,是該項(xiàng)目中的核心裝備。“高效集約化綜放開(kāi)采技術(shù)及關(guān)鍵裝備”研究是一項(xiàng)綜合性研究項(xiàng)目,是以綜采放頂煤技術(shù)為龍頭,集機(jī)械制造、自動(dòng)控制技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、通訊技術(shù)、傳感與檢測(cè)技術(shù),專(zhuān)家系統(tǒng)和智能化放煤于一體的綜合性應(yīng)用技術(shù)。它不但立足于我國(guó)放頂煤技術(shù)裝備的更新?lián)Q代,更提高了我國(guó)綜放開(kāi)采技術(shù)的整體水平,確保我國(guó)放頂煤開(kāi)采技術(shù)的世界領(lǐng)先地位,達(dá)到向國(guó)外輸出綜放開(kāi)采技術(shù)與裝備的目的。兩柱掩護(hù)式綜采放頂煤液壓支架作為該項(xiàng)目的關(guān)鍵技術(shù),克服了四柱式綜放支架結(jié)構(gòu)復(fù)雜和控制復(fù)雜、前后立柱受力不均衡及電液控制配套適應(yīng)性差、不利于自動(dòng)化控制等弊端,是放頂煤開(kāi)采條件下的新一代架型,對(duì)放頂煤開(kāi)采技術(shù)的進(jìn)步和發(fā)展具有積極的推動(dòng)作用。同時(shí),開(kāi)發(fā)研制的ZT9800/16/30端頭液壓支架在4301工作面獲得試驗(yàn)成功,實(shí)現(xiàn)了煤機(jī)回頭不停機(jī)作業(yè),取消了端頭采用單體液壓支柱的支護(hù)形式,避免了因頻繁支、撤、運(yùn)單體支柱和頂梁的不安全因素,減輕了職工的勞動(dòng)強(qiáng)度,促進(jìn)了工作面的安全快速推進(jìn)和高產(chǎn)高效。

5 綜采放頂煤技術(shù)應(yīng)用以來(lái)取得的主要成果

5.1 工作面單產(chǎn)遞增速度快

1992年第一個(gè)綜放工作面(5306面)平均單產(chǎn)99 750 t/月,達(dá)到年產(chǎn)百萬(wàn)噸水平;1994年綜采一隊(duì)年單產(chǎn)突破200萬(wàn) t,達(dá)到272.368 9萬(wàn) t,列當(dāng)年全國(guó)綜放隊(duì)榜首;1995年綜采一隊(duì)一舉突破年產(chǎn)300萬(wàn) t大關(guān),達(dá)到300.603 6萬(wàn) t,成為全國(guó)第一個(gè)年產(chǎn)超過(guò)300萬(wàn) t的綜放隊(duì);1999年年產(chǎn)突破400萬(wàn) t,2002年突破600萬(wàn) t,達(dá)到639.919 8萬(wàn) t,創(chuàng)出了當(dāng)年綜放單產(chǎn)最高記錄,之后工作面年單產(chǎn)水平均保持在600萬(wàn) t以上。綜放單產(chǎn)從1992年到2005年提高了6倍以上,平均每年以50萬(wàn) t的速度遞增。

5.2 工作面效率得到大幅度提高

綜放技術(shù)試驗(yàn)成功以來(lái),隨著設(shè)備配套能力的增強(qiáng)和自動(dòng)化水平的提高,綜放工作面效率得到了大幅度提高。2005年綜放工作面效率達(dá)到292.751 t/工,比1992年提高了260.668 t/工。

5.3 工作面采出率逐步提高

綜放試驗(yàn)期間工作面采出率為81%,隨著綜放工藝參數(shù)、設(shè)備配套的優(yōu)化,以及工作面長(zhǎng)度增加、排頭支架放煤、后部輸送機(jī)清浮煤裝置的應(yīng)用,使工作面采出率得到逐步提高,“九五”高產(chǎn)高效綜放工作面采出率達(dá)到85.17%,“十五”高效綜放工作面達(dá)到87.43%,比1992年試驗(yàn)工作面提高了6.43個(gè)百分點(diǎn)。

5.4 工作面工藝參數(shù)優(yōu)化

綜放工作面工藝參數(shù)是圍繞提高工作面單產(chǎn)、回采工效和采出率進(jìn)行優(yōu)化選擇的。① 煤機(jī)截深:在煤機(jī)功率提高的情況下,合理加大截深,由0.6 m加大到0.8 m、1.0 m;② 工作面面長(zhǎng):隨著前后部輸送機(jī)功率、運(yùn)量、強(qiáng)度和使用壽命的提高,合理加大工作面面長(zhǎng),由150 m、180 m,增加到200 m、220 m、300 m;③ 工藝模式:根據(jù)理論研究與生產(chǎn)實(shí)踐,綜放工藝方式由截深0.6 m兩刀一放初始化模式,優(yōu)化到截深0.8 m和1.0 m一刀一放高產(chǎn)高效工藝模式。

5.5 工作面設(shè)備配套專(zhuān)用化

綜放設(shè)備配套由試驗(yàn)期間改制型的初始化配套模式,到完善提高階段的專(zhuān)用放頂煤支架、SGB—764/400D型輸送機(jī)、SZB—830/200轉(zhuǎn)載機(jī)、SSJl200膠帶機(jī)等中檔化配套模式,到以 “九五”、“十五”設(shè)備為代表的成套高檔化專(zhuān)用配套模式,綜放裝備水平得到不斷提高。

5.6 實(shí)現(xiàn)電液程序控制放煤

“600萬(wàn) t綜放工作面設(shè)備配套與技術(shù)研究”首次將電液控制技術(shù)應(yīng)用于放頂煤支架,通過(guò)攻關(guān)試驗(yàn),實(shí)現(xiàn)了移架、放煤、推前部、拉后部等輸送機(jī)工序自動(dòng)化,移架速度8~12架/s,自動(dòng)監(jiān)測(cè)支架工況,提高了綜放工作面自動(dòng)化程度、安全可靠性和回采工效。

6 結(jié)束語(yǔ)

興隆莊煤礦綜放開(kāi)采經(jīng)過(guò)10多年的研究探索與創(chuàng)新實(shí)踐,綜放設(shè)備由改制型到成套專(zhuān)用型,綜放工藝由截深0.6 m兩刀一放,發(fā)展到截深0.8 m、1.0 m一采一放,單產(chǎn)水平由100萬(wàn) t提高到600萬(wàn) t,走的是一條實(shí)踐—認(rèn)識(shí)—?jiǎng)?chuàng)新—再實(shí)踐—再認(rèn)識(shí)—再創(chuàng)新的循環(huán)發(fā)展之路。不同時(shí)期綜放技術(shù)與裝備技術(shù)均以企業(yè)創(chuàng)新為主,聯(lián)合大專(zhuān)院校、科研院所重點(diǎn)攻關(guān),綜放設(shè)備均以國(guó)產(chǎn)化為主,關(guān)鍵部件引進(jìn)和消化國(guó)外先進(jìn)技術(shù),充分代表了國(guó)內(nèi)綜放發(fā)展的水平。在綜放技術(shù)的發(fā)展過(guò)程中對(duì)錨網(wǎng)支護(hù)、輔助運(yùn)輸、工作面噴霧降塵、自動(dòng)化控制及設(shè)備工況監(jiān)測(cè)等相關(guān)技術(shù)進(jìn)行系統(tǒng)研究攻關(guān),從實(shí)踐和理論方面豐富了采礦技術(shù),促進(jìn)了我國(guó)綜放開(kāi)采技術(shù)的發(fā)展。今后興隆莊煤礦將進(jìn)一步在綜放工作面及順槽自動(dòng)化控制及含厚層不均勻夾矸厚煤層大采高綜放支架研制與頂板控制等方面進(jìn)行研究,不斷豐富綜放技術(shù)的內(nèi)涵,保持我國(guó)綜放技術(shù)的領(lǐng)先地位。

第一作者簡(jiǎn)介 孟祥軍(1963—),男,高級(jí)工程師。1988年7月畢業(yè)于山東礦業(yè)學(xué)院,現(xiàn)為興隆莊煤礦總工程師。參加工作以來(lái)一直從事采礦技術(shù)管理和技術(shù)研究工作,發(fā)表論文多篇。

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