唐军
甘肃省安全生产科学研究院有限公司 甘肃兰州 730030
摘要:我国20%的煤层都是薄煤层,由于薄煤层开采难度较大、经济效益差,因此开采1.3 m 以下的薄煤层一直是我国煤炭开采行业的难题之一,严重制约着我国薄煤层煤炭的开采。积极开展薄煤层开采技术研究,是寻求薄煤层安全、高效生产的有效途径,既可以实现煤矿薄、厚煤层资源合理配采,也可以提高煤炭资源回收率、降低露天生产剥采比,对切实提高煤矿企业的经济效益具有重要的现实意义。
关键词:煤矿煤层;选采理论;方法;
复合薄煤层极不易分采分运,致使煤炭资源损失大,尤其对结构复杂的煤层,其顶底及夹矸的混入增多,煤炭品质降低,增加了煤炭的破碎及洗选成本。
一、煤矿煤层选采理论
1.采掘设备对煤质的影响。根据选采的工艺设备不同,选采的效果差异很大。开采过程中,矸石的混入主要是煤层的顶底板岩石以及煤层中小夹矸的混入,所以,矸石的混入量主要取决于煤层顶底板混入(损失)后以及矸石的最小剔出厚度(一般为煤层的最小开采厚度)。一般,对于一定的开采设备,其顶底板混入厚度是一定的,不同类型、规格的开采设备,其开采时顶底板混入厚度不同,至于矸石的最小剔除厚度,主要取决于开采设备的技术可能性及煤层的赋存条件。露天煤矿复合薄煤层选采的一般原则是:1)在满足矿山开采强度的前提下,选用较小的电铲;2)采用工作机构灵活的液压电铲;3)采用推土机,铲运机、反铲等铺助设备清扫煤面或倾斜矿层中矿岩交触带的矿岩三角体;目前,复合煤层的选采方案可分为两类:1)单斗—汽车+ 推土机方案:根据侧重不同又分为:①以单斗—汽车工艺为主,进行煤层顶板(三角岩层台阶)剥离露煤和倾斜分层采煤。其条件是卡车运行坡度展线有足够空间和分煤层及夹矸层的厚度使电铲采装满斗率达到适当要求;以推土机为辅,清扫单斗铲未采净的残留岩层和残煤及残矸,集堆后还以单斗—汽车装运。②以推土机为主,进行煤层顶板(三角岩层台阶) 剥离露煤和分层及分层推矸,其工序是先犁松岩、煤、矸,再推集、集堆,以单斗—汽车进行装运。其条件是分煤层、夹矸层较薄,电铲采装满斗率达不到适当要求。2)露天采矿机方案:根据不同运煤方式可分为:①露天采矿机—带式输送机运煤方案。露天采矿机与带式输送机配合,可以充分发挥露天采矿机的特点,实现连续作业,生产能力大。由于露天采矿机开采下来的物料块度不大于300 mm,无需破碎就完全可以满足带式输送机的要求。但带式输送机随露天采矿机移设频繁,这就要求其有较长的工作线,以减少带式输送机的移设次数。②露天采矿机—卡车运煤方案。露天采矿机—卡车间断工艺是一种比较成熟的工艺,汽车运输机动灵活的特点适合露天采矿机频繁走行的要求。露天采矿机开采过的工作面不需平整即可满足汽车运行要求,这种工艺系统效率高,生产成本低,生产组织简单。
2.爆破方式与选采方案的关系。在生产工艺、开采方法等技术原则已经确定的前提下,优化穿爆工艺是改善毛煤生产质量的主要途径。按煤层倾角、夹矸、围岩性质、夹层厚度等不同确定的爆破方式不同。露天矿选采爆破应遵循下列原则:1)露(采)煤工程的爆破方法必须与分层开采形式协调一致,以达到较好的煤岩分离效果。2) 根据煤岩硬度和倾角选择合适的爆破形式,并以不爆—煤岩分爆一煤岩(压碴)混爆为选择顺序。3)尽量考虑整台阶爆破,以减少穿孔量和炸药单耗。
二、煤矿煤层选采方法
1.大马力前装机采掘薄煤层。前装机最初应用于煤矿是作为辅助设备,包括辅助采、排、道路维护等作业。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆但随着中小型露天煤矿的发展,前装机逐渐成为中小型露天煤矿采煤作业的主要设备。前装机凭借其机动灵活、适用性强、生产效率高等优点,在露天煤矿薄煤层的选采作业中发挥了巨大作用。但当薄煤层厚度较大、煤层较硬时,前装机直接进行采煤作业便很难。为了实现前装机直接进行薄煤层选采作业,必须根据实际情况选取大马力前装机进行薄煤层选采,在选采过程中无需爆破,可直接对薄煤层进行采掘。同样,前装机的作业形式也为机械化间断式,导致其在选采过程中作业难度较大,容易因人为因素造成煤炭损失或煤质贫化。
2.选采工艺可能达到的选采标准。根据选采的设备不同,选采的标准也不同,而且差异很大。(1)采用液压挖掘机选采时确定厚度<0.5m 夹矸混入,厚度>0.5m 夹矸剔除,顶、底板损失煤厚各0.1m,同时有少量推土机辅助。实际上,采用液压挖掘机选采在现场生产作业时很难达到这个标准。(2)采用大型推土机选采作业时液压挖掘机采装时要适当留一定厚度底层,所谓“浮采”。而后再由推土机选采,可以先厚层推,后薄层推,“从厚到薄”;大面积处理完以后再局部处理,精确处理。(3)采用液压反铲及液压挖掘机选采作业时。实际上对本矿煤层选采来说,采用上述两种作业方式很难达到好的选采效果,这是因为本矿煤层的赋存条件所限制,因此要想达到好的选采效果,需采用液压反铲进行上分层选采,对于下分层仍由液压挖掘机来完成。
3.煤质提升管理技术。合理的工程及工艺措施可以大大减少露天煤矿开采损失与贫化,此外,加强组织管理,做好煤炭质量均和,也能够有效的提升煤质。减少矿石损失与贫化的组织管理措施有:一是加强日常生产勘探,对低级储量准确圈定矿体边界和矿石品位,作为编制采掘计划的依据。加强矿石储量的地质、测量监督,并加强矿石品位的质量管理。二是作好配矿计划。目的是在满足矿石品位的前提下,作好各采矿工作的矿量配合,以能最大限度的利用矿产资源。其含硫量、发热量及相应的开采费用均不同,要求混合后,含硫量低于用户要求,发热量高于用户要求,并使总的开采费用最低。
4.采煤机是随着我国煤炭开采的实际状况而产生的新一代煤矿开采设备,它具有对所采煤层不需穿孔爆破,采出的煤不需进行破碎,可选择性开采断层、夹层及薄煤层,可实现安全、高效、节能、环保连续化作业,机动灵活等特点。采煤机作为新一代的煤矿开采设备,既可以免去穿孔爆破、破碎等工序,又可以实现对薄煤层的选采或一次采深较大等特点。采煤机凭借其独具的可调高滚筒式截割部,以旋转的滚筒截齿切割矿体,在薄煤层的回采作业中具有较高的生产效率和煤炭回采率。沿薄煤层顶底板作业时,可随顶底板变化情况实时调整采煤机铲板和滚筒,保证铲板的角度随顶底板的变化而变化,同时要保证每采一刀煤都要完全卧底,确保煤炭回采率,避免因人为因素导致的煤炭损失或煤质贫化。采煤机开采过程中切割下来的粉煤粒度均匀,破碎程度好,适合于电厂和煤化工用煤。该设备的前部带有装载机构,通过装载星轮可将切割下来的矿体收集、填装到机器中部的刮板输送机上;刮板输送机将粉煤运到机器的后部,并卸载到胶带转载机上;胶带转载机可上下调整、左右回转,通过胶带转载机将粉煤装载到运输车辆上。
通过对煤矿开采工艺的选择及采煤方法的探讨,得出结论:合理的开采程序及爆破形式对减少开采过程中的贫化与损失以及改善和提高毛煤的质量有利。加强组织管理,做好煤炭质量均和,能够有效的提升煤质。
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论文作者:唐军
论文发表刊物:《防护工程》2018年第15期
论文发表时间:2018/10/30
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