煤礦采面落煤改革可行性研究報告
項目財務(wù)分析與評價
基本的分析與評價
(1)因為本項目為采煤方法改革項目,不能以整體來反映該類技改項目的效益狀況。因此,本項目的財務(wù)分析和預(yù)測以改造前后不同的技術(shù)工藝效益和成本比較為主。根據(jù)山盆鎮(zhèn)煤礦的實際情況,改造前為木支護,改造后為多邊型柔性掩護支架支護。
(2)假定生產(chǎn)能力不變,生產(chǎn)管理人員及其福利水平不變,其它費用不變,從成本的節(jié)約(或)增加來考慮項目的經(jīng)濟效益。
(3)根據(jù)規(guī)定,新增固定資產(chǎn)的折舊按5年計算。
(4)關(guān)于投資回收期和綜合利潤率,由于技改項目的替代性,且原有木支護的復(fù)用性差,因此,計算中基本不考慮木支護的殘值,即以本項目全部新增投資為計算基礎(chǔ)。
本項目與木支護比較分析
根據(jù)表10-1-1計算,礦井現(xiàn)有開采面設(shè)計的落煤方法改造及形成第一個采面支護改革需投資292.3萬元,采煤機使用周期長,一般能維持5年以上,第一年需投入支護成本292.3萬元,平均每年投入落煤成本165.15萬元。而采用采煤機,每年則需投入78.7萬元。與木支護支護成本比較見下表11-1-1。
表11-1-1 支護成本比較
支護形式 年落煤成本(萬元)
2011年 2012年 2013年 2014年 2015年
放炮 165.15 165.15 165.15 165.15 165.15
采煤機 78.7 78.7 78.7 78.7 78.7
項目凈收益 86.45 86.45 86.45 86.45 86.45
財務(wù)指標(biāo)分析
(1)靜態(tài)指標(biāo)
綜合計算表明該項目的年平均節(jié)約資金:86.45萬元。
(2)財務(wù)評價
該項目投產(chǎn)后當(dāng)年即可見效益,以5年計算,節(jié)約資金432.25萬元,且采用炮采時,礦井年生產(chǎn)不到9萬t,改為采煤機采煤可提高礦井生產(chǎn)能力,增創(chuàng)利潤,具有良好的投資回報,是一個經(jīng)濟效益可觀的項目。
項目風(fēng)險分析
、技術(shù)風(fēng)險
采煤機采煤法是上世紀(jì)八十年代引入我國的采煤方法,九十年代中后期該采煤法在我國煤炭開采業(yè)中進行了改革和試驗,各礦區(qū)在應(yīng)用該種采煤方法中作了許多方面的改進,創(chuàng)造了機械化采煤技術(shù)快速發(fā)展,特別是薄煤層開采技術(shù)發(fā)展為井下煤層的開采創(chuàng)造了條件,取得了顯著成效,并在我國急傾斜煤層煤炭開采行業(yè)中廣泛推行。
山盆鎮(zhèn)煤礦13煤層位于龍?zhí)督M(P3l)下部,偽頂為薄層狀泥質(zhì)粉砂巖,厚0.2m,直接頂板為薄層狀粉砂質(zhì)泥巖,厚1.10-2.00m,間接頂為薄層狀粉砂巖,層理發(fā)育較為平整,局部裂隙較發(fā)育,平均厚2m;偽底為泥巖,厚0.1-0.5m左右,直接底為薄層狀粉砂巖,層理發(fā)育,平整性脆,裂隙較發(fā)育,平均厚5m左右,為不穩(wěn)定底板。
協(xié)作單位:六盤水各礦業(yè)集團公司為國有大中型企業(yè),這些企業(yè)采面采煤機落煤從80年代到現(xiàn)在,技術(shù)上積累了一定的經(jīng)驗,金虎煤礦煤可與其聯(lián)系協(xié)作,為本項目的順利實施提供了技術(shù)保證。
礦井成立采煤方法改革項目聯(lián)合實施小組,以確保該項目的順利執(zhí)行。
財務(wù)風(fēng)險
本項目不涉及外匯,資金為政府補助及自籌解決,因此不存在利息風(fēng)險和匯率風(fēng)險。
社會綜合效益分析
通過以上對項目的技術(shù)經(jīng)濟分析,項目的盈利能力、償還能力等各項經(jīng)濟技術(shù)指標(biāo)較理想,投資效益較好,項目的抗風(fēng)險能力較強。
近幾年,煤炭市場的更大需求極大地促進了煤機產(chǎn)品的發(fā)展。我國自上世紀(jì)以來,隨著薄煤層開采技術(shù)的發(fā)展,國產(chǎn)薄煤層滾筒采煤機在吸收國外技術(shù)的基礎(chǔ)上生產(chǎn)實現(xiàn)了大跨越,不僅滿足國內(nèi)市場需求,而且還可出口到越南、印度、俄羅斯。與此同時,隨著需求量的增加,國內(nèi)薄煤層滾筒采煤機生產(chǎn)廠如雨后春筍一樣不斷涌現(xiàn),目前已達數(shù)十家。
采煤機落煤工藝替代放炮工藝,每年可節(jié)約大量炸藥,對環(huán)境保護也起到很大的作用。
采煤機落煤工藝替代放炮工藝,提高了井下施工的安全性,減少瓦斯煤塵、頂板事故,切實做到了以人為本的原則。
總之,采煤機落煤工藝在經(jīng)濟效益上、社會效益上都有一定的提高,因此進行落煤工藝改革時切實可行的。
技術(shù)來源、工藝特點、技術(shù)關(guān)鍵及對煤礦安全、技術(shù)進步的重要意義和作用
技術(shù)來源
采煤機落煤的采煤法是上世紀(jì)八十年代以來世界各主要采煤國家,為適應(yīng)高產(chǎn)高效綜采工作面發(fā)展和實現(xiàn)礦井集中化生產(chǎn)的需要,積極采用新技術(shù),不斷加速更新和改進滾筒采煤機的技術(shù)性能和結(jié)構(gòu),相繼研制出一批高性能、高可靠性的采煤機。八十年代后期,借助中國和波蘭科技使用的機遇,瞄準(zhǔn)電牽引采煤機的發(fā)展方向,科總院上海分院首先在國內(nèi)進行交流電牽引采煤機的攻關(guān)研制,經(jīng)過多年的努力,終于取得成功。這是一臺薄煤層強力爬底板交流電牽引采煤機,也是在國際上首次將交流調(diào)速技術(shù)應(yīng)用于爬底板采煤機,它的開發(fā)研制成功為我國開發(fā)交流電牽引采煤機積累了經(jīng)驗。交流電牽引調(diào)速裝置,為采煤機的液壓牽引調(diào)速技術(shù)的更新?lián)Q代開辟了一條新的途徑。國內(nèi)裝機功率最大的MG400/920-WD型交流電牽引采煤機,1997年12月開始在晉城局鳳凰山礦進行了井下工業(yè)性試驗,三個月試驗考核,累計出煤量522432噸,最高日產(chǎn)量達9292噸,取得了較好的效果。2005年初步掌握了大功率大采高采煤機技術(shù)和機電一體化技術(shù)。2001年大傾角電牽引采煤機和2002年短臂電牽引采煤機標(biāo)志著我國采煤機總體設(shè)計技術(shù)大達到或接近國際先進水平。隨著技術(shù)的發(fā)展和對采煤機的研究,電牽引采煤機裝機功率達到1020kW,截割功率2×450kW,牽引功率2×50kW,牽引力700kN,滾筒截深可達1000mm,采高1000~4600mm。機械化采煤的優(yōu)點是簡化了采煤工藝,取消了工作面?zhèn)鹘y(tǒng)炮采的繁重的勞動工序,降低了材料消耗,實現(xiàn)高產(chǎn)高效,安全可靠性增加。
按照國家煤礦安監(jiān)局辦公室關(guān)于征求《關(guān)于推進小型煤礦機械化的指導(dǎo)意見》修改意見的通知煤安監(jiān)司函辦〔2010〕3號,推動小型煤礦加快技術(shù)改造步伐,提高機械化水平,提升安全保障能力,實現(xiàn)小型煤礦安全生產(chǎn)狀況不斷好轉(zhuǎn)。小型煤礦采用先進適用的新技術(shù)、新工藝和新裝備,大力推進機械化改造,淘汰落后生產(chǎn)方式,提升辦礦規(guī)模,提高技術(shù)裝備水平,減人提效,走規(guī)?;?、現(xiàn)代化發(fā)展之路,根據(jù)金虎煤礦的煤層條件和頂?shù)讕r性,使用MG300-BW型采煤機落煤,取代炮采工藝,改善生產(chǎn)勞動條件,提高效益,創(chuàng)造良好的安全生產(chǎn)條件。
工藝特點
高檔普采工作面的工藝:采煤機落煤,機械裝煤,單體液壓支柱支護工作面,刮板運輸機運輸,采用全部垮落法(或其它管理法)管理頂板。采煤機騎在刮板運輸機上,依靠采煤機上的牽引裝置帶動采煤機在工作面上運行,通過采煤機上的滾筒旋轉(zhuǎn),滾筒上的截齒截割煤割煤體實現(xiàn)落煤,滾筒下的裝煤板將落煤裝入刮板運輸機實現(xiàn)自動裝煤,搖臂可升降滾筒高度,實現(xiàn)了緩傾斜特厚煤層的一次采全厚開采,對地質(zhì)條件的適應(yīng)性較強,適應(yīng)煤層的厚度變化。煤割煤后隨即掛梁打柱,實現(xiàn)及時支護。這種采煤方法與炮采工藝相比,簡化了采煤工藝,避免了工作面打眼放炮、攉煤、扶柱等繁重的勞動工序,降低了火工品材料消耗,改善勞動環(huán)境,安全可靠性得到增加。為此,近年來在煤礦積極推廣,取得明顯的經(jīng)濟效果,滿足安全生產(chǎn)的需要。機械化采煤的優(yōu)點是簡化了采煤工藝,取消了工作面?zhèn)鹘y(tǒng)炮采的繁重的勞動工序,降低了材料消耗,實現(xiàn)高產(chǎn)高效,煤流均衡,瓦斯涌出穩(wěn)定,利于通風(fēng)管理,安全可靠性增加,有利于安排接替和均衡生產(chǎn)。
技術(shù)關(guān)鍵
采煤機工作環(huán)境十分惡劣,在運轉(zhuǎn)時受到來自煤、巖石等巨大的沖擊載荷,還受到煤塵、水霧等其它方面的污染。盡管采煤機在設(shè)計之初已充分考慮了防止水分及其它污染物侵入油液,但在實際工作中,采煤機的油液經(jīng)常遭受污染,導(dǎo)致采煤機的液壓元件和機械零件過早磨損,達不到使用壽命的情況時有發(fā)生。而采煤機如因故障停機,則將造成整個煤礦生產(chǎn)系統(tǒng)的癱瘓。因此,需要建立一套完整的故障診斷系統(tǒng)來準(zhǔn)確描述采煤機的運行狀態(tài),并對故障進行診斷和預(yù)報,以增大采煤機的開機率,提高其可靠性,保證工作面的高效高產(chǎn)。同時在煤機使用過程中還應(yīng)注意以下技術(shù)措施
1、工作面勞動組織
采煤機落煤工作面,每天可以三班出煤。每班的工作內(nèi)容大致相同,配備的工種和人數(shù)也大致相同。與炮采工作面相比,減少了一些工序和工作,人數(shù)相對要少。根據(jù)金虎煤礦煤層厚度和工作面長度,每班工作面配備 15-20 人。
2、故障處理
1)采煤機常見故障
(1)液壓系統(tǒng)故障
采煤機液壓系統(tǒng)是故障率最高的部分。在煤礦井下,工作環(huán)境很差,不宜將液壓系統(tǒng)拆開檢查,拆開易使系統(tǒng)污染。液壓系統(tǒng)是最容易被污染而發(fā)生故障的,如液壓泵出現(xiàn)故障常常是油中浸入了雜質(zhì),引起泵的磨損和泄漏,造成系統(tǒng)流量不足,壓力降低,溫度升高。液壓馬達與泵有相類似的情況。系統(tǒng)的控制閥類受污染會發(fā)生動作失靈、閥受到卡阻、移動不到位,引起系統(tǒng)壓力、流量發(fā)生不正常的變化。還有液壓系統(tǒng)的密封問題引起系統(tǒng)的泄漏和外界雜物的侵入,導(dǎo)致系統(tǒng)發(fā)生故障。
(2)機械系統(tǒng)故障
機械系統(tǒng)故障主要有:聯(lián)接松動,引起載荷分布發(fā)生變化,使某些部件受載惡化,發(fā)生斷裂或損傷;齒輪傳動系統(tǒng)和聯(lián)接處發(fā)生故障,如磨損、疲勞破壞或過載損壞等。這些故障往往都不同程度產(chǎn)生發(fā)熱,引起溫度升高。其它像安裝、制造和使用等方面的原因都會引起機械系統(tǒng)出現(xiàn)故障,或零部件缺陷導(dǎo)致發(fā)生故障等等。
(3)軸承故障
采煤機牽引行走鏈輪負(fù)荷大,載荷不均,其支承軸承很容易發(fā)生磨損或滾動體碎裂等。這種支承軸承的嚴(yán)重?fù)p壞可能會影響到鏈輪軸、鏈輪及與其相嚙合的其它零件,進而導(dǎo)致其它零件的損傷。采煤機搖臂部位各傳動軸承受力很大,由于搖臂頻繁升降,潤滑狀況較差,也極易發(fā)生軸承損傷故障。這些是采煤機在正常工作中經(jīng)常發(fā)生的軸承故障。當(dāng)然引起軸承故障的原因不僅僅是軸承過載,如潤滑系統(tǒng)發(fā)生污染,潤滑不良;軸承安裝不正;載荷較大時與軸承相配合的軸、支承座發(fā)生變形等,均會導(dǎo)致軸承發(fā)生故障。還有設(shè)計、制造等方面的問題和軸承本身的缺陷等,都對軸承的使用和壽命有影響。
(4)故障診斷方法
對采煤機機械故障進行診斷的方法有多種,如振動診斷法、油液分析法、噪聲診斷法、溫度監(jiān)測診斷法等。溫度監(jiān)測診斷法是使用最廣泛的一種監(jiān)測手段,它能正確、快速和靈敏地反映設(shè)備的工況狀態(tài)。如系統(tǒng)中摩擦副零件一旦發(fā)生異常,磨損速率會大大增加,油樣分析與磨損判定還需有一個過程,但溫度確是最直接的反應(yīng)。以定點在線溫度監(jiān)測診斷,可以準(zhǔn)確定位,直觀快速反映監(jiān)測處狀態(tài)。
對于采煤機,選擇溫度檢測作為在線監(jiān)測比較實用。對于機械傳動系統(tǒng),以軸承溫度和傳動箱油溫及油位作為在線連續(xù)監(jiān)測,并記錄溫度的歷史變化,以便分析其變化趨勢。同時輔之以定期的油樣分析,這樣既可以及時發(fā)現(xiàn)故障,又能預(yù)測故障的狀態(tài)和發(fā)展趨勢。
對于采煤機液壓系統(tǒng),可檢測系統(tǒng)各部分的溫度、壓力和流量。按液壓系統(tǒng)各部分的功能,元件的位置分布設(shè)置溫度和壓力的在線監(jiān)測點,這樣可建立診斷故障的溫度監(jiān)測場和壓力監(jiān)測場。有了這樣兩個監(jiān)測場,可以根據(jù)溫度、壓力的場分布查尋故障,快速、準(zhǔn)確地診斷確定液壓系統(tǒng)的故障源,判定故障原因。同時采用油樣分析來定期檢查系統(tǒng)污染情況,以便在還未引起嚴(yán)重故障前,便能采取措施清除污染,保證系統(tǒng)安全、正常地工作。
3、防止輸送機下滑的措施
煤層傾角>12°,必須裝防滑、錨固裝置;防止煤、矸等進入底槽,以減小底鏈運行阻力;工作面調(diào)成偽斜,當(dāng)煤層傾角8~10°時,工作面平與巷成92~93°,使推移輸送機的上移量與下移量相抵。;嚴(yán)格把握移輸送機順序,從工作面下端移輸送機。;推移輸送機時,用支柱頂住機頭,拉緊機尾。煤層>18°時,要設(shè)防滑千斤頂。
4、煤層傾角大于15°時,采煤機必須設(shè)防滑裝置。一般采用帶有離合器的JH-8型回柱絞車改裝成穩(wěn)車,作用機組的防滑裝置,并在上行割煤時由穩(wěn)車鋼絲繩向上帶采煤機纜線,下行割煤時,打開離合器,纜線隨機組下行自動下放。穩(wěn)車鋼絲繩的直徑為12.5mm或15 .5mm。
5、防止跑底、飄刀問題。
底板起伏不平,或者底板浮煤過多,易造成采煤機跑底、飄刀,造成留底煤和啃頂板。在機組開始使用的一段時間內(nèi),經(jīng)常發(fā)生跑底問題,為了解決此類問題,公司組織技術(shù)人員現(xiàn)場跟班,一是要求機道浮煤必須清理干凈,二是采用墊機和近距離用單體支柱壓錨鏈,迫使機組滾筒位置下降,解決了現(xiàn)場存在跑底問題。
6、采煤工作面過斷層的技術(shù)措施。
a)適當(dāng)調(diào)整工作面方向;
b)按斷層性質(zhì)確定采用挑頂和下切或同時采用兩種方法;
c)當(dāng)巖石f<4時,采煤機直接割巖;
d)過斷層時要預(yù)先減小采高;
e)當(dāng)斷層地段需下切或側(cè)斜時,應(yīng)使頂?shù)装逍纬善骄弬?cè)斜變化;
f)在斷層附近采取加強支護等措施。目 錄前 言 1 第一章 項目建設(shè)的意義和必要性 5 第一節(jié) 項目建設(shè)的意義 5 第二節(jié) 項目建設(shè)的必要性 6 第三節(jié) 建設(shè)項目的可行性 8 第二章 技術(shù)來源、工藝特點、技術(shù)關(guān)鍵及對煤礦安全、技術(shù)進步的重要意義和作用 24 第三章 建設(shè)方案、地點、規(guī)模 28 第四章 設(shè)備選型及主要技術(shù)經(jīng)濟指標(biāo) 29 第五章 外部配套條件落實情況及原材料供應(yīng) 31 第一節(jié) 外部配套條件落實情況 31 第二節(jié) 煤炭運銷和經(jīng)濟效益情況 31 第六章 環(huán)境保護、安全生產(chǎn)、生產(chǎn)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn) 32 第一節(jié) 環(huán)境保護 32 第二節(jié) 安全生產(chǎn) 32 第三節(jié) 采面生產(chǎn)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn) 36 第七章 建設(shè)工期和進度安排 39 第八章 組織機構(gòu)及項目實施管理 40 第九章 項目承擔(dān)單位及協(xié)作單位慨況 41 第十章 技術(shù)經(jīng)濟分析與評價 43 第一節(jié) 投資估算及資金籌措 43 第二節(jié) 技術(shù)經(jīng)濟指標(biāo) 43 第十一章 項目財務(wù)分析與評價 45 第十二章 項目風(fēng)險分析 46 第十三章 社會綜合效益分析 47 附件:1、貴州省工商行政管理局2008年1月頒發(fā)的營業(yè)執(zhí)照; 2、貴州省遵義縣國家稅務(wù)局頒發(fā)的稅務(wù)登記證; 3、貴州省煤炭工業(yè)管理局2002年3月頒發(fā)的煤炭生產(chǎn)許可證; 4、貴州省煤礦安全監(jiān)察局2010年3月頒發(fā)的安全生產(chǎn)許可證; 5、貴州省國土資源廳2008年12月頒發(fā)的采礦許可證; 6、貴州省煤炭管理局2007年7月頒發(fā)的礦長資格證;(過期) 7、2009年12月30日資產(chǎn)負(fù)債表; 8、2009年12月30日損益表; 9、貴州省能源局文件,黔能源發(fā)[2009]306號,關(guān)于遵義市煤炭管理局《關(guān)于呈報2009年度煤礦瓦斯等級鑒定結(jié)果的報告》的批復(fù); 10、貴州省煤炭管理局文件,黔煤生產(chǎn)字[2008]342號,關(guān)于遵義市煤炭局《關(guān)于請求對〈貴州省遵義縣金虎煤礦煤與瓦斯突出危險性鑒定報告〉審查的報告》的批復(fù)。前 言按照國家煤礦安監(jiān)局辦公室關(guān)于征求《關(guān)于推進小型煤礦機械化的指導(dǎo)意見》修改意見的通知煤安監(jiān)司函辦〔2010〕3號,推動小型煤礦加快技術(shù)改造步伐,提高機械化水平,提升安全保障能力,實現(xiàn)小型煤礦安全生產(chǎn)狀況不斷好轉(zhuǎn)。小型煤礦采用先進適用的新技術(shù)、新工藝和新裝備,大力推進機械化改造,淘汰落后生產(chǎn)方式,提升辦礦規(guī)模,提高技術(shù)裝備水平,減人提效,走規(guī)模化、現(xiàn)代化發(fā)展之路,有效防范和堅決遏制重特大事故,為經(jīng)濟發(fā)展方式轉(zhuǎn)變提供強有力的安全生產(chǎn)保障。按照國家煤礦安監(jiān)局辦公室關(guān)于征求《關(guān)于推進小型煤礦機械化的指導(dǎo)意見》修改意見的通知煤安監(jiān)司函辦〔2010〕3號文件要求的工作目標(biāo),到2012年底,全國小型煤礦機械化程度達到40%以上;回采工作面機械化程度達到45%以上,掘進裝載機械化程度達到70%以上。煤層厚度≥0.8米的水平、近水平、傾斜煤層,地質(zhì)條件簡單到中等復(fù)雜的煤層實現(xiàn)機械化開采;鼓勵具備能力的煤礦企業(yè)在地質(zhì)條件復(fù)雜、急傾斜煤層等困難條件下,積極采用新技術(shù)、新工藝,推進機械化開采。隨著采礦業(yè)的不斷發(fā)展以及采礦規(guī)模的不斷擴大,經(jīng)常出現(xiàn)頂板、爆破等事故,迫使人們不得不重視和研究落煤工藝問題。建國以來,特別是進入21世紀(jì)以來,隨著采煤方法和落煤工藝技術(shù)的深入發(fā)展,新技術(shù)、新材料、新工藝、新設(shè)備的不斷使用,礦井支護技術(shù)取得了令人矚目的成就,技術(shù)面貌發(fā)生了巨大的變化,獲得了良好的技術(shù)經(jīng)濟效果。但是隨著國家經(jīng)濟的發(fā)展以及對煤炭資源需求的增大,煤礦開采及建設(shè)速度的加快,也暴露出部分煤礦業(yè)主只追求經(jīng)濟效益而忽視安全投入和技術(shù)投入的不足,從而帶來了一系列安全事故。放炮落煤在較短時間內(nèi)釋放大量瓦斯形成瓦斯積聚,產(chǎn)生大量粉塵,振動波揚起落塵,給瓦斯、煤塵爆炸創(chuàng)造了條件;放炮高溫火源點燃瓦斯、煤塵引起瓦斯、煤塵燃燒、爆炸;同時,產(chǎn)生大量氮氧化合物和其它有毒有害氣體,造成人員窒息;放炮使圍巖和煤體結(jié)構(gòu)被破壞變松動、破碎,容易發(fā)生冒頂、片幫事故;放炮崩人事故時有發(fā)生。在歷年煤礦事故統(tǒng)計分析中,瓦斯爆炸事故最多,約占40%以上。在2009年上半年的全國事故統(tǒng)計中,我國煤礦可查事故共110起,死亡、失蹤人員864人。放炮引起的安全事故占有很大的比例,如2009年4月12日11時59分, 四川宜賓市珙縣馬鞍山煤礦(私營有證煤礦)+400水平2221采煤工作面下煤眼掘進放炮時發(fā)生局部瓦斯爆炸事故,當(dāng)時井下有8人作業(yè),造成3人死亡,5人受傷。2009年4月17日16時30分接到報告,湖南郴州市永興縣樟樹鄉(xiāng)大嶺煤礦炸藥爆炸事故,造成19人死亡,1人下落不明,2009年5月16日2時15分, 山西大同礦務(wù)局麻家梁煤礦主立井工程(基建礦井)由中國中煤能源集團所屬的中煤第一建設(shè)公司10處麻家梁項目部負(fù)責(zé)施工,施工至380米時發(fā)生炮煙窒息事故,現(xiàn)場有17人,送醫(yī)院后,11人搶救無效死亡,4人重傷,2人輕傷。占事故死亡人數(shù)的3.9%,放炮引起的安全事故仍是煤礦安全生產(chǎn)的主要隱患。表一: 2009年1-6月煤礦事故類別圖表
貴州省遵義縣煤炭資源豐富。隨著國家的產(chǎn)業(yè)政策、資源保護和環(huán)保政策的日益完善以及西部大開發(fā)的戰(zhàn)略實施,全縣現(xiàn)有煤炭供需形式正在轉(zhuǎn)變,省內(nèi)外煤炭需求量也不斷加大,市場較為廣闊。本縣煤礦建設(shè)發(fā)展較快,但是許多煤礦的采煤方法、回采工藝和支護的技術(shù)含量低,其采面多采用放炮落煤為主,爆破傷人事故時有發(fā)生。因此迫切需要進行井巷、采面落煤工藝的改革,積極創(chuàng)造條件推廣煤礦采煤新技術(shù),創(chuàng)造安全工作環(huán)境,以杜絕頂板事故的發(fā)生。受遵義縣山盆鎮(zhèn)金虎煤礦的委托,我公司于2010年5月承擔(dān)了山盆鎮(zhèn)金虎煤礦回采工作面落煤工藝的可行性研究工作。遵義縣山盆鎮(zhèn)金虎煤礦位于貴州省北部,遵義市以北,隸屬遵義市遵義縣三盆鎮(zhèn)管轄,距遵義縣城69km,直線距離約40km,距遵義火電廠87km,距遵義縣鴨溪火電廠87km,直線距離約35km。黔渝鐵路、黔渝高等級公路從礦區(qū)東部約29km處經(jīng)過,高坪至山盆柏油公路穿過礦區(qū)北東部,礦區(qū)內(nèi)有相通,交通十分方便。礦井年設(shè)計生產(chǎn)能力9萬t,設(shè)計可采煤層1層(為13煤層),煤層厚度0.96-1.63m,平均1.34m。煤層傾角6-15°,為緩傾斜煤層,煤種為無煙煤。礦井煤炭保有儲量98萬t,可采儲量61.6萬t,服務(wù)年限約5.2年。山盆鎮(zhèn)煤礦主采13煤層,系緩傾斜薄及中厚煤層,根據(jù)開采設(shè)計,回采工作面布置在13煤層,采用走向長壁工作面后退式采煤法,單體液壓支柱支護,放炮落煤,回采落煤工藝較為落后,安全狀況不好,迫切需要改變回采落煤工藝。選用先進、適用的技術(shù)和裝備,確保通過機械化改造,改變落后的生產(chǎn)方式,提升礦井規(guī)模、減人提效,提高煤礦安全生產(chǎn)水平和保障能力是該礦技術(shù)改革的迫切要求。采煤機落煤工藝是上世紀(jì)以來采用的一種落煤方式,適應(yīng)緩傾斜煤層的開采條件,取得了顯著成效,并在我國煤炭開采行業(yè)中廣泛推行。采煤機由電力部、截割部 、牽引部等構(gòu)成,通過截割部的截齒割煤體,實現(xiàn)采煤工作面落煤,由刮板運輸機將煤炭運出工作面。這種采煤方法簡化了打眼放炮落煤采煤工藝,取消了工作面打眼放炮等繁重的勞動工序,同時實現(xiàn)工作面均勻落煤,可實現(xiàn)三班連續(xù)采煤,大大提高了礦的原煤生產(chǎn)量,安全系數(shù)也得以增強;同時,減少了爆破環(huán)節(jié),工作比較安全,降低了材料消耗,安全可靠性得到增加。通過認(rèn)真分析業(yè)主提供的地質(zhì)資料和收集的生產(chǎn)技術(shù)信息,認(rèn)為在金虎煤礦回采工作面中采用采煤機落煤采煤方法,能夠取得良好的技術(shù)經(jīng)濟效果和安全效益,其概算投資為292.3萬元。 第一章 項目建設(shè)的意義和必要性第一節(jié) 項目建設(shè)的意義 貴州以“江南煤?!敝Q,全省煤炭資源遠景儲量2410億噸,保有儲量為498億噸,是江南12個省區(qū)的總和,居全國第5位,具有儲量大、煤種全、埋藏淺、分布聚、組合好的特點,煤層中還蘊藏有豐富的可供開發(fā)煤層氣。貴州磷、煤、鋁等礦產(chǎn)資源豐富,以電力為依托發(fā)展優(yōu)勢原材料產(chǎn)業(yè)具有得天獨厚的優(yōu)勢。然而,隨著新建火電機組大量投產(chǎn),貴州煤炭產(chǎn)量的增長并未使省內(nèi)電煤供應(yīng)緊張局面得到緩解。大量電廠要么停機待料,要么把摻雜了大量矸石、粉煤灰甚至泥土等的電煤,也一古腦吞下去。去年電煤供應(yīng)最緊張時,全省火力發(fā)電停機和減出力機組甚至超過200萬千瓦,其中貴州金元集團公司因缺煤全年少發(fā)電達47.3億千瓦時。據(jù)貴州省經(jīng)貿(mào)委提供的消息,今年貴州省電煤需求量約4500萬噸。在全省煤炭產(chǎn)需銜接會上,有關(guān)部門對省內(nèi)電廠發(fā)電5500小時(機組設(shè)計利用小時數(shù))以內(nèi)的電煤需求量3597萬噸已下達了指導(dǎo)計劃。此外,5500利用小時外的800多萬噸發(fā)電用煤基本沒有落實。預(yù)測貴州省煤炭消費情況見表1-1-1。 根據(jù)2008年《遵義市礦產(chǎn)資源總體規(guī)劃》,隨著電力發(fā)展的需要,自2004年起至2010年止,鴨溪電廠六臺(6×30MW)機組陸續(xù)建成,年需用煤600萬噸,以及冶金、建材等主要工業(yè)部門和人民生活與其它用煤為300萬噸/年,因此2010年,全縣用煤量為900萬噸/年。依據(jù)遵義縣煤炭生產(chǎn)安排,到2010年底全縣生產(chǎn)原煤僅為645萬噸。2007年之前,由于對原煤礦山進行技改(30個),新建礦山18個,實際產(chǎn)量很少,自2008年開始,供煤逐年增長。為保證鴨溪電廠正常運轉(zhuǎn),不足之處由仁懷供給,預(yù)計自2005年起每年由50萬噸逐漸增至200萬噸。2010年后,為保證遵義年產(chǎn)80萬噸氧化鋁廠用電需要,計劃建立28MW自備電廠,需煤100萬噸/年,2010年前測算的用煤量900萬噸,到2015年全縣用煤量為1000萬噸。根據(jù)安排,這期間共擬建新礦山21個,新增原煤產(chǎn)量165萬噸,使全縣原煤生產(chǎn)能力達810萬噸,仍不能滿足用煤之需。按塊煤率40%計算,在810萬噸原煤中,粉煤為486萬噸,全部供電廠使用,尚差約200萬噸,為保證電廠正常運轉(zhuǎn),自2007年起,每年需從仁懷縣補給粉煤200萬噸。
與此同時,貴州省地方中小型煤礦仍在大量使用放炮落煤的生產(chǎn)工藝,嚴(yán)重制約了中小型煤礦的發(fā)展,安全狀況不理想。我國煤礦自上世紀(jì)八十年代在傾斜煤層開采中極積推廣應(yīng)用采煤機落煤,單體液壓支柱支護工作面,實現(xiàn)高檔普采工作面,取得了突破性的進展。
貴州省遵義縣煤炭資源豐富。隨著國家的產(chǎn)業(yè)政策、資源保護和環(huán)保政策的日益嚴(yán)格以及西部大開發(fā)的戰(zhàn)略實施,全縣現(xiàn)有煤炭供需形式正在好轉(zhuǎn),省內(nèi)外煤炭需求量也不斷加大,市場較為廣闊。但是,煤礦設(shè)計生產(chǎn)能力較小,回采工藝和回采工作面支護含量較低,制約了煤礦的發(fā)展。多年來,全省煤礦發(fā)生的事故中,放炮事故時有發(fā)生。落煤方法存在著較多的隱患。因此迫切需要進行落煤工藝改革。
項目建設(shè)的必要性
遵義縣山盆鎮(zhèn)金虎煤礦位于貴州省遵義縣山盆鎮(zhèn),行政區(qū)屬遵義縣山盆鎮(zhèn)管轄。距遵義縣城69km,直線距離約40km,距遵義火電廠87km,距遵義縣鴨溪火電廠87km,直線距離約35km,黔渝鐵路、黔渝高等級公路從礦區(qū)東部約29km處經(jīng)過,高坪至山盆柏油公路穿過礦區(qū)北東部,礦區(qū)內(nèi)有相通,交通十分方便。礦井內(nèi)13煤層,系緩傾斜薄及中厚煤層,煤種均為無煙煤,礦井煤炭保有儲量98萬t,可采儲量61.6萬t。現(xiàn)設(shè)計生產(chǎn)能力為9萬t/a,礦井爆破落煤工藝落后,采煤方法采用走向長壁后退式采煤法,單體液壓支柱支護,安全狀況不佳,嚴(yán)重制約礦井生產(chǎn)能力的提高和安全生產(chǎn),迫切需要進行回采工藝和的改革。
落煤工藝改革的必要性
落煤工藝的需要
系緩傾斜煤層采用走向長壁后退式采煤法,單體液壓支柱支護工作面,打眼放炮工作中繁重的勞動工序,放炮撤人站崗,炮煙污染工作環(huán)境,放炮崩倒支柱造成冒頂、片幫事故等,占用了工作和生產(chǎn)時間,嚴(yán)重制約礦井生產(chǎn)能力,影響安全生產(chǎn)。
根據(jù)金虎煤礦各巷道布置的層位及圍巖的穩(wěn)定狀況,礦井應(yīng)合理選擇落煤工藝,利用合理的采煤工藝,選用合理的采煤設(shè)備。礦井回采工作面設(shè)計采用走向長壁后退式采煤法,放炮落煤,單體液壓支柱支護。使用放炮落煤,消耗火工品量大,成本高,管理困難,勞動工序繁重,影響環(huán)境,又造成安全隱患。隨著礦井生產(chǎn)能力的提高,影響范圍增加,制約了礦井產(chǎn)量,安全工作也將受到制約與威脅。
安全生產(chǎn)的需要
采用放炮落煤的落煤工藝,勞動強度大,影響工作時間長,放炮產(chǎn)生煙霧,影響工人身體健康,管理難度大,常發(fā)生冒頂、片幫、崩人、點燃瓦斯煤塵等事故。采煤機落煤避免了放炮落煤帶來的事故。而放炮落煤受工序的限制,生產(chǎn)能力低下,存在著在較短時間內(nèi)釋放大量瓦斯形成瓦斯積聚,產(chǎn)生大量粉塵,振動波揚起落塵,給瓦斯、煤塵爆炸創(chuàng)造了條件;放炮高溫火源點燃瓦斯、煤塵引起瓦斯、煤塵燃燒、爆炸;同時,產(chǎn)生大量氮氧化合物和其它有毒有害氣體,造成人員窒息;放炮使圍巖和煤體結(jié)構(gòu)被破壞變松動、破碎,容易發(fā)生冒頂、片幫事故;放炮崩人事故等安全安全隱患,因此,爆破作業(yè)傷亡事故常有發(fā)生。2009年上半年全國煤礦各類事故中,有可查的放炮事故發(fā)生次數(shù)所占一定的比例,約為3.9%。放炮仍是煤礦安全生產(chǎn)的重要隱患。由于煤層薄,炮采時炸藥、電管用量較大(萬噸耗分別為13646Kg/萬t、23548發(fā)/萬t),對頂板震動較大,加之推進速度緩慢,造成工作面頂板破碎,頂板管理難度增大,頂板事故相應(yīng)增加。
采煤機落煤,單體液壓支柱支護工作面,刮板運輸機運輸,構(gòu)成高檔普采工作面。采煤機騎在刮板運輸機上,依靠采煤機上的牽引裝置帶動采煤機在工作面上運行,通過采煤機上的滾筒旋轉(zhuǎn),滾筒上的截齒截割煤割煤體實現(xiàn)落煤,滾筒下的裝煤板將落煤裝入刮板運輸機實現(xiàn)自動裝煤,搖臂可升降滾筒高度,適應(yīng)煤層的厚度變化。煤割煤后隨即掛梁打柱,實現(xiàn)及時支護。這種采煤方法和支護方式簡化了采煤工藝,避免了工作面打眼放炮、攉煤、扶柱等繁重的勞動工序,降低了火工品材料消耗,安全可靠性得到增加。為此,近年來在煤礦積極推廣,取得明顯的經(jīng)濟效果,滿足安全生產(chǎn)的需要。
環(huán)境保護的需要
根據(jù)煤礦統(tǒng)計,采用爆破作業(yè),煤礦每生產(chǎn)1萬t煤炭將約消耗1.3萬kg炸藥,2.3萬發(fā)雷管,以產(chǎn)生的氮氧化合物和其它有毒有害氣體為消耗炸藥量的25倍量計算,煤礦每生產(chǎn)1萬t煤炭將產(chǎn)生32.5萬kg氮氧化合物和其它有毒有害氣體,說明炸藥消耗對大氣產(chǎn)生嚴(yán)重的污染,對大氣環(huán)境嚴(yán)重破壞,導(dǎo)致大氣、降雨、土壤酸性加劇,環(huán)境問題更趨于惡化。而且隨著國家對環(huán)境保護力度在不斷加大,客觀上要求進行落煤方式改革。
建設(shè)項目的可行性
礦井地理位置
遵義縣山盆鎮(zhèn)煤礦位于貴州省遵義縣山盆鎮(zhèn),行政區(qū)屬遵義縣山盆鎮(zhèn)管轄。距遵義縣城69km,直線距離約40km,距遵義火電廠87km,距遵義縣鴨溪火電廠87km,直線距離約35km,交通十分方便。(見交通位置示意圖1-3-1)
一、地形地貌及氣候
礦區(qū)地勢南西高北東低,海拔標(biāo)高一般1000-1200m,最高點位于關(guān)口以東山頂,海拔1315.0m,最低點位于北東角礦界1拐點,海拔770.0m,相對高差545.0m。礦區(qū)總體上屬中低山地貌,區(qū)域夜郎組、茅草鋪組地層覆蓋范圍廣,沖溝、洼地、峰叢、溶斗、溶洞等地貌較發(fā)肓,夜郎組、茅鋪組地層在逆向坡地帶易形成陡崖、陡坡,含煤地層經(jīng)多次風(fēng)化剝蝕形成低凹或緩坡地形。礦區(qū)東邊界外約100-500m的混支河,河水自南東-北西流向,其流量一般約30m3/s,區(qū)內(nèi)無山塘、水庫、河流存在,僅有幾條季節(jié)性沖溝,多沿地層走向分布,溝水主要由大氣降水補給,枯水季節(jié)基本無水,雨季隨降水量的變化而變化。因此在開采淺部煤炭時,應(yīng)加強頂板管理,以防地表水的潰入。煤礦所在區(qū)域?qū)賮啛釒嘏瘽駶櫄夂騾^(qū),據(jù)遵義縣氣象局最近10年氣象資料,平均氣溫14.6-16℃,日極端最高氣溫36℃,日極端最低氣溫-1℃,年平均降雨量900-1100mm,雨季多集中在5-9月,枯季在12月至次年3月,年平均相對濕度78%,年平均日照時數(shù)1000-1100小時,全年無霜期250-280天。災(zāi)害性天氣主要有春旱、夏旱、夏暴雨、倒春寒、冰雹、凝凍等。二、地質(zhì)構(gòu)造及煤層特征
1、地層
礦區(qū)出露最老地層為二疊系中統(tǒng)茅口組(P2m),最新地層為第四系(Q),由老到新依次敘述于下:(1)二疊系礦區(qū)二疊系地層出露不全,僅出露有二疊系中統(tǒng)(P2)及上統(tǒng)(P3)。 A、中統(tǒng)(P2)礦區(qū)二疊系中統(tǒng)(P2)出露不全,僅出露二疊系中統(tǒng)茅口組(P2m)。茅口組(P2m):灰、深灰色,中-厚層狀灰?guī)r、燧石灰?guī)r,頂部為灰色中厚層狀灰?guī)r,具縫合線構(gòu)造。產(chǎn)蜓:Verbeekina sp. Sphaerulina sp.、珊瑚及腕足類等動物化石。礦區(qū)東部及南部僅有部分出露。組厚約260m。與下伏地層呈整合接觸。 B、上統(tǒng)(P3)區(qū)內(nèi)二疊系上統(tǒng)出露地層為龍?zhí)督M(P3I)、長興組(P3C),依次敘述于下: a、龍?zhí)督M(P3l)灰、淺灰、深灰、灰黑色,薄層狀粉砂巖、泥質(zhì)粉砂巖、粉砂質(zhì)泥巖、炭質(zhì)泥巖,塊狀泥巖,中厚層狀細(xì)砂巖,夾來巖;含煤10-13層,全區(qū)可采煤層1層,零星可采煤層2層;產(chǎn)大羽羊齒、束羊齒、櫛羊齒等植物化石及腕足類動物化石。本組厚85-105m,平均厚94.72m。與下伏地層茅口組(P2m)呈假整合接觸。 b長興組(P3c)灰、深灰色中-厚層狀灰?guī)r,夾燧石灰?guī)r,燧石呈團塊狀、結(jié)核狀、透鏡狀或條帶狀,硬度大,夾炭質(zhì)泥巖條帶,產(chǎn)腕足類動物化石。本組厚62-76m,平均65m。與下伏地層龍?zhí)督M(P3l)呈整合接觸。 C、三疊系三疊系在區(qū)內(nèi)出露不全,僅出露三疊系下統(tǒng)夜郎組(T1y),下統(tǒng)茅草鋪組(T1m)、中統(tǒng)松子坎組(T2s)及獅子山組(T2sh)、上統(tǒng)二橋組(T3e)出露于區(qū)外。夜郎組(T1y):灰綠、灰紫色,薄層狀,粉砂質(zhì)泥巖、泥質(zhì)粉砂巖、粉砂巖,中厚層狀細(xì)砂巖,淺灰色薄層狀泥質(zhì)灰?guī)r,灰色中厚層狀灰?guī)r。本組厚約555m。與下伏地層呈整合接觸。根據(jù)巖性由下至上可分三段: ①沙堡灣段(T1y1):灰綠、灰、淺灰色、深灰色塊狀泥巖、鈣質(zhì)泥巖,薄層狀粉砂質(zhì)泥巖、泥質(zhì)粉砂巖、粉砂巖,夾薄層狀泥質(zhì)灰?guī)r、中厚層狀含泥灰?guī)r,底部常為1-2層灰綠色蒙脫石泥巖薄層,產(chǎn)王氏克氏蛤Claraia wangi (patte)等瓣腮類動物化石。本段厚8-12m,平均10m。 ②玉龍山段(T1y2):灰、淺灰色、深灰色,薄~中厚層狀含泥灰?guī)r、灰?guī)r夾泥質(zhì)灰?guī)r薄層,近頂部為一層鮞?;?guī)r。本段厚165-270m,平均215m。 ③九級灘段(T1y3):灰、灰紫、紫灰、紫紅、灰黃色粉砂質(zhì)泥巖、泥質(zhì)粉砂巖,塊狀泥巖夾粉砂巖薄層,中部夾灰?guī)r、含泥灰?guī)r,上部夾泥質(zhì)灰?guī)r,產(chǎn)王氏克氏蛤Claraia wangi (patte)等瓣鰓類動物化石。本段厚平均約330m。按巖性分為三亞段:第一亞段(T1y3-1)灰、灰紫、紫灰夾灰黃色薄層狀粉砂質(zhì)泥巖、泥質(zhì)粉砂巖、粉砂巖,下部夾生物屑灰?guī)r透鏡體。產(chǎn)瓣鰓類動物化石。厚215-240m。第二亞段(T1y3-2)灰、淺灰色中厚層狀夾厚層狀灰?guī)r,偶夾鈣質(zhì)泥巖及含泥灰?guī)r薄層,局部頂部為鮞?;?guī)r。厚30-50m。出露于礦區(qū)外。第三亞段(T1y3-3)紫灰、灰紫色夾灰綠色、紫紅色薄層狀粉砂質(zhì)泥巖、泥質(zhì)粉砂巖,塊狀鈣質(zhì)泥巖、泥巖,偶夾含泥灰?guī)r。厚40-60m。茅草鋪組(T1m):灰色中厚層狀夾厚層狀灰?guī)r,底部為泥質(zhì)灰?guī)r。僅礦區(qū)南西部有茅草鋪組一段(T1m1)出露,出露厚50m左右。(3)第四系(Q)分布于P3l地層上部、中部低洼處。為灰、深灰、褐灰、黃灰色粉質(zhì)土、砂質(zhì)土、礫石等,厚約0-6m。與下伏地層呈不整合接觸。礦區(qū)內(nèi)含煤地層為二疊系上統(tǒng)龍?zhí)督M(P3l),為粉砂質(zhì)泥巖、泥質(zhì)粉砂巖、粉砂巖、細(xì)砂巖、泥巖及煤層組成,全組厚85-105m,平均厚94.72m。2、地質(zhì)構(gòu)造
礦區(qū)位于揚子準(zhǔn)地臺區(qū)川滇黔盆地黔北斷拱山盆向斜東翼南段,區(qū)內(nèi)地層主要呈北西~南東走向,傾向南西,傾角6-15°.一般8-12°。目前未發(fā)現(xiàn)斷層和褶曲。3、煤層特征
含煤巖系的含煤性礦區(qū)內(nèi)含煤地層含煤10-13層,煤層總厚平均6.52m,含煤系數(shù)6.88%。但僅含一層可采煤層,編號為13煤層,其余多不可采。主采煤層特征如下: 13煤層:位于龍?zhí)督M(P3l)下部,距龍?zhí)督M(P31)底界23m左右,厚0.96-1.63m,平均1.34m,結(jié)構(gòu)較簡單,局部含0.07-0.13m炭質(zhì)泥巖夾矸。厚度較穩(wěn)定,為全區(qū)可采煤層。偽頂為0.3m左右深灰色泥質(zhì)粉砂巖,含黃鐵礦細(xì)晶,直接頂板為1.60-3.30m的灰色、深灰色薄層狀粉砂巖,水平層理發(fā)育,含較多炭化植物碎片。煤層平均傾角6-15°,屬緩傾斜薄及中厚煤層。主采煤層特征表1-3-1。1、煤質(zhì)及煤種
1)煤質(zhì)物理特征 13煤層顏色為黑、灰黑色,似金屬光澤、油脂光澤,結(jié)構(gòu)為中條帶夾寬條帶狀,層狀構(gòu)造,斷口為階梯狀為主,參差狀、棱角狀次之,外生裂隙發(fā)育,裂隙面常被黃鐵礦薄膜或方解石充填,脆度小,硬度較大。容重為1.42t/m3。宏觀煤巖特征:13煤層由光亮型、半亮型煤組成,半暗型及暗淡型煤較少。顯微組分:有機組分82.4%,粘土礦石9.8%,石英1.6%,黃鐵礦2.0%,方解石1.3%;鏡質(zhì)組為80.60%,半鏡質(zhì)組1.6%,惰性組17.80%。 2)工業(yè)性質(zhì)根據(jù)《貴族省遵義縣山盆鎮(zhèn)金虎煤資源儲量核實報告》資料,煤層的工業(yè)分析見煤質(zhì)特征表1-3-2 表1-3-2 可采煤層煤質(zhì)特征表一、落煤方式改革可行性分析
1、技術(shù)分析
金虎煤礦現(xiàn)采掘活動集中于13煤層,該煤層位于龍?zhí)督M(P3l)下部,偽頂為薄層狀泥質(zhì)粉砂巖,厚0.2m,直接頂板為薄層狀粉砂質(zhì)泥巖,厚1.10-2.00m,間接頂為薄層狀粉砂巖,層理發(fā)育較為平整,局部裂隙較發(fā)育,平均厚2m;偽底為泥巖,厚0.1-0.5m左右,直接底為薄層狀粉砂巖,層理發(fā)育,平整性脆,裂隙較發(fā)育,平均厚5m左右。目前,金虎煤礦設(shè)計采用走向長壁后退式采煤法,放炮落煤,單體液壓支柱支護。該種采煤法和支護方式在緩傾斜煤層中的廣泛使用,對煤層厚度(2m以下)、煤層傾角(45°以下)、地質(zhì)構(gòu)造(斷層、褶曲)變化的適應(yīng)性強。但該種落煤方法采煤工藝復(fù)雜、落煤和管理工作繁重,安全條件差;同時工作面火工品耗量大,因此該種采煤法和支護方式應(yīng)進行改革。普采工作面是采用采煤機(破)落煤,采煤機自動裝煤的一種采煤工藝,減少了打眼放炮、攉煤、扶柱等繁重的勞動工序,大大減輕了工人的勞動強度,提高勞動生產(chǎn)效率,提高產(chǎn)量,減少了火工品等材料消耗,減少了放炮落煤帶來的冒頂、片幫、崩人、點燃瓦斯煤塵、人員窒息等安全隱患,創(chuàng)造良好的經(jīng)濟效益和社會效益。高檔普采工作面和普通的炮采工作面在工序中,除破煤和裝煤工藝不同,其余工序:運煤、支護、采空區(qū)處理等,兩種采煤方法基本相同。高檔普采工作面由采煤機,可彎曲鏈板輸送機,液壓支柱和金屬頂梁構(gòu)成,可使前三工序機械化。由于有液壓支柱,因此頂板維護狀況良好,支護和控頂雖為手工操作,但勞動強度大為減輕,功率亦較大,年產(chǎn)量可達20~30萬t。金虎煤礦13煤層:位于龍?zhí)督M(P3l)下部,距龍?zhí)督M(P31)底界23m左右,厚0.96-1.63m,平均1.34m,結(jié)構(gòu)較簡單,局部含0.07-0.13m炭質(zhì)泥巖夾矸。厚度較穩(wěn)定,為全區(qū)可采煤層。偽頂為0.3m左右深灰色泥質(zhì)粉砂巖,含黃鐵礦細(xì)晶,直接頂板為1.60-3.30m的灰色、深灰色薄層狀粉砂巖,水平層理發(fā)育,含較多炭化植物碎片。13煤層顏色為黑、灰黑色,似金屬光澤、油脂光澤,結(jié)構(gòu)為中條帶夾寬條帶狀,層狀構(gòu)造,斷口為階梯狀為主,參差狀、棱角狀次之,外生裂隙發(fā)育,裂隙面常被黃鐵礦薄膜或方解石充填,脆度小,硬度較大。容重為1.42t/m3。科總院上海分院研制的MG300-BW滾筒式采煤機綜合了國內(nèi)外薄煤層采煤機使用經(jīng)驗,針對我國具體國情而設(shè)計的新型大功率薄煤層采煤機。該機設(shè)計新穎、結(jié)構(gòu)先進,在薄煤層領(lǐng)導(dǎo)處于領(lǐng)先水平。該采煤機適用于薄煤層工作面,機型結(jié)構(gòu)設(shè)計新穎。采用多臺電機橫向布置,無鏈液壓牽引,無底托架設(shè)計,液壓傳動箱和行走部為一整體機殼,整機強度高,結(jié)構(gòu)緊湊,事故率低,適應(yīng)性強,三臺電機各自運行,生產(chǎn)效率高,裝機功率大,適合我國具體國情設(shè)計的大功率新型薄煤層采煤機。高檔普采工作面布置圖下圖:1-3-1 由于采煤機采用機械落煤,減少了放炮環(huán)節(jié),取消了工作面打眼放炮、站崗、攉煤等繁重的勞動工序,減少了爆破材料消耗,落煤均勻,避免了瓦斯涌出不均衡而造成的瓦斯積集,減少炮煙污染工作環(huán)境,有利于安排接替和均衡生產(chǎn);同時,使采煤工藝簡單化,增加了回采工作面的產(chǎn)量和作業(yè)的安全可靠性。根據(jù)金虎煤礦煤層賦存特征及煤層頂?shù)装鍘r性,設(shè)計回采工作面采用采煤機落煤進行采煤。采煤機落煤采煤法在山盆鎮(zhèn)金虎煤礦回采工作面的設(shè)計應(yīng)用如下: 1、 采煤機組成和結(jié)構(gòu)雙滾筒采煤機主要由左、右牽引部、截割部、行走箱、左右牽引活接、左右搖臂活接、底拖架及電控部組成。 1、 采煤工藝采煤工作包括五個部分工序:破煤、裝煤、運輸、支護、控頂。 (1)破煤 普采工作面的破煤工序由采煤機完成。采煤機騎在輸送機上,由輸送機機槽支承和導(dǎo)向,煤機靠采煤機上的牽引裝置帶動采煤機在工作面上運行,安裝在煤機滾筒上的截齒截割煤割煤體實現(xiàn)落煤,煤機滾筒割煤塵源的自動跟蹤噴霧降塵,移溜器將刮板運輸機推進至煤壁。采煤機的工作方式 A、滾筒位置:一端或兩端 B、旋轉(zhuǎn)方向:左右工作面、左右螺旋、左面右旋、右面左旋技術(shù)來源、工藝特點、技術(shù)關(guān)鍵及對煤礦安全、技術(shù)進步的重要意義和作用
技術(shù)來源
采煤機落煤的采煤法是上世紀(jì)八十年代以來世界各主要采煤國家,為適應(yīng)高產(chǎn)高效綜采工作面發(fā)展和實現(xiàn)礦井集中化生產(chǎn)的需要,積極采用新技術(shù),不斷加速更新和改進滾筒采煤機的技術(shù)性能和結(jié)構(gòu),相繼研制出一批高性能、高可靠性的采煤機。八十年代后期,借助中國和波蘭科技使用的機遇,瞄準(zhǔn)電牽引采煤機的發(fā)展方向,科總院上海分院首先在國內(nèi)進行交流電牽引采煤機的攻關(guān)研制,經(jīng)過多年的努力,終于取得成功。這是一臺薄煤層強力爬底板交流電牽引采煤機,也是在國際上首次將交流調(diào)速技術(shù)應(yīng)用于爬底板采煤機,它的開發(fā)研制成功為我國開發(fā)交流電牽引采煤機積累了經(jīng)驗。交流電牽引調(diào)速裝置,為采煤機的液壓牽引調(diào)速技術(shù)的更新?lián)Q代開辟了一條新的途徑。國內(nèi)裝機功率最大的MG400/920-WD型交流電牽引采煤機,1997年12月開始在晉城局鳳凰山礦進行了井下工業(yè)性試驗,三個月試驗考核,累計出煤量522432噸,最高日產(chǎn)量達9292噸,取得了較好的效果。2005年初步掌握了大功率大采高采煤機技術(shù)和機電一體化技術(shù)。2001年大傾角電牽引采煤機和2002年短臂電牽引采煤機標(biāo)志著我國采煤機總體設(shè)計技術(shù)大達到或接近國際先進水平。隨著技術(shù)的發(fā)展和對采煤機的研究,電牽引采煤機裝機功率達到1020kW,截割功率2×450kW,牽引功率2×50kW,牽引力700kN,滾筒截深可達1000mm,采高1000~4600mm。機械化采煤的優(yōu)點是簡化了采煤工藝,取消了工作面?zhèn)鹘y(tǒng)炮采的繁重的勞動工序,降低了材料消耗,實現(xiàn)高產(chǎn)高效,安全可靠性增加。
按照國家煤礦安監(jiān)局辦公室關(guān)于征求《關(guān)于推進小型煤礦機械化的指導(dǎo)意見》修改意見的通知煤安監(jiān)司函辦〔2010〕3號,推動小型煤礦加快技術(shù)改造步伐,提高機械化水平,提升安全保障能力,實現(xiàn)小型煤礦安全生產(chǎn)狀況不斷好轉(zhuǎn)。小型煤礦采用先進適用的新技術(shù)、新工藝和新裝備,大力推進機械化改造,淘汰落后生產(chǎn)方式,提升辦礦規(guī)模,提高技術(shù)裝備水平,減人提效,走規(guī)?;?、現(xiàn)代化發(fā)展之路,根據(jù)金虎煤礦的煤層條件和頂?shù)讕r性,使用MG300-BW型采煤機落煤,取代炮采工藝,改善生產(chǎn)勞動條件,提高效益,創(chuàng)造良好的安全生產(chǎn)條件。
工藝特點
高檔普采工作面的工藝:采煤機落煤,機械裝煤,單體液壓支柱支護工作面,刮板運輸機運輸,采用全部垮落法(或其它管理法)管理頂板。采煤機騎在刮板運輸機上,依靠采煤機上的牽引裝置帶動采煤機在工作面上運行,通過采煤機上的滾筒旋轉(zhuǎn),滾筒上的截齒截割煤割煤體實現(xiàn)落煤,滾筒下的裝煤板將落煤裝入刮板運輸機實現(xiàn)自動裝煤,搖臂可升降滾筒高度,實現(xiàn)了緩傾斜特厚煤層的一次采全厚開采,對地質(zhì)條件的適應(yīng)性較強,適應(yīng)煤層的厚度變化。煤割煤后隨即掛梁打柱,實現(xiàn)及時支護。這種采煤方法與炮采工藝相比,簡化了采煤工藝,避免了工作面打眼放炮、攉煤、扶柱等繁重的勞動工序,降低了火工品材料消耗,改善勞動環(huán)境,安全可靠性得到增加。為此,近年來在煤礦積極推廣,取得明顯的經(jīng)濟效果,滿足安全生產(chǎn)的需要。機械化采煤的優(yōu)點是簡化了采煤工藝,取消了工作面?zhèn)鹘y(tǒng)炮采的繁重的勞動工序,降低了材料消耗,實現(xiàn)高產(chǎn)高效,煤流均衡,瓦斯涌出穩(wěn)定,利于通風(fēng)管理,安全可靠性增加,有利于安排接替和均衡生產(chǎn)。
技術(shù)關(guān)鍵
采煤機工作環(huán)境十分惡劣,在運轉(zhuǎn)時受到來自煤、巖石等巨大的沖擊載荷,還受到煤塵、水霧等其它方面的污染。盡管采煤機在設(shè)計之初已充分考慮了防止水分及其它污染物侵入油液,但在實際工作中,采煤機的油液經(jīng)常遭受污染,導(dǎo)致采煤機的液壓元件和機械零件過早磨損,達不到使用壽命的情況時有發(fā)生。而采煤機如因故障停機,則將造成整個煤礦生產(chǎn)系統(tǒng)的癱瘓。因此,需要建立一套完整的故障診斷系統(tǒng)來準(zhǔn)確描述采煤機的運行狀態(tài),并對故障進行診斷和預(yù)報,以增大采煤機的開機率,提高其可靠性,保證工作面的高效高產(chǎn)。同時在煤機使用過程中還應(yīng)注意以下技術(shù)措施
1、工作面勞動組織
采煤機落煤工作面,每天可以三班出煤。每班的工作內(nèi)容大致相同,配備的工種和人數(shù)也大致相同。與炮采工作面相比,減少了一些工序和工作,人數(shù)相對要少。根據(jù)金虎煤礦煤層厚度和工作面長度,每班工作面配備 15-20 人。
2、故障處理
1)采煤機常見故障
(1)液壓系統(tǒng)故障
采煤機液壓系統(tǒng)是故障率最高的部分。在煤礦井下,工作環(huán)境很差,不宜將液壓系統(tǒng)拆開檢查,拆開易使系統(tǒng)污染。液壓系統(tǒng)是最容易被污染而發(fā)生故障的,如液壓泵出現(xiàn)故障常常是油中浸入了雜質(zhì),引起泵的磨損和泄漏,造成系統(tǒng)流量不足,壓力降低,溫度升高。液壓馬達與泵有相類似的情況。系統(tǒng)的控制閥類受污染會發(fā)生動作失靈、閥受到卡阻、移動不到位,引起系統(tǒng)壓力、流量發(fā)生不正常的變化。還有液壓系統(tǒng)的密封問題引起系統(tǒng)的泄漏和外界雜物的侵入,導(dǎo)致系統(tǒng)發(fā)生故障。
(2)機械系統(tǒng)故障
機械系統(tǒng)故障主要有:聯(lián)接松動,引起載荷分布發(fā)生變化,使某些部件受載惡化,發(fā)生斷裂或損傷;齒輪傳動系統(tǒng)和聯(lián)接處發(fā)生故障,如磨損、疲勞破壞或過載損壞等。這些故障往往都不同程度產(chǎn)生發(fā)熱,引起溫度升高。其它像安裝、制造和使用等方面的原因都會引起機械系統(tǒng)出現(xiàn)故障,或零部件缺陷導(dǎo)致發(fā)生故障等等。
(3)軸承故障
采煤機牽引行走鏈輪負(fù)荷大,載荷不均,其支承軸承很容易發(fā)生磨損或滾動體碎裂等。這種支承軸承的嚴(yán)重?fù)p壞可能會影響到鏈輪軸、鏈輪及與其相嚙合的其它零件,進而導(dǎo)致其它零件的損傷。采煤機搖臂部位各傳動軸承受力很大,由于搖臂頻繁升降,潤滑狀況較差,也極易發(fā)生軸承損傷故障。這些是采煤機在正常工作中經(jīng)常發(fā)生的軸承故障。當(dāng)然引起軸承故障的原因不僅僅是軸承過載,如潤滑系統(tǒng)發(fā)生污染,潤滑不良;軸承安裝不正;載荷較大時與軸承相配合的軸、支承座發(fā)生變形等,均會導(dǎo)致軸承發(fā)生故障。還有設(shè)計、制造等方面的問題和軸承本身的缺陷等,都對軸承的使用和壽命有影響。
(4)故障診斷方法
對采煤機機械故障進行診斷的方法有多種,如振動診斷法、油液分析法、噪聲診斷法、溫度監(jiān)測診斷法等。溫度監(jiān)測診斷法是使用最廣泛的一種監(jiān)測手段,它能正確、快速和靈敏地反映設(shè)備的工況狀態(tài)。如系統(tǒng)中摩擦副零件一旦發(fā)生異常,磨損速率會大大增加,油樣分析與磨損判定還需有一個過程,但溫度確是最直接的反應(yīng)。以定點在線溫度監(jiān)測診斷,可以準(zhǔn)確定位,直觀快速反映監(jiān)測處狀態(tài)。
對于采煤機,選擇溫度檢測作為在線監(jiān)測比較實用。對于機械傳動系統(tǒng),以軸承溫度和傳動箱油溫及油位作為在線連續(xù)監(jiān)測,并記錄溫度的歷史變化,以便分析其變化趨勢。同時輔之以定期的油樣分析,這樣既可以及時發(fā)現(xiàn)故障,又能預(yù)測故障的狀態(tài)和發(fā)展趨勢。
對于采煤機液壓系統(tǒng),可檢測系統(tǒng)各部分的溫度、壓力和流量。按液壓系統(tǒng)各部分的功能,元件的位置分布設(shè)置溫度和壓力的在線監(jiān)測點,這樣可建立診斷故障的溫度監(jiān)測場和壓力監(jiān)測場。有了這樣兩個監(jiān)測場,可以根據(jù)溫度、壓力的場分布查尋故障,快速、準(zhǔn)確地診斷確定液壓系統(tǒng)的故障源,判定故障原因。同時采用油樣分析來定期檢查系統(tǒng)污染情況,以便在還未引起嚴(yán)重故障前,便能采取措施清除污染,保證系統(tǒng)安全、正常地工作。
3、防止輸送機下滑的措施
煤層傾角>12°,必須裝防滑、錨固裝置;防止煤、矸等進入底槽,以減小底鏈運行阻力;工作面調(diào)成偽斜,當(dāng)煤層傾角8~10°時,工作面平與巷成92~93°,使推移輸送機的上移量與下移量相抵。;嚴(yán)格把握移輸送機順序,從工作面下端移輸送機。;推移輸送機時,用支柱頂住機頭,拉緊機尾。煤層>18°時,要設(shè)防滑千斤頂。
4、煤層傾角大于15°時,采煤機必須設(shè)防滑裝置。一般采用帶有離合器的JH-8型回柱絞車改裝成穩(wěn)車,作用機組的防滑裝置,并在上行割煤時由穩(wěn)車鋼絲繩向上帶采煤機纜線,下行割煤時,打開離合器,纜線隨機組下行自動下放。穩(wěn)車鋼絲繩的直徑為12.5mm或15 .5mm。
5、防止跑底、飄刀問題。
底板起伏不平,或者底板浮煤過多,易造成采煤機跑底、飄刀,造成留底煤和啃頂板。在機組開始使用的一段時間內(nèi),經(jīng)常發(fā)生跑底問題,為了解決此類問題,公司組織技術(shù)人員現(xiàn)場跟班,一是要求機道浮煤必須清理干凈,二是采用墊機和近距離用單體支柱壓錨鏈,迫使機組滾筒位置下降,解決了現(xiàn)場存在跑底問題。
6、采煤工作面過斷層的技術(shù)措施。
a)適當(dāng)調(diào)整工作面方向;
b)按斷層性質(zhì)確定采用挑頂和下切或同時采用兩種方法;
c)當(dāng)巖石f<4時,采煤機直接割巖;
d)過斷層時要預(yù)先減小采高;
e)當(dāng)斷層地段需下切或側(cè)斜時,應(yīng)使頂?shù)装逍纬善骄弬?cè)斜變化;
f)在斷層附近采取加強支護等措施。