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1、神东煤炭公司补连塔煤矿1200万t/a综采面生产技术研究报告神东煤炭公司补连塔煤矿1200万t/a综采工作面生 产 技 术 研 究 报 告神 东 煤 炭 公 司二四年九月九日参 与 研 究 人 员序号姓 名职 称单 位 职 务1王金力高级工程师神东公司董事长2王 安高级工程师神东公司总经理3翟桂武高级工程师神东公司副总经理4张子飞高级工程师神东公司副总经理5伊茂盛高级工程师神东公司总工程师6赵永峰高级工程师神东公司副总工程师7马茂盛高级工程师神东公司副总工程师8王继生高级工程师神东公司副总工程师9雷亚军高级工程师神东公司补连塔煤矿矿长10杨 鹏高级工程师神东公司补连塔煤矿副矿长11罗 文高级工
2、程师神东公司补连塔煤矿总工程师12田银素高级工程师神东公司补连塔煤矿生产办主任目 录1 课题研究的意义和内容51.1 国内外高产高效工作面技术概况51.2 研究1200万t/a综采工作面的意义71.3 主要研究的内容92 补连塔煤矿开采现状及条件102.1 井田境界及储量102.2 煤层赋存特征102.3 矿井生产建设概况113 1200万T/A综采工作面基本参数的确定153.1 工作面长度的确定153.2 工作面推进长度的确定153.3 工作面开采高度的确定153.4 工作面年产量及年推进度164 浅埋煤层大采高岩层控制184.1 浅埋煤层顶板破断运动规律分析184.2 采场支护结构分析19
3、4.3 液压支架工作阻力确定215 综采工作面设备选型与配套235.1 采煤机选型235.2 液压支架的选型275.3 三机的选型315.4 胶带输送机的选型365.5 乳化液泵站的选型375.6 工作面供电设备选型395.7 工作面设备总体配套416 采煤方法436.1 采煤方法选择436.2 采区巷道布置436.3 回采工艺476.4 循环作业及劳动组织477 建设1200万T/A综采工作面其它相关技术507.1 工作面通过断层顶板管理技术507.2 工作面回撤通道贯通时顶板管理技术517.3 工作面超前支架及超前支护技术527.4 预防片帮煤的措施547.5 预防支架倾倒的措施558 1
4、200万T/A综采工作面技术经济分析598.1 技术经济效益的分析598.2 工作面技术经济指标669 结论67摘 要本报告是在充分调查分析国内外综采技术及装备的基础上，针对神东矿区煤层开采条件、目前神东矿区生产技术现状和发展前景提出来的。旨在通过研究综采工作面的先进生产技术，进一步提高综采工作面单产，从而达到提高生产效率、经济效益及资源回收率的目的。报告对1200万t/a综采工作面基本参数、浅埋煤层大采高工作面岩层控制技术、综采工作面设备选型与配套、综采工作面回采工艺、巷道布置及支护以及生产过程中相关技术进行了初步研究和探讨，对1200万t/a综采工作面技术经济效益作了初步分析。随着补连塔煤
5、矿2003-2004年2000万t改扩建工程建设的实施，矿井各系统能力进一步增大，为1200万t/a综采工作面生产打下了良好的基础，提供了可靠的保障。研究分析结果表明：（1）目前国际上先进综采设备生产能力可以满足1200万t/a综采工作面的需要。(2)工作面长度300m，工作面推进长度6000m，工作面采高5.5m，采用“四、六”工作制，工作面日循环23刀，出煤量40441t/日，年产量约为1213万t。(3)具有明显的经济效益和社会效益。工作面长度300 m、工作面推进长度6000m、工作面采高5.5m的高产综采工作面，和目前工作面长度240m、工作面推进长度5000m、工作面采高4.5m的
6、普通综采工作面比较，工作面万吨掘进率降低44.24%，每年巷道掘进费可节省资金648万元；煤炭资源回收率较现有工作面提高22%，仅一个工作面可多出煤232.2万t；工作面工效由518.5t/工提高到769.2/工，提高了48.35%；工作面主要费用吨煤成本降低9.7%，吨煤降低成本1.53元，年生产成本节约1836万元；工作面年生产能力增大了400万t，吨煤销售利润按60元计算，可增加利润2.4亿元人民币。1 报告研究的意义和内容1.1 国内外高产高效工作面技术概况为考证国外高产高效大采高、长距离、自动化综采工作面发展情况，神东公司组团考察了德国DSK公司Auguste Victoria 煤矿
7、435米长的综采工作面，南非MATLA二矿6m大采高综采工作面，澳大利亚NEWLANDS矿自动化综采工作面的装备水平配套能力、工艺选择、劳动组织、安全管理、自动化程度、以及矿井系统能力的配套。通过对三矿的考察，反映出神东矿区设备配套的局限性、单一性，国外大采高、长距离、自动化综采工作面的发展已经超过了神东矿区的水平。国外高产高效综采工作面长度达到435m，最大采高已达6m，综采工作面实现了自动化控制。在综采设备方面，采煤机装机功率超过2000kW,牵引速度平均为15-21m/min,生产能力达到75t/min。同时，采煤机均装备了以微机为核心的电控系统，采用先进的信息处理和传感技术，对采煤机的
8、运行工况及各种技术参数、信息进行采集、处理、显示、储存和传输，通过编程对采煤机牵引速度进行自我调节，对截割电动机的功率进行自我平衡，对机械故障进行自我查询诊断。针对大采高综采工作面，在煤机上设了防片帮液压装置，对司机进行保护，针对工作面煤层倾角，采煤机滑靴采用液压可调式装置，由电脑进行控制，以适应综采工作面横纵向坡度要求。液压支架工作阻力已达到10280kN,支撑高度达到6m,具备双向自动顺序和成组顺序控制，支架支护强度高，工作阻力大，稳定性好，大大减轻了工人的劳动强度，改善了生产条件。刮板运输机长度已超过450m，通过改变运输机溜槽结构增大其使用寿命，链条技术取得了长足进步，运输机采用CST
9、驱动和离合保护系统，装机功率已达到31000kW，大幅度提高了输送能力和设备的可靠性。工作面顺槽采用长距离、大功率、大运量可伸缩胶带输送机，多点驱动长度可达6000m，运输能力达到4000t/h。采用CST软起动装置，实现了自动顺序开停机、全机分段通讯和紧急停机等技术。 工作面电气设备采用高电压、大容量的组合式自动调节控制开关，装备功能齐全的工况参数监控系统，移动变电站容量已超过6000kVA。1.2 研究1200万t/a综采工作面的意义根据神东公司的发展规划，2005年全公司的生产能力将达到1亿t，到2010年将达到1.4亿t，2020年将达到2亿t。神东公司建设高产高效矿井取得了重大突破，
10、从根本上改变了煤炭行业低效率、低效益的局面，实现了由劳动密集型向资本密集型的转变，千万吨的矿井群初步形成，就神东公司的现状和发展而言，还有很大的潜力可挖，要突破2亿t产量，需要做大量的生产技术和装备方面的研究，来提高生产水平，实现规模经营。神东矿区开采条件优越，地质构造简单，特别适合于大规模开采，现在开采的补连塔煤矿2-2煤，上湾煤矿1-2煤、2-2煤，即将开采的大柳塔、活鸡兔5-2煤以及西部矿区的煤层厚度均在6m以上，目前的装备水平开采特厚煤层一次性采全高资源浪费严重，而且给矿区后期防灭火留下了潜在的隐患。以补连塔煤矿二盘区2-2煤32201综采工作面为例，该工作面煤层平均厚度6.5m，工作
11、面使用采高为5m的液压支架，平均采高4.5m，工作面回采率仅为69.2%，如果使用6m采高的液压支架，平均采高5.5m，工作面回采率可达到84.6%，仅32201工作面可多采出煤炭102万t，如果补连塔新井田2-2煤全采用6m大采高支架回采，可多采出煤炭1.3亿t。所以研究和发展大采高综采工作面已经迫在眉睫。上湾煤矿是神东矿区第一个使用5.5m大采高综采设备的矿井，该工作面2003年10月份投产，2004年19月份平均月产95万t以上，已经达到年产1000万吨的水平，目前是神东矿区产量最大的综采工作面，上湾煤矿采用5.5m大采高综采设备的成功经验，除了和上湾煤矿强化管理有关外，还与合理的设备配
12、套有很大的关系，由于采高的加大，设备功率的增加（采煤机功率1815KW，刮板运输机功率3700KW），实现了综采工作面产量的大幅度提高。上湾煤矿5.5m大采高综采工作面设备的成功使用，是神东矿区综采设备向大采高迈进的一次重大突破，为今后神东矿区大采高综采工作面的发展提供了有力的依据。研究大采高超长工作面的生产技术和装备水平，来提高回收率以取得高效率、高效益、低成本的经济效果，对神东公司可持续发展具有重要的价值。另外根据国外同等条件矿井的大采高工作面情况来看，设备配套上采用世界先进的大采高综采工作面设备，取得了非常好的经济效益。1200万t/a综采工作面生产技术代表了国内外煤矿生产技术最新的发展
13、方向，它是矿井系统能力配套、工作面工艺合理选择、工序合理匹配、生产安全保障及科学管理等方面的综合结果，是矿井综合科技水平提高的具体体现。以工作面设备合理配套及工艺参数优化为核心，将采场矿压控制，巷道支护及矿井运输等相关技术进行综合配套研究，将有力地推动煤矿集约化生产技术发展，通过进一步提高工作面单产，加快高产高效矿井建设，以更低成本迎接市场挑战，在激烈的市场竞争中求生存、求发展。该报告的研究对神东矿区厚煤层的开采具有重要价值。1.3 主要研究的内容（1）1200万t/a综采工作面技术参数确定；（2）大采高综采工作面采场的矿压显现特点：包括矿压显现规律、顶板破断运动规律、顶板破断运动对支架的作用
14、、支架对围岩控制及支架工作阻力的确定；（3）1200万t/a综采工作面设备选型及配套；（4）1200万t/a综采工作面采煤方法；（5）1200万t/a综采工作面其它相关技术；（6）1200万t/a综采工作面经济效益分析。2 补连塔煤矿开采现状及条件2.1 井田境界及储量1999年7月神东公司矿区总体规划对补连塔井田范围作了合理扩大。将原井田西界接壤的呼和乌素井田全部（76.84km2）、尔林兔井田一部分（16.8km2）以及原井田南界接壤的上湾煤矿一部分（2.4km2）划归为补连塔煤矿井田范围。扩大后补连塔新井田南北走向长6.3114.4km，东西倾斜长614km，面积130.9km2，地质储
15、量21.2亿t，工业储量20.6亿t，可采储量为13.5亿t，井田主要煤层可采储量情况见表21。表21 补连塔矿井田主要煤层可采储量表 单位：亿t煤层编号1-22-23-1合 计原井田1.3214.3新井田46.5313.52.2 煤层赋存特征补连塔井田地质构造简单，无大的断层和褶曲，煤层赋存条件优越。主要可采煤层厚度大、倾角缓、层位稳定、储量丰富，煤层瓦斯含量低（00.19m3/t），矿井水文地质条件简单、涌水量小（150m3/h左右），煤层埋藏浅、顶底板较稳定，易于管理，煤层属于中硬以上，韧性较好。煤的燃点低（300左右）,属于易自燃发火煤层，煤尘具有爆炸性。井田内含煤地层为中生界侏罗系中下统延安组（J1-2y），煤系地层总厚187.3
