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圆梦综采
——急倾斜薄煤层俯伪斜综采科研之路
文/魏毅 陈朝鲜    图/  责任编辑/ 龚智强    2017年08月11日   [ ]

  

由松藻公司、科技公司及逢春煤矿共同承担的“急倾斜薄煤层俯伪斜综采技术研究及应用”、“急倾斜薄煤层采煤机研究”两个科研项目分别于2016年9月、2017年6月顺利通过了重庆科委专家评审。专家组认为:上述两个项目数十项关键技术的突破,填补了国内外在急倾斜薄煤层开采领域的技术空白,分别达到了世界领先和国际先进水平。

松藻公司逢春煤矿,地质结构复杂,正300阶段以上属急倾斜煤层,煤层倾角在45-75度之间。一直沿用风镐落煤,单体加柔性掩护支架支护,劳动强度大,工作环境差,效率低,严重制约矿井的生存和发展,亟需走出一条安全高效之路。为此,集团组织松藻煤电公司、科技公司及逢春煤矿反复研究论证,下定决心走急倾斜薄煤层综采之路。

梦想起航

2010年10月,集团正式将急倾斜薄煤层综采科研项目立项,组建科研小组,拉开了科技攻关的序幕。

急倾斜薄煤层综采属世界级性难题。科研小组先后到乌克兰顿巴斯、黑龙江七台河、四川攀枝花、绿水洞等实地考察调研,然而,没有一个合适的工艺可以复制和借鉴。

经过数十次技术探讨和方案论证,科研小组认为,工作面采用俯伪斜布置方式,具有割煤后煤炭沿煤壁自溜,减少工作面设备损伤等优势。

2011年8月,在逢春煤矿南11201工作面,采用急倾斜薄煤层俯伪斜综合机械化采煤新工艺进行试验,工作面按层面角53度设计。

此次试验工作面推进9.7米,积累了“采煤机替代风镐落煤采煤工艺、液压支架全方位控顶、电液控制系统远距离操作”等经验。但是存在支架下滑不能上调、外牵引式采煤机不适应等问题。

倾力前行

2013年1月,在首次试验的基础上开展第二次试验,科研小组对南11201工作面层面角度、三机配套参数等进行了反复论证,重新设计了采煤机导向装置,优化了液压支架设计和工作面上顺槽端头支架的结构,工作面推进29米。但仍然存在支架护底不好、不能及时支护顶板、支架初撑力和工作阻力不够造成调架困难等问题。

2014年6月,科研组在南2611工作面进行第三次试验,重新对工作面层面角、液压支架、三机配套、电液控制系统、卷缆绞车等进行了改进和优化。

南2611综采工作面按俯伪斜73度层面角布置。采用内嵌式采煤机,增设强制润滑系统,优化行走结构,增大切割功率,减小机身外形尺寸等措施满足开采需要。

增加防滑千斤顶、改进支架底座调节油缸和底座推溜杆角度、解决溜子及支架下滑;增加支架底座和顶梁面积解决工作面顶底板防护,提高支架稳定性;

支架增加挡矸板、架间挡矸帘、尾端挡矸装置,配合俯伪斜开采工艺和采煤机远程控制技术、确保了工作面人员及设备的安全;

采用电液控制系统实现工作面整体推溜、移架、支架和溜子上提,通过采煤机、安全绞车、卷缆绞车同步运行,解决采煤机安全运行和采煤机电缆跟随问题。

工作面采用双向割煤、三角斜切式进刀;煤炭沿煤壁自溜至下顺槽运煤系统;整体推溜,由下至上先拉架后割煤的方式减小控顶距,控制顶板。

久久为功

在经历了无数次“失败——改进——又失败——再改进”的奋斗历程后,科研项目终于取得了骄人业绩:

从试采到结束,南2611工作面累计推进500米,日最高推进度2.4米,月最高推进度55米。工效由2.2t/工提高到8t/工,工作面作业人数减少50%。“工作面三机配套参数的优化、液压支架的优化改进”等获得国家授权专利20余项,填补了国内急倾斜薄煤层俯伪斜综采工艺的空白。

2016年9月14日,由中科院院士宋振骐、中国地质大学教授李砚耕、国家煤监局科技装备司副司长王素锋等7位专家组成的鉴定小组认为,急倾斜薄煤层俯伪斜综合机械化开采技术工艺合理,装备运行可靠,经济社会效益突出,整体达国际领先水平,这标志着该技术工艺获得全面成功。

走向成熟

没有最好,只有更好。急倾斜综采在6#层取得成功后,科研团队并没有就此止步,而是向7#层——北2721急倾斜薄煤层工作面发起了冲刺。

2017年5月,第二套急倾斜薄煤层综采设备在北2721工作面安装调试,6月8日顺利投产。

截止7月31日,N2721工作面累计推进90米,其中7月推进度达到66.5米,产量13708吨。该技术工艺的成功应用标志着急倾斜薄煤层综合机械化开采技术及装备已具备推广条件。目前,该技术工艺及装备已在重庆能源集团下属矿井逐步推广。同时重庆能源集团科技公司还与四川达县建设煤矿签订了合作协议,与贵州盘县、六枝、遵义等政府及矿业公司达成了意向性合作协议。

前景展望

在急倾斜综采之路的征程上,能源集团、松藻煤电公司、科技公司等各级领导多次到现场调研指导,组织召开数十次专题研讨会;哈尔滨博业公司、山东矿机集团公司、四川航天电液控公司等各方专家全程参与指导,科研团队付出了辛勤的劳动和汗水。

展望未来,科研小组将在大倾角、急倾斜中厚煤层,极薄、三软两大等难采煤层、全岩快速掘进装备及技术方面狠下功夫,克难攻关,全面实现难采煤层、难掘巷道的机械化、自动化作业,真正达到安全高效的目的,在急倾斜综采发展征程上谱写更加绚丽的篇章。

 

 
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