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煤矿采煤生产工艺的优化探究

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摘要:本文主要研究了煤矿生产系统中回采工艺优化,包括:回采主要生产工艺、回采生产工艺优化以及煤矿掘进工艺优化,涉及煤矿掘进生产工艺、煤矿掘进工艺的优化等技术问题。以期通过对生产工艺进行优化,合理安排生产进度,改进和完善操作程序,优化生产系统,节能降耗,降低生产运行成本,从而提高煤炭企业的整体效益。

关键词:煤矿;采煤生产;工艺优化

1煤矿生产系统中回采工艺优化

1.1煤矿回采主要生产工艺

我国煤炭回采工艺分为炮采、普采、高档普采、综采、综放等,目前使用比较多的是高档普采、综采与综放,而爆破采煤只在小煤矿采用。

A.普采。普通机械化采煤与爆破采煤工艺的区别在于普通机械化采煤的破煤和装煤实现了机械化。支护可采用单体液压支柱。根据煤层的厚度和煤的硬度选用中功率甚至是大功率的双摇臂滚筒采煤机,使采煤机的割煤和装煤能力大为提高,甚至还具有破碎大块煤的能力。其生产工艺为:割煤—清浮煤—移溜—支护叶回柱。

B.综放。综采放顶煤采煤工艺是在综合机械化采煤的基础上发展起来的先进采煤工艺。综采放顶煤采煤法的实施是在厚煤层底部布置一个采煤工作面,利用正常的综合机械化采煤法进行回采,工作面上方的顶煤利用矿山压力的作用或人工松动的方法使其破碎,并随工作面推进将工作面上方的顶煤回收运出。其生产工艺为:割煤—清浮煤—移溜—移架—放顶煤。

C.充填。充填是采用充填类采矿法矿山的一个主要生产工序。矿山充填是一个复杂的系统工程,涉及充填材料选择、充填混合料配比优化、充填料浆制备及输送、采场充填工艺、充填质量保证等环节。根据所采用的充填材料和充填材料输送方式的不同,充填工艺分为干式充填、水沙充填和胶结充填3大类。其生产工艺为:割煤—清浮煤—移溜—充填—移架。

1.2煤矿回采生产工艺优化

回采、掘进等工艺优化就是要对生产过程、环节以及生产工序进行优化组织,合理安排生产进度,改进和完善操作程序,优化生产系统,节能降耗,降低生产运行成本,从而提高煤炭企业的整体效益。煤炭生产环节多,组织复杂,工作地点多,运输、供电、通风等点多、量少,占用设施设备多,针对这种情况,煤炭行业利用系统优化理论,科学规划掘进及回采工作面,在条件允许的情况下,尽可能集中到一个区域,能够减少运输工作量,减少风耗、能耗等问题。尽可能压缩回采工作面数量,采用大采区、大工作面的生产模式,提高工作效率,减少能耗。

A.采用正规循环作业。正规循环作业是指按工作面生产过程配套的工种及定员,在一昼夜内,遵循一定的回采工艺顺序,保证质量,按时完成既定任务并周而复始地进行采煤作业。采用正规循环作业可以使工作面按计划、有节奏地进行生产,并使回采面空间、工作时间和设备得以充分利用,合理地组织劳动生产。B.网络图优化。通过时差的调整,以最佳方案、最小的物资消耗,取得最大的经济效果,使整个生产管理工作更加科学化和合理化。网络图的优化方法:第一,缩短工程完工时间。通过绘制网络图,就可以得到初始的计划方案。关键线路是网络图的核心,它决定了整个工程的完工时间,缩短每一道关键工序的工时都能缩短整个工程完工时间。在人、财、物有保证的前提下,对初始方案进行调整和改善,进一步缩短整个工程完工时间,为此可以采取以下措施:a.检查工时;

b.细分工序;c.调配力量;d.检查修正。第二,人力、设备、动力的合理安排。在编制网络图时,除了考虑工程进度外,也要尽量合理地安排人力、设备、动力等资源。一项工程的人力、设备、动力必须均匀安排,这不仅能使人员减少流动,而且总需要量也能降到最低。

C.系统优化。回采工作面生产系统是采运、通风与支护系统构成的复合系统。对回采生产工艺进行系统优化,就是要减少回采工艺中不必要的工序或环节,使生产系统向有序、稳态和高效方向发展。如:优化综放工作面集合参数,减少停采煤柱;选择合理的放煤步距;优化放煤方式;优化施工组织等提高回采工作面采出率,创建高产高效生产模式。通过对回采工艺进行优化,科学规划回采工作面,合理安排生产进度,缩短运行距离,减少运输工作量,从而降低风耗、能耗,进而达到节约能源的目的。通过回采工艺的优化可以使回采工作面的工作时间和设备得以充分利用,以最少物资消耗,取得最大的经济收益。同时,还可以协调各工序的平稳运行,减少工序中无序作业所带来的能源浪费与人力、物力消耗,不断提高回采工作面的生产效率,提高矿区的整体效益。

2煤矿掘进工艺优化

巷道主要有三种类型:岩巷、煤巷、半煤岩巷。目前巷道掘进工艺主要有两种:炮掘和综掘。在目前的大型国有煤矿中,视岩层赋存情况,炮掘和综掘并用。

2.1煤矿掘进生产工艺

A.综掘工艺。煤巷综掘是一种破煤、装煤、运煤三大工序全部由掘进机连续完成的作业方式,与炮掘相比具有工序少、速度快、效率高、质量好、施工安全、工人劳动强度小的优点。综掘工艺简单介绍为:破岩—装矸—运输—支护。其具体施工工序流程:交接班—安全质量检查、找线、画线、准备工作、综掘机班检—开启后侧运输系统—开启掘进机进刀、割煤、出煤—临时支护、铺网上托粱—后退综掘机—打注顶板锚机、两帮锚杆—拉胶带机尾(或延刮板输送机)—清理钉道。综掘与炮掘的主要区别在于破煤、装煤工序上,省去了打眼、装药、连线、爆破、排烟等待、耙装、人工出煤等时间。

B.炮掘工艺。炮掘工艺可简单表述为:打眼—装药—爆破—装矸—运输—支护。其具体施工顺序为:交接班—安全质量检查、找线、准备工作—打迎头炮眼—装药、连线—爆破、通风—临时支护、出煤—打顶部锚杆及帮部锚杆—钉道、延刮板输送机、清理。

2.2煤矿掘进工艺的优化

掘进生产工艺主要包括:采掘、运输、通风。各工序中包含着不同的生产环节,各环节的整体协同性决定了掘进生产效率的高低。巷道掘进工艺复杂,通过优化掘进工艺,可以提升掘进效率,降低设备故障,减少人员占用,降低员工劳动强度,缓和采掘矛盾,有利于加强现场管理,提高工作效率。同时对掘进工艺优化还能降低能耗,降低生产运行成本,推动矿区能源管理工作。通过掘进工艺优化可以减少运行距离、通风距离以及通风量,从而达到节约能源的目的。掘进工艺优化增加了平行运行作业时间,减少设备空运行时间,降低无序作业的人力、物力、财力及能源的消耗,提高矿区的经济效益。同时还可以科学规划掘进工作面,合理安排生产进度,协调各工序的平稳运行,不断提高掘进工作面的生产效率。

参考文献:

[1]徐永圻.煤矿开采学[M].徐州:中国矿业大学出版社,2009.

[2]周英.采煤概论[M].北京:煤炭工业出版社,2013.

[3]赵利安.采煤概论[M].徐州:中国矿业大学出版社,2011.

[4]孟宪臣.煤矿开采与掘进[M].北京:煤炭工业出版社,2008.

[5]苏永成.煤矿开采方法[M].北京:机械工业出版社,2014.

作者:丛新宇 单位:七台河市茄子河区煤炭生产安全监督管理局

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