美国房柱式和刨煤机开采技术考察课件

美国房柱式和刨煤机开采技术考察报告考察小组2009年10月汇报内容一、薄煤层房采考察二、刨煤机考察三、电驴回撤设备及工艺考察四、美国煤展情况五、所参观矿井比较好的做法一、美国薄煤层房采考察一、美国薄煤层房采考察序号项目矿井名称Clover ForkClover Lick EXCELPleasant hillK R I1考察时间2009.3.8-18日2009.9.15-25日2采煤工艺房柱式房柱式房柱式房柱式房式3队伍配置3个连采工作面2个连采工作面4个连采工作面2个连采工作面4生产能力130万吨平均日掘进进尺60-100m，回采时产量是掘进时的2-3倍130万吨，每日掘进106-122m29-36万吨，最高71.4万吨每班2300-2500吨，每天4500-5000吨。全年生产不饱和，年产原煤75万吨，商品煤35万吨。5煤层厚度1.6m1.5-2m1.1-1.3m，平均1.14m0.8-1.27m6采高1.6m1.5-2m1.6m1.14-1.22m1.4m7煤层倾角1-3度，近水平近水平近水平8瓦斯情况低瓦斯低瓦斯高瓦斯低瓦斯低瓦斯9埋深180-550m61-92m488-520m91-213m610m10顶板直接顶为4m页岩，老顶为砂岩9-12m直接顶厚度1.8m的页岩顶板为页岩和石灰岩，直接顶90m厚顶板为砂质泥岩11底板砂质泥岩，较尖硬底板泥岩序号项目矿井名称Clover ForkClover LickEXCELPleasant hillK R I12劳动组织2班各生产9h，6h检修。每周工作5天2班各生产9h，6h检修。每周工作5天和6天交替作业2班各生产8h，8h检修。每周工作5天2班各生产9h，6h检修。每周工作5天2班各生产9h，6h检修。每周工作5天13人员情况连采队24人，每班8人矿井90人每班11-12人矿井90-100人，生产班13人生产班每班12人14工作面巷道布置5巷或7巷7巷7巷7巷10巷15煤柱尺寸正方形，30-40m，最大45m2121m正方形，18.3-21.35m10.724.4m12.212.2m16巷道尺寸W5.5-5.8m，H4.1mW6.0mW6.1m,H1.8mW6.5m，H1.2m W6.1，H1.4m17隔离煤柱宽度30m91.5-106.8m18巷道支护树脂锚杆支护，破碎地段挂设W钢带，发现异常补打锚索树脂锚杆支护 树脂锚杆支护树脂锚杆支护，破碎地段挂设W钢带，发现异常补打锚索树脂锚杆支护19锚杆规格和间距242.4m螺纹钢锚杆全长锚固，排距1m242.4m螺纹钢锚杆全长锚固，排距1m241.8m螺纹钢锚杆全长锚固，每排4根201.8m的螺纹钢锚杆161.5米的螺纹钢锚杆20托盘1521526.35mm铁托盘1521526.35mm铁托盘1521526.35mm铁托盘1521526.35mm铁托盘序号项目矿井名称Clover ForkClover LickEXCELPleasant hillK R I21回采工艺回采时每刀之间不留煤柱，第一刀回采宽度与连采机同宽，以后每刀回采宽度3米，采高5米，沿顶回采，每刀与煤柱呈45角，最大回采深度12米。不回采不回采22设备配置1台连采机，2台梭车、1台四臂锚杆机、1台铲车、1台给料破碎机。回采时使用4台线性支架。2套连采掘进，2台锚杆机，4台梭车，2台双臂锚杆机，共用1台给料机1台连采机，1套连续运输系统，2台锚杆机，1台铲车2台连采机、2台锚杆机、3台运煤车、1台破碎机23线性支架线性支架按照连采机回采工艺的顺序移动。线性支架的位置通过回采刀的位置显示。按照先左后右，左右各一刀的顺序回采。回采时每刀截割宽度3米，关键刀不超过6米宽。顶头贯通的一刀深度不能超过6米。以前回采时使用线性支架，现改用木支柱该矿井不使用线性支架，局部使用木支柱进行全部垮落法回采采用留煤柱的房式回采，不使用线性支架和木支柱序号项目矿井名称Clover ForkClover LickEXCELPleasant hillK R I24工作面通风系统掘进时不使用局扇，采用导风帘和系统通风。掘进五巷时两巷进风，两条巷自然回风，一巷道总回风；掘进七巷两巷进风，三条巷自然回风，两巷总回风；由于掘进存在漏风，故风量配置较大。回采时工作面顶头和一边有一条总回风巷，主要利用采空区回风。通风方式为抽出式，有两个回风井，各自有独立的系统。掘进时不使用局扇，采用导风帘和系统通风。二进、三回、二条自然回风25顶板跨落初采第一条带时，采完第一个小煤柱，采第二个时直接顶开始局部冒落，以后随采随冒。回采第二条带时，第一条带直接顶全部垮落。回采完第二条带时，煤柱压力显现明显剧烈，凭经验预测是老顶来压。初采两个小煤柱就开始冒落，以后随采随冒回采152.5m长时顶板开始垮落。大部分为房式开采，顶板不跨落顶板不垮落(一)、CLOVER FORK矿(一)、CLOVER FORK矿(二)、Clover Lick煤矿(二)、Clover Lick煤矿(三)、EXCEL煤矿(三)、EXCEL煤矿(四)、Pleasant hill矿矿井特点：采高低，操作人员要么座在驾驶室，要么跪地操作。巷道宽度大，在6.5m以上。配套连续运输系统，生产效率较高，但要求巷道宽度大。顶板较好，支护简单。打锚杆时将锚杆先人工弯曲，再插入钻孔中，用钻臂顶直。连运与连采机分开机动灵活，调机速度快。工作面不设局扇，使用阻燃挡风帘。(四)、Pleasant hill矿(五)、K R I矿矿井特点：采高较低，1.2-1.6米之间，设备操作人员要么座在驾驶室，要么跪地操作。顶板较好，支护简单。打锚杆时将锚杆先人工弯曲，再插入钻孔中，用钻臂顶直。工作面备用1套设备。工作面不设局扇，使用阻燃挡风帘。(五)、K R I矿目录二、刨煤机考察二、刨煤机考察刨煤机在美国钢铁公司的煤矿从1979年开始使用。目前全美国只有一个矿井使用刨煤机，由于该矿井暂时关闭，未能到井下实地参观，只在地面进行了交流。该矿埋深平均240米，最大450m。采高1.1-1.3m，为近水平煤层，煤质较软，不易自燃。矿井一综三连，最高产量340万吨，一般情况270万吨。回采率85-90%（不含矸石）。含矸率为10-15%。煤的可刨性约为1.35kN左右，煤层比较软，但也有断层和构造。煤矿为高瓦斯矿井，采煤时通过头向尾全速，尾向头半速控制瓦斯析出。3年前开始预抽，现在还是高瓦斯。序号项目参数1 驱动功率和启动方式双速，2*400kW2 最大速度1.99m/s头到尾，尾到头0.99m/s3 链条直径38mm4 机头、机尾高度头：1.65m。尾：1.22m。5 刨深14-20cm6 采高范围1.145-1.445m7 采高调整方法和工艺蜗轮机构来调整中间刨头高度。适应倾角100米内5-8度。8 刨削量及调整情况通过机头主机计算机实时调整，不需要停机。9刨煤机自动张紧系统主要参数及运行情况无自动张紧。在机头听，如声音大时手动操作液压马达张紧，用氧气割，如是新链约每周一次张紧。10链条断链情况及处理工艺每230米换一次接链环，相当于每8个工作日。日产约16000t。12万吨煤换接链环。换接链环平均3-4小时。有专用装置与刮板链连接后将断链(底链)拉到位后连接。上个面推进2692米，断链3次。11 刨速的自动调整无自动化功能。操作人员手动调整。12 刨煤机角度调整结构与神东选型不同，倒三角形结构，先刨顶刀，后刨底刀。刨煤机底刨刀可以调整角度，实现推进方向上撬下扎，4种位置，+12/-10/-21/-35mm。手动液压调整。13 刨煤机位置监测方式在减速器输入、输出轴上检测。在工作面安装4磁力开关，其中2个进行修正，2个进行急停限位。2)刮板运输机序号项目参数1 驱动功率和启动方式双速，2*630kW2 槽内宽1000mm3 最大速度1.88m/s4 链条直径双链34mm5 驱动部布置方式平行6挡煤板高度、调整量、调整方法电缆槽：360mm宽，378mm高，分3层。最下面还吊一捆缆线。3)液压支架序号项目参数1 中心距1.75m2 支护高度及工作阻力875-1960mm，8638kN。3 立柱直径345mm4 梁端距447-503mm5 推移步距新的1219mm，油缸1270mm。现在井下使用的是900mm。现在最大截深是250mm，一般支架推移步距是刨深的4-5倍。6 挡煤板处顶梁厚度150mm7 喷雾系统布置、工艺支架设喷雾系统，刨煤机没有。冷却和喷雾一体。主进DN50。冷却破碎、机头、机尾每个点50L(每个驱动部24.94L)，支架需要150L。共300L。架间主进DN32，工作面主进DN25，主回DN32。压力56.24bar。8 主进回液系统布置工艺和管径尺寸进DN50，回DN65；架间均为DN25；双进双回，环形供液+支管(每25架)。总流量要求600L/min。泵站320bar，机尾279bar。回液压力20bar。9 电控装置安装数量和配置1架1个。10控制器、主阀、电源箱、架间管分配器安装位置控制器、过滤器立柱前顶梁上。推移油缸控制阀安装在顶梁立柱前端沉入顶梁中，同时安装一个照明灯。立阀在立柱后面、二根立柱中间。架间管分配器在顶梁立柱前立柱间吊挂。11中部槽调斜装置主要参数，如油缸直径、行程、是否有传感器、控制方式和操作方法一般在推进方向4.3m左右长度上能调整500mm左右。是一个逐渐调整的过程。不经常调整，有时候一天也不调整，每2小时要检查一次，头尾人员根据情况决定是否调整，设设备运行中检查备运行中检查。每个阀组控制2个中部槽。依靠经验调整角度。手动控制。12 所有传感器的数量和功能2个压力，推移油缸位移1个。5、劳动组织工作面机头与机尾各设一组人员，每班10人，煤机司机2人、支架工2人、检修工4人、瓦检员1人、皮带机司机1人。人员每2小时进工作面一次。每天两班生产，每班生产9小时；一班检修6小时。每周生产5天，检修2天。目录三、电驴回撤设备及工艺考察固本能源公司固本能源公司Buchanan矿矿该矿沿大巷两侧直接布置综采工作面，大巷为5-8巷布置，工作面长度一般在213-304米之间。所参观的综采工作面长度300m，大巷一侧为5巷，一侧为8巷布置。顺槽均为4巷布置，顺槽煤柱30m。该工作面平均煤厚1.68米，采高1.83米。井下所有巷道不打砼底板。工作面使用美国长壁的三机，久益公司的采煤机与支架，共布置171台支架，支架工作阻力为1225吨，支架支护高度：-mm，支架宽度1.75m。中间架重23吨，端头架重26吨。3、工作面使用电驴回撤工艺该工作面不设置回撤通道，为自开通道工艺。掘进顺槽时先提前距工作面停采线附近，在上下顺槽两侧各掘进一条短斜巷和一条短直巷作为通道，通道只对顶板进行锚杆支护，无锚索支护，无帮支护，顶板不挂网。当工作面回采推进到停采线附近时，躲过周期来压后再割两刀煤与短巷贯通。然后，将锚杆机由短斜巷开进工作面骑在刮板机上对自开的通道进行锚杆支护。支护完毕后先回撤采煤机和三机，然后使用两台电驴从工作面中部开口再分别向两头回撤。将电驴吊臂用链子与支架链接后，直接摆动吊臂，将支架向煤壁侧拉动，使支架靠近煤帮，然后掉向拉动支架，使支架与工作面方向平行，再将支架拉到端头由支架车搬走。电驴再返回开始回撤下一台支架。每回撤一架，隔一架打两垛木垛。（3）劳动组织与效率使用电驴每个班使用8人，工作面两头各4人，分别为电驴司机1人，监护1人，辅助2人。此工作面9月10日开始回撤支架，每天两班作业，到16日已经回撤了14-15个班，共回撤140台，剩余31台。平均每天回撤20台。该矿从1993年开始使用电驴回撤支架，最高记录一天可回撤35台。4、电驴参数及相关情况序号项目考察矿井1 型号Mule Model 1550 2 装机功率112.5kW3 额定电压1140V4 外形尺寸9400L*2800W*1300H5 重量36.4t6 额定能力37t7 牵引形式和驱动力液压牵引8 履带宽度546mm9 对地比压空载5.1MPa10 牵引速度3.4 km/h11 支撑系统工作情况4垂直支撑+2个侧支撑12 操作方式司机驾驶室就地操作13 供电电缆直径和容缆量16平方/305米/自动卷缆14 摆臂能力15 起吊能力5、优缺点对比：优点：不需要使用绞车、钢丝绳和滑轮，工艺简单，安全性好。自开通道工艺支架顶梁到煤壁尺寸小。自开通道工艺相对简单，设备投入少，支护成本低。自开通道工艺可根据矿压情况合理选择停采线，避免周期来压对回撤的影响。缺点：电驴对底板要求较高。尤其泥岩底板遇水泥化严重，回撤难度大。自开通道工艺不能适应破碎顶板。目录四、美国煤展情况我们同时参加了西弗吉尼亚州的煤炭博览会，看到了较先进的薄煤层采掘设备和煤矿产品。该煤展规模较小，主要以连采和薄煤层开采设备为主。参展的主要厂家及新产品如下。1、JOY公司参展新设备有连采后配套运煤车、铲车，可采用柴油驱动和蓄电池驱动技术。JOY公司新开发了连采机人员保护系统，通过在连采机上安装读卡系统，人员携带有源卡，连采机可通过读卡系统精确定位人员位置，设置预警线和停机线，以保证操作人员安全。2、DBT公司参展新设备有连采后配套运煤车、铲车，可采用柴油驱动和蓄电池驱动技术，其中蓄电池驱动技术可采用变频技术。另外，DBT公司还有新型柴油驱动488铲车，25M2型交流牵引连采机。3、薄煤层辅助运输车辆有3个厂家参展了薄煤层辅助车辆，驱动可采用蓄电池和柴油发动机，可配套轨道或无轨胶轮。本次考察下的3个矿井均用上述车辆，高度非常低，约800-1200mm。但宽度较大，约2.4m左右。可带顶棚。从入井情况看，主要是离地间隙较小，在连采工作面底板条件不好时容易卡阻。4、意大利玛努利公司：该公司参展了乳化液胶管，可配套SSKV和DNSS系列接头(上述两种接头为德国克耐派德专利技术，玛努利公司有使用权)，同时与玛努利公司交流，该公司可生产配套各种胶管附件。5、玛伦公司：该公司称可以直接向用户销售JOY公司备件，全部备件附带JOY商标和发票。并承诺价格比JOY低，交货期快。6、同时，在煤展上还有一些矿用小型材料和产品。具体见下照片：目录五、所参观矿井比较好的做法五、所参观矿井比较好的做法1、采用自开回撤通道配套使用电驴回撤支架，可减少巷道掘进工程量和回撤通道支护量、支护设备投入，能够在长壁工作面回撤时提高安全保障和生产效率。建议先在2.2-3.5m中厚煤层，压力较小、顶底板较好的工作面试验。2、房采或掘进工作面连续运输系统与连采机分开使用，方便灵活，效率较高。建议在有条件使用连续运输系统的矿井试用。3、在薄煤层使用刨煤机进行回采的优点是回采率较房采高，使用房采工作面的优点是可回采不规则区域，适应性强。建议在1.2-1.7m薄煤层区域，如储量和面积较大时，在大面积规则区域可考虑布置刨煤机工作面。如储量和面积较小时，考虑布置房采工作面。4、建议在已订货未到货连采机上试用JOY公司新开发的连采机人员位置检测保护系统。其它可借鉴推广的项目由于我国与美国关于煤矿的法律法规有些是不同的，所以从神东矿区目前具体情况来看，以下几点可以借鉴：1、连采机和梭车都实现遥控操作，避免了司机进入采空区，保证了破碎顶板条件下司机的安全。建议在个别有条件矿井试验连采机使用遥控作业。2、回采时采硐间不留设煤柱，使顶板易垮落，保证了顶板能够做到随采随冒。建议引进两台适用采高2300-5000mm的厚煤层和两台适用采高1270-2790mm的薄煤层线性支架。3、根据直接顶的厚度合理选择锚杆的长度和直径。将锚杆长度缩短，但加粗。采用螺纹钢锚杆或者加粗圆钢锚杆支护，即保证巷道顶板稳定和支护效果，又可以使工作面回采完毕后顶板及时垮落，避免采后顶板由于支护过强造成的不冒落。4、掘进时使用风帘通风，回采时使用采空区回风，减少局扇通风增加的工程量。5、在有条件的矿井实现五巷七巷布置，在一个工作面试验同时使用两套连采，提高效率。6、将公司房采工作面传统的长条煤柱改为正方形煤柱，便于回采和垮落。7、建议先引进一台带双除尘的薄煤层连采机试用。同时再引进连采机时，要求厂家改进除尘系统，改为双除尘。8、再引进梭车时，建议引进大吨位带遥控的、同时为扁电缆的梭车。9、建议给薄煤层工作面引进一台薄煤层双臂锚杆机试用。10、建议请国外房柱式回采专业做设计的咨询公司来神东做一个房采工作面的设计。11、建议公司做铁制密闭进行工作面使用试验。12、引入玛伦公司进行JOY公司备件本地化采购，抑制JOY公司。