實(shí)施優(yōu)劣煤質(zhì)煤層配采 提高礦井資源采出率

李正甲，王祥龍，陳鐵亮

（北京天地華泰采礦工程技術(shù)有限公司，北京 100013）

實(shí)施優(yōu)劣煤質(zhì)煤層配采 提高礦井資源采出率

李正甲，王祥龍，陳鐵亮

（北京天地華泰采礦工程技術(shù)有限公司，北京 100013）

內(nèi)蒙古是我國(guó)煤炭資源大省，為了提高煤炭資源采出率，天地華泰公司針對(duì)不同煤質(zhì)煤層，研究了優(yōu)質(zhì)煤層與劣質(zhì)煤層配采技術(shù)和方案，開發(fā)研制應(yīng)用了變頻調(diào)速給煤機(jī)，煤質(zhì)在線實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)自動(dòng)配煤裝置，實(shí)現(xiàn)了精確定量配煤，有效提高了礦井煤炭資源采出率。

煤層配采;采出率;變頻調(diào)速

Collocating Mining Good and Bad Quality Coal and Improving Resource Recovery of Mine

在鄂爾多斯部分地區(qū)主要含煤地層為侏羅紀(jì)的延安組，在薛家灣地區(qū)為石碳二疊紀(jì)山西組和太原組煤層，含煤層多在3～4層，煤層條件有薄有厚，煤質(zhì)變化較大，煤層煤質(zhì)較好的發(fā)熱量可達(dá)25.2MJ/kg以上，煤層含夾矸層多的發(fā)熱量?jī)H在12.5MJ/kg。低劣煤質(zhì)在鄂爾多斯地區(qū)銷售價(jià)格低，市場(chǎng)用量小，銷售困難，礦井經(jīng)濟(jì)效益差。當(dāng)?shù)氐V主在經(jīng)濟(jì)利益驅(qū)動(dòng)下，必然選擇煤層條件好、煤質(zhì)優(yōu)良的煤層進(jìn)行開采，把符合國(guó)家煤炭開采政策的煤層丟棄，甚至開采下層優(yōu)質(zhì)煤層把上組煤質(zhì)差的煤層破壞，造成國(guó)家煤炭資源的大量損失和破壞。隨著國(guó)家對(duì)煤礦開采政策的調(diào)整，政府加強(qiáng)了對(duì)礦井煤炭資源的管理和控制，煤炭管理部門的檢查考核越來(lái)越嚴(yán)。為此，許多礦井在不斷尋求提高煤炭資源采出率的技術(shù)可行、經(jīng)濟(jì)更為合理的方法和措施。

北京天地華泰采礦工程技術(shù)有限公司在內(nèi)蒙鄂爾多斯地區(qū)的納林廟煤礦二號(hào)井，領(lǐng)先開發(fā)應(yīng)用了不同煤質(zhì)煤層配采工藝和技術(shù)，采用了精確定量可變頻調(diào)速給煤機(jī)，實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)在線煤質(zhì)監(jiān)測(cè)監(jiān)控技術(shù)系統(tǒng)，經(jīng)初次試驗(yàn)有效地提高了資源采出率和原煤質(zhì)量，取得了顯著的經(jīng)濟(jì)成效。

1 納林廟煤礦二號(hào)井煤層條件

天地華泰公司在鄂爾多斯生產(chǎn)運(yùn)營(yíng)的納林廟煤礦二號(hào)井，為伊泰集團(tuán)的主要生產(chǎn)礦井，礦井年產(chǎn)量7.0Mt，礦井效益好。

該礦可采煤層共3層，賦存于侏羅紀(jì)地層的延安組，主要可采煤層6煤，平均煤厚6.4m，發(fā)熱量22.99MJ/kg以上，目前煤價(jià)在400～500元左右。位于6號(hào)煤之上，層間距約為70m的4－2煤層平均厚度2.4m，含夾矸層平均為0.4m厚，發(fā)熱量15.048MJ/kg左右，煤質(zhì)較差，煤價(jià)每噸僅在130元左右，銷售困難。4號(hào)煤層儲(chǔ)量較大，煤質(zhì)差，6號(hào)煤為優(yōu)質(zhì)煤層條件好，開采速度快，開采量大，造成4號(hào)與6號(hào)煤層開采比例失調(diào)，礦井不得不考慮調(diào)整開采布局，尋求技術(shù)可行、經(jīng)濟(jì)合理的上下煤層配采方案。

今年以來(lái)，天地華泰公司納二礦項(xiàng)目部在4－2號(hào)煤層的42－09綜采工作面和下部6號(hào)煤層的621－04綜采工作面實(shí)施配采工藝。

42－09綜采面采高2.4m，工作面長(zhǎng)240m，走向1547m，工作面支架型號(hào)ZY6800－14/32，采煤機(jī)型號(hào)MG300/720－AWD1，工作面輸送機(jī)型號(hào)SGZ－764/630，主運(yùn)巷膠帶型號(hào)DSJ100/90/2× 250，運(yùn)輸能力為900t/h。

621－04綜采面采高5.3m，工作面長(zhǎng)240m，走向2800m，工作面支架型號(hào)ZY8640/25.5/55，采煤機(jī)型號(hào)MG750/1915－GWD，工作面輸送機(jī)型號(hào)SGZ－1000/1400，主運(yùn)巷為1.2m的膠帶輸送機(jī)，運(yùn)輸能力2000t/h。

2 初步配煤試驗(yàn)

為滿足煤炭銷售要求且保證4號(hào)煤層的正常采掘接續(xù)，按照煤礦統(tǒng)一部署，進(jìn)入地面煤倉(cāng)的混合煤發(fā)熱量不小于21.736MJ/kg，這就要求井下4號(hào)煤、6號(hào)煤能夠均勻配比。開始階段，井下配煤只能通過(guò)給煤機(jī)司機(jī)目測(cè)，控制6號(hào)煤煤量大小，配煤的效果與操作工人的經(jīng)驗(yàn)、工作責(zé)任心、疲勞狀態(tài)等多種因素有關(guān)，并且目前溜煤眼所用給煤機(jī)最小給煤量為600t/h，配煤效果達(dá)不到要求，無(wú)法滿足配煤需求。經(jīng)過(guò)調(diào)研，目前國(guó)內(nèi)市場(chǎng)用于配煤設(shè)施種類很多，不同的條件需要實(shí)現(xiàn)的配煤方案也不盡相同，而其中很大一部分都是針對(duì)地面煤場(chǎng)的配煤進(jìn)行的，井下配煤目前國(guó)內(nèi)仍沒有成熟的技術(shù)方案可供借鑒。

3 配煤技術(shù)方案選擇

根據(jù)納二礦實(shí)際情況及配煤要求，本著“簡(jiǎn)單可靠、實(shí)用性強(qiáng)”的原則，通過(guò)理論研究、技術(shù)可行性論證，擬定了針對(duì)本礦實(shí)際的配煤方案。

3.1 配煤設(shè)備現(xiàn)場(chǎng)布置

將現(xiàn)有的GLD3300/11/F/S型給煤機(jī)進(jìn)行自動(dòng)化改造，投入1套變頻控制系統(tǒng)，通過(guò)變頻柜自動(dòng)控制給煤機(jī)給煤量;測(cè)量手段方面，采取電子秤稱重，反饋過(guò)煤量信號(hào)，通過(guò)PLC控制將6號(hào)煤的過(guò)煤量信號(hào)轉(zhuǎn)換為給煤機(jī)變頻器的輸入控制信號(hào)，通過(guò)編程實(shí)現(xiàn)4號(hào)煤與6號(hào)煤的均勻穩(wěn)定配比。配煤方案現(xiàn)場(chǎng)布置如圖1。

圖1 配煤設(shè)備現(xiàn)場(chǎng)布置

3.2 新配煤系統(tǒng)的優(yōu)越性

（1）在原有給煤機(jī)基礎(chǔ)上進(jìn)行技術(shù)改造，無(wú)需更換給煤機(jī)，大幅度節(jié)約了配煤方案的成本。

（2）采用目前市場(chǎng)上已經(jīng)比較成熟的電子秤測(cè)量手段，方案可靠性高。

（3）配煤系統(tǒng)簡(jiǎn)單實(shí)用，適合煤礦井下復(fù)雜的現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境，系統(tǒng)穩(wěn)定性較強(qiáng)。

4 納二礦配煤技術(shù)要求

4.1 過(guò)煤量配比與電子秤測(cè)量范圍

給煤機(jī)下口1.4m膠帶運(yùn)輸煤炭 （6號(hào)煤）發(fā)熱量:22.990MJ/kg。

給煤機(jī)上口煤倉(cāng)煤炭 （4號(hào)煤）發(fā)熱量: 15.048MJ/kg。

要求實(shí)現(xiàn)變頻調(diào)速配比后混合煤均發(fā)熱量: 22.154MJ/kg。

即要求系統(tǒng)滿足以下公式:

式中，x為6號(hào)煤?jiǎn)挝粫r(shí)間過(guò)煤量，t/h;y為4號(hào)煤?jiǎn)挝粫r(shí)間過(guò)煤量，t/h。

其中6號(hào)煤日均過(guò)煤量為20000t，日均生產(chǎn)時(shí)間為18h左右，即每小時(shí)平均過(guò)煤1111t左右，要求電子秤最大稱量能力≥1500t/h，與給煤機(jī)距離50m。

4.2 對(duì)PLC控制系統(tǒng)的要求

要求PLC控制系統(tǒng)能將電子秤的輸出信號(hào)轉(zhuǎn)換成變頻器的輸入信號(hào)，通過(guò)變頻調(diào)速改變給煤機(jī)過(guò)煤量來(lái)實(shí)現(xiàn)上述配煤標(biāo)準(zhǔn)。并且當(dāng)6號(hào)煤煤量為0并且持續(xù)時(shí)間達(dá)到10s時(shí)，要求給煤機(jī)停止放煤，當(dāng)6號(hào)煤重新出煤并且持續(xù)時(shí)間達(dá)到30s時(shí)，給煤機(jī)也能隨之啟動(dòng)放煤。

除上述要求外，因本套設(shè)備需井下運(yùn)行，所有電氣設(shè)備必須防爆 （電壓等級(jí)為660V或127V）

5 設(shè)備選型及改造方案預(yù)算

（1）防爆變頻電機(jī):11kW/660V（原廠配套）。

（2）防爆變頻器:型號(hào)BPBT－37/660，輸入電壓:AC660V，50Hz，85%～115%Ue。

（3）膠帶秤:稱量范圍0～5000t/h，輸出信號(hào)4～20mA。

（4）PLC控制箱供電電源AC127V，工作電源24V。PLC控制箱接收膠帶秤輸出的電流信號(hào)，在可設(shè)定給煤量基礎(chǔ)上，由控制系統(tǒng)計(jì)算并控制變頻器的速度，按照設(shè)定的發(fā)熱量控制給煤機(jī)給煤，由KJH顯示系統(tǒng)顯示及設(shè)置給煤量等參數(shù)。

按照上述設(shè)備配套，其改造預(yù)算如表1。

表1 納二項(xiàng)目部配煤系統(tǒng)改造預(yù)算

6 結(jié)束語(yǔ)

天地華泰納二項(xiàng)目部在納林廟二號(hào)井不同煤質(zhì)的4號(hào)和6號(hào)煤層成功地實(shí)施配采，并研制開發(fā)成功了自動(dòng)變頻調(diào)速給煤機(jī)和煤質(zhì)在線監(jiān)測(cè)監(jiān)控等系統(tǒng)，為內(nèi)蒙古鄂爾多斯地區(qū)同類煤層條件礦井提高煤炭資源采出率開創(chuàng)了技術(shù)可行、經(jīng)濟(jì)合理的成功經(jīng)驗(yàn)。

TD82

B

1006-6225（2011）04-0044-02

2011－05－09

李正甲 （1973－），男，山東高唐人，高級(jí)技師，現(xiàn)任天地華泰采礦工程技術(shù)有限公司納二礦項(xiàng)目部經(jīng)理。

［責(zé)任編輯:鄒正立］