付村煤業(yè)綜合機(jī)械化生產(chǎn)系統(tǒng)優(yōu)化改造研究

張延偉 張道福 王 成 程傳印 牟國禮

(山東能源棗莊礦業(yè)集團(tuán)付村煤業(yè)公司，山東省濟(jì)寧市，277600)

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★ 企業(yè)天地 ★

付村煤業(yè)綜合機(jī)械化生產(chǎn)系統(tǒng)優(yōu)化改造研究

張延偉 張道福 王 成 程傳印 牟國禮

(山東能源棗莊礦業(yè)集團(tuán)付村煤業(yè)公司，山東省濟(jì)寧市，277600)

針對付村煤業(yè)公司綜合機(jī)械化水平低、運(yùn)輸系統(tǒng)復(fù)雜、主井提升能力制約等問題，通過實(shí)施系統(tǒng)優(yōu)化、裝備升級、煤倉擴(kuò)容等全方位一系列創(chuàng)新實(shí)踐，對付村煤業(yè)生產(chǎn)系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化改造，優(yōu)化勞動組織模式，實(shí)施生產(chǎn)精細(xì)化管理，促進(jìn)了煤礦的安全高效開采，取得了良好的經(jīng)濟(jì)效益和社會價值。

采掘系統(tǒng) 運(yùn)輸系統(tǒng) 綜合機(jī)械化生產(chǎn)系統(tǒng) 煤倉 系統(tǒng)優(yōu)化 付村煤業(yè)

付村煤業(yè)公司是一座核定生產(chǎn)能力為270萬t/a的大型現(xiàn)代化礦井，長期以來一直沿用傳統(tǒng)的生產(chǎn)工藝和模式，放頂煤工藝相對落后，受“不靠裝備靠管理”理念束縛，綜合機(jī)械化設(shè)備整體裝備水平低、功率小、配套不合理，生產(chǎn)效率相對較低，加上運(yùn)輸系統(tǒng)復(fù)雜、主井提升能力不足的制約，井下不足4000 t的倉儲容量尤顯不足，造成礦井產(chǎn)能得不到釋放，生產(chǎn)和效益很長時期處于被動的局面，而且由于機(jī)械事故率高，職工勞動強(qiáng)度大，曾一度出現(xiàn)職工怠工現(xiàn)象。

為徹底扭轉(zhuǎn)這種局面，付村煤礦通過實(shí)施系統(tǒng)優(yōu)化、裝備升級、倉儲擴(kuò)容等全方位一系列的創(chuàng)新，轉(zhuǎn)方式、調(diào)系統(tǒng)，大力實(shí)施“儲、裝、產(chǎn)、運(yùn)”一體化系統(tǒng)升級改造，改變傳統(tǒng)生產(chǎn)模式，以取得更好的生產(chǎn)效益。

1 工程概況

付村煤業(yè)有限公司是棗礦集團(tuán)主力礦井之一，于1998年8月1日建成投產(chǎn)，1999年3月15日改制為付村煤業(yè)有限公司。礦井位于微山縣境內(nèi)，礦區(qū)專用鐵路線與京滬鐵路接軌，京杭運(yùn)河流經(jīng)付村井田，水陸交通運(yùn)輸十分方便。

礦井井田面積約為24.91 km2，核定生產(chǎn)能力為270萬t/a，按276個工作日核定生產(chǎn)能力為227萬t/a。礦井井田內(nèi)儲量豐富，煤層儲存條件好，煤炭品種優(yōu)良，屬中等變質(zhì)程度的煙煤。經(jīng)配比洗選后可生產(chǎn)優(yōu)質(zhì)焦炭，滿足大型鋼鐵等企業(yè)的需求。

付煤公司井下生產(chǎn)布局分為南北翼，其中北翼1個主采工作面，南翼1個主采工作面，產(chǎn)出的原煤從采區(qū)經(jīng)5部主運(yùn)帶式輸送機(jī)進(jìn)入主井底煤倉，由主井進(jìn)行提升，運(yùn)距達(dá)6000 m以上?，F(xiàn)井下起到緩解主運(yùn)帶式輸送機(jī)運(yùn)輸?shù)拿簜}共5個，分別為主井底容量為1000 t的主煤倉和容量為800 t的緩沖煤倉，北翼強(qiáng)力帶式輸送機(jī)機(jī)頭和東四采區(qū)集皮機(jī)頭各有1個容量為800 t的煤倉以及4部強(qiáng)力帶式輸送機(jī)機(jī)頭容量為500 t的緩沖煤倉，現(xiàn)井下緩沖煤倉總?cè)萘績H為3900 t。由于原煤緩沖能力小，且南、北翼緩沖能力相差大，而采場生產(chǎn)主要集中在北翼和南翼，采煤工作面客觀存在的不均衡性與礦井的均衡提升產(chǎn)生矛盾，當(dāng)工作面產(chǎn)能過大時主井提升能力不足，而當(dāng)工作面產(chǎn)能過小時主井又面臨提升能力浪費(fèi)，因此盡快提高井下煤倉的緩沖能力尤為重要，可以從根本上解決礦井提升能力與采區(qū)生產(chǎn)能力之間的矛盾。

2 礦井綜合生產(chǎn)系統(tǒng)改造實(shí)踐

2.1 推進(jìn)裝備升級，打造新型生產(chǎn)模式

2.1.1 量身定做大采高綜采裝備

付煤公司主采煤層為3#煤層，賦存條件簡單，煤層厚度較穩(wěn)定，平均煤厚約5.7 m?，F(xiàn)有采高最大的支架為ZY6400-25/53型再制造支架，該架型2006年投入使用，服務(wù)時長已達(dá)10年，設(shè)計最大采高為5.3 m，實(shí)際最大采高為5.1 m。所以若該支架在東十采區(qū)3上1007、3上1008、3上1009工作面繼續(xù)使用，按照煤層厚度損失0.6 m計算，3個工作面累計煤炭資源損失約34萬t，將會造成巨大的經(jīng)濟(jì)損失。而且老舊設(shè)備維修費(fèi)用高，資源浪費(fèi)的同時開采成本增加。為此，綜合考慮安全、經(jīng)濟(jì)、資源回收等多方面因素，與鄭煤機(jī)合作在3上1007工作面投入一次采全高電液控支架(ZY9000/27/60D型)，資源回收率提升到98%。

2.1.2 提升“三機(jī)”配套裝備水平

目前，升級后的3上1007工作面裝備102架新型電液控大支架(ZY9000/27/60D型)支護(hù)高度為2.7～6 m，配套使用上海天地公司新型采煤機(jī)(MG750/1915-GWD型，最大功率為1790 kW，滾筒直徑達(dá)2.8 m)和西北奔牛新型輸送機(jī)(SGZ-1000/1400型刮板輸送機(jī)配套德國進(jìn)口SEW減速箱，裝備兩臺700 kW雙速電機(jī))，割煤、運(yùn)輸能力可達(dá)2600 t/h，減人效果更加明顯(生產(chǎn)隊伍配備60人)，單產(chǎn)水平達(dá)到1.5～2萬t/d。

2.1.3 積極應(yīng)用推廣新技術(shù)

3上1007工作面第一次實(shí)現(xiàn)了電廠軟化水地面自動配比直供井下。通過遠(yuǎn)距離供液、供電，單軌吊網(wǎng)絡(luò)化運(yùn)輸，影像數(shù)據(jù)動態(tài)上傳以及乳化泵變頻裝置、強(qiáng)力帶式輸送機(jī)和永磁電機(jī)等新技術(shù)的應(yīng)用，將3上1007工作面打造成為裝備水平、現(xiàn)代化程度一流的大采高品牌工作面。2017年9月即將投產(chǎn)的3上1008工作面將進(jìn)一步進(jìn)行自動化全面升級，力爭實(shí)現(xiàn)“地面操作井下采煤”。

2.2 調(diào)整開拓布局，優(yōu)化系統(tǒng)設(shè)計

2.2.1 積極調(diào)整采場布局

隨著東十采區(qū)地表村莊搬遷完成，提前進(jìn)入東十采區(qū)的開拓延伸，通過超前規(guī)劃準(zhǔn)備，在村莊搬遷后的第一時間組織了東十采區(qū)首采面3上1001工作面的生產(chǎn)，為最終形成以東十采區(qū)為主、東四(東六)采區(qū)為輔，南、北翼均衡生產(chǎn)的模式奠定了基礎(chǔ)。

2.2.2 超前規(guī)劃采掘接續(xù)

(1)統(tǒng)籌分析村莊壓煤、3上3下煤質(zhì)配比、工作面裝備等多種因素，抓好采掘接續(xù)，按照“精排一年、細(xì)排兩年、規(guī)劃三年、著眼十年”的理念，應(yīng)對采場變化和市場形勢，逐步構(gòu)建了“大接續(xù)”的良好格局。

(2)確保順序開采。東十采區(qū)作為主采區(qū)，新解放的4個3上工作面平均儲量均在100萬t左右，為實(shí)現(xiàn)該采區(qū)由北往南順序開采，分別為這4個大型工作面之間各安排一個40萬t左右的墊肩工作面，確保主采區(qū)的順序開采。

(3)加快掘進(jìn)進(jìn)度。2016年7月，3上1008切眼月掘進(jìn)達(dá)到了250 m的炮掘新水平，2016年8月， 3上1008運(yùn)輸巷連續(xù)26天達(dá)到日掘進(jìn)16 m的最好水平。

2.2.3 實(shí)施礦井系統(tǒng)“瘦身”工程

隨著礦井采場向東十采區(qū)和東六采區(qū)轉(zhuǎn)移，東二輔助采區(qū)和東四采區(qū)逐步萎縮，通風(fēng)、排水、供電三大系統(tǒng)增加了礦井運(yùn)行費(fèi)用，特別是東二輔助采區(qū)可采煤量較少，且為瓦斯異常區(qū)，地質(zhì)條件復(fù)雜、災(zāi)害威脅大，并且瓦斯抽排系統(tǒng)占用大量的人力、物力、財力。因此，計劃兩年時間內(nèi)，大力收縮生產(chǎn)系統(tǒng)，分3個步驟封閉3個區(qū)段，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)“瘦身”、優(yōu)化。具體如下：

(1)2016年，完成了對東二輔助采區(qū)及暫時沒有采掘活動的東十二采區(qū)的封閉，每年節(jié)約各類運(yùn)行維護(hù)費(fèi)用近400萬元。

(2)2017年，將封閉東四采區(qū)東部，可封閉閑置巷道8988 m，消除系統(tǒng)隱患。

(3)2018年，封閉整個東四采區(qū)后，將實(shí)現(xiàn)以東十采區(qū)為主、東六采區(qū)為輔的南北兩翼均衡生產(chǎn)，形成簡化集約的新布局。屆時，職工可在半小時內(nèi)到達(dá)作業(yè)地點(diǎn)，打造“半小時工作圈”。

2.2.4 優(yōu)化運(yùn)輸系統(tǒng)設(shè)計

(1)利用過立交、溜煤槽(眼)技術(shù)，減少運(yùn)輸設(shè)備和運(yùn)輸環(huán)節(jié)。在3上1001、3上1005、3下412等工作面運(yùn)輸巷施工溜煤滑槽，共減少10～30 m的小帶式轉(zhuǎn)載機(jī)7部，減少了設(shè)備投入和電耗，累計節(jié)約2000余萬元。

(2)采用永磁電動機(jī)直驅(qū)變頻調(diào)速技術(shù)。為增加主運(yùn)帶式輸送機(jī)運(yùn)輸能力，對兩部強(qiáng)力帶式輸送機(jī)驅(qū)動部分進(jìn)行了升級改造，更換了6臺315 kW永磁電動機(jī)驅(qū)動，將原有的3.15 m/s膠帶運(yùn)行速度提升至4 m/s，過煤量增加了40%，機(jī)電事故率下降了60%，電耗降低了20%，實(shí)現(xiàn)了高效運(yùn)輸。

(3)工作面運(yùn)輸巷積極推廣應(yīng)用1.2 m寬帶式輸送機(jī)，一部帶式輸送機(jī)直接入溜煤眼到主運(yùn)帶式輸送機(jī)。

(4)單軌吊輔助運(yùn)輸形成區(qū)域網(wǎng)絡(luò)化，充分發(fā)揮“互聯(lián)網(wǎng)+單軌吊網(wǎng)絡(luò)化”的優(yōu)勢，實(shí)施“天貓”工程?，F(xiàn)東四采區(qū)采用1部KPCZ-148型單軌吊機(jī)車、東十采區(qū)采用1部KPCZ-148型和1部KPCZ-95型單軌吊機(jī)車，使東四采區(qū)和東十采區(qū)形成了單軌吊區(qū)域運(yùn)輸網(wǎng)絡(luò)，累計減少運(yùn)輸距離近8 km，減少運(yùn)輸絞車32部，安全設(shè)施58套，尤其是在3上1001工作面安裝期間，單軌吊機(jī)車達(dá)到了日運(yùn)14架25 t大型支架的整體吊運(yùn)，提高了運(yùn)輸效率，保證了3上1001工作面的安裝工期。

2.3 倉儲系統(tǒng)改造，全面實(shí)現(xiàn)采區(qū)雙倉布置

隨著礦井生產(chǎn)系統(tǒng)的改造，特別是工作面裝備升級后，生產(chǎn)能力遠(yuǎn)超主井提升能力，原來井下3000多t的倉儲能力明顯不足，運(yùn)輸環(huán)節(jié)成了瓶頸，頻繁滿倉、開開停停，生產(chǎn)能力得不到發(fā)揮。對此，于 2015年三季度提出了倉儲系統(tǒng)擴(kuò)容、采區(qū)雙倉布局，確保在緩沖倉灌滿、工作面不生產(chǎn)的情況下保證主井的連續(xù)提升作業(yè)，具體實(shí)施情況如圖1所示。

(1)東十采區(qū)(北翼)。在北翼一部強(qiáng)力帶式輸送機(jī)尾沉淀池處建設(shè)2#煤倉，該煤倉建設(shè)直徑為8 m，垂高24 m，容量為1000 t，距北翼1#煤倉30 m。另外，在北翼強(qiáng)力帶式輸送機(jī)中部施工一個矸石分矸倉。該分矸倉直徑為4.5 m，垂高為8 m，容量為100 t。

(2)東六采區(qū)。在南翼二部強(qiáng)力帶式輸送機(jī)572#架的正上方(東六主運(yùn)皮帶機(jī)頭)建設(shè)一個直徑為8 m、垂高為12 m的煤倉，有效容量為400 t；另外，在東六煤倉以北90 m位置建設(shè)一個矸石倉，直徑為4.5 m，垂高為12 m，有效容量為100 t。

(3)主井緩沖煤倉。在原來主井井底1#、2#煤倉的延長線上再建設(shè)3#煤倉，煤倉直徑為12 m，垂高為40 m，煤倉容量為4300 t，在主井1#煤倉安設(shè)一部TD-75帶式輸送機(jī)，經(jīng)2#煤倉到達(dá)3#煤倉，中間用分煤器分煤落入2#煤倉。

經(jīng)過對整個井下儲裝系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化改造，在主運(yùn)系統(tǒng)上，利用1年時間集中施工，從井底到兩翼再到采區(qū)，新建5個煤倉進(jìn)行擴(kuò)容增量，實(shí)現(xiàn)了采區(qū)及兩翼“雙倉”布置，井下倉儲能力由原來的3000多t擴(kuò)增到10000 t，有效解決了因滿倉制約生產(chǎn)能力發(fā)揮的問題，使工作面完全可以開足馬力高效生產(chǎn)，僅因高效生產(chǎn)帶來電耗下降可節(jié)省約80萬元/月，為實(shí)現(xiàn)夜班不生產(chǎn)、周日集休、礦井不減產(chǎn)的目標(biāo)奠定了儲容基礎(chǔ)。井下緩沖倉容量分布見表1所示。

表1 井下煤倉容量分布

2.4 優(yōu)化勞動組織模式，實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)方式變革

隨著產(chǎn)、運(yùn)、儲各環(huán)節(jié)全面提速增量，堅持以人為本、高效生產(chǎn)的原則，優(yōu)化生產(chǎn)勞動組織，實(shí)施取消夜班生產(chǎn)，實(shí)現(xiàn)高產(chǎn)高效礦井生產(chǎn)方式新突破。

2.4.1 取消夜班生產(chǎn)，建立“二八”勞動組織模式

付煤公司通過優(yōu)化勞動組織，建立“二八”制勞動組織模式推行兩班生產(chǎn)，取消夜班作業(yè)，以目前生產(chǎn)3上1007工作面與3下402工作面配采進(jìn)行說明，具體生產(chǎn)時間見表2。

表2 “二八”制勞動組織模式生產(chǎn)時間表

3上1007工作面與3下402工作面均衡開采，可實(shí)現(xiàn)南北翼兩采區(qū)3上、3下煤層均衡生產(chǎn)與煤質(zhì)需求。每個工作面每天割煤不低于4刀，保證了主井提升量。同時，南、北翼兩采區(qū)分別為獨(dú)立生產(chǎn)運(yùn)輸系統(tǒng)，可實(shí)現(xiàn)時間、空間上相互配合，不會出現(xiàn)采區(qū)滿倉相互影響現(xiàn)象。

2.4.2 穩(wěn)妥安排富余人員，建立人員流動機(jī)制。

將裝備升級裁減的富余人員，成立“專業(yè)化服務(wù)隊”服務(wù)于其他采煤區(qū)隊或輔助區(qū)隊，實(shí)行有償服務(wù)模式。

2.4.3 實(shí)行精細(xì)化管理，建立動態(tài)考核機(jī)制

根據(jù)每天的具體任務(wù)、具體工作量、具體出勤工數(shù)進(jìn)行結(jié)算工資，建立動態(tài)考核機(jī)制。工區(qū)考核與工作量掛鉤，實(shí)行多勞多得，從而能夠有效調(diào)動區(qū)隊干部職工的積極性。

3 取得的效果

(1)礦井的安全生產(chǎn)得到有力保障。“無人則安，少人則安”,人是工作現(xiàn)場最大的安全隱患, 在百米井下，每減少一個用工就會少一份安全隱患，通過裝備升級來實(shí)現(xiàn)自動化減人，是打造本質(zhì)安全型礦井的有力舉措。另外夜班是礦井安全生產(chǎn)的薄弱環(huán)節(jié)，取消夜班生產(chǎn)方式，是保障安全生產(chǎn)的又一有力舉措。

(2)降低了煤炭生產(chǎn)的能耗。煤礦生產(chǎn)的不均衡性是造成能耗大的主要原因，采煤工作面的開機(jī)率穩(wěn)定，可集中主運(yùn)輸皮帶和主井提升運(yùn)行和檢修時間，降低了設(shè)備的無謂磨損和耗電，每年僅電耗部分就節(jié)約達(dá)100萬元。

(3)提高了煤炭資源的回收率。取消了放頂煤落后的生產(chǎn)工藝，對3上、3下煤層全部實(shí)現(xiàn)了大采高綜采一次采全高，提高10%的煤炭資源回收率，每年可多回收煤炭30萬t。

(4)原煤工效得到極大提升。由于采煤工作面的裝備升級，產(chǎn)能得到極大釋放，現(xiàn)在工區(qū)職工人數(shù)由原來的140人減少至60人，原煤工效由原來的34 t/工提高到80 t/工，工效提高2.35倍。

(5)升高了職工的幸福指數(shù)。通過工作創(chuàng)新，實(shí)現(xiàn)了一線職工每周集中公休、打造“半小時工作圈”，達(dá)到了國外煤礦職工的水平，極大地升高了職工的幸福指數(shù)，正在向著實(shí)現(xiàn)“朝九晚五”工作方式和大采高工作面“無人化”自動開采努力。不僅創(chuàng)出了建礦以來原煤產(chǎn)量、商品煤銷量、精煤銷量、月均產(chǎn)銷量4項(xiàng)歷史新紀(jì)錄，而且在全國率先實(shí)現(xiàn)了取消夜班、兩班生產(chǎn)、生產(chǎn)檢修一體化，并逐步向“朝九晚五”過渡的生產(chǎn)模式，實(shí)現(xiàn)了傳統(tǒng)理念和生產(chǎn)模式的大變革，取得了良好的經(jīng)濟(jì)效益和社會價值。

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(責(zé)任編輯 郭東芝)

Research on optimization and modification of comprehensive mechanization production system in Fucun Coal Industry Company

Zhang Yanwei, Zhang Daofu, Wang Cheng, Cheng Chuanyin, Mu Guoli

(Fucun Coal Industry Company, Shandong Energy Zaozhuang MiningGroup, Jining, Shandong 277600, China)

Aiming at the problems of low comprehensive mechanization level, complex transportation system, weak main shaft hoisting capacity in Fucun Coal Industry Company, a series of innovative practices were implemented, such as system optimization, equipment upgrade and coal bunker dilatation, the production system was optimized and modified, the labor organization was optimized and the production delicacy management was carried out, which promoted the coal mine's safety and high-efficient mining and achieved favorable economic benefit and social value.

mining and tunneling system, transportation system, comprehensive mechanization production system, coal bunker, system optimization, Fucun Coal Industry Company

張延偉，張道福，王成等. 付村煤業(yè)綜合機(jī)械化生產(chǎn)系統(tǒng)優(yōu)化改造研究[J]. 中國煤炭，2017,43(6)：155-159. Zhang Yanwei, Zhang Daofu, Wang Cheng, et al. Research on optimization and modification of comprehensive mechanization production system in Fucun Coal Industry Company[J]. China Coal, 2017,43(6):155-159.

TD529

A

張延偉(1973-)，男，山東滕州人，付村煤業(yè)公司經(jīng)理，碩士研究生(在讀)，研究員，從呈煤礦技術(shù)與管理研究。