厚煤層源頭控制提高煤炭質(zhì)量及效益的探索與實(shí)踐

時(shí)建成

(山西河曲晉神磁窯溝煤業(yè)有限公司,山西 忻州 036500)

煤礦企業(yè)提高煤質(zhì)關(guān)系到企業(yè)的生存發(fā)展,也直接影響企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益,提高煤質(zhì)同安全生產(chǎn)工作一樣重要。當(dāng)前,部分煤礦通過階段性開采已將條件好、煤質(zhì)好的采區(qū)基本回采殆盡,進(jìn)入了邊角煤開采、殘煤回收等階段;工作面小、回采時(shí)間短是短期面臨的生產(chǎn)現(xiàn)狀,且環(huán)保要求嚴(yán)、用戶要求高,使煤炭市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)更加激烈;人工成本不斷加大,企業(yè)的利潤微乎其微,要想在競(jìng)爭(zhēng)如此激烈的市場(chǎng)獲取利潤,不僅要保證產(chǎn)量,更要保證質(zhì)量。而企業(yè)對(duì)煤質(zhì)管理的重視程度普遍不夠，關(guān)注度也不高,因此研究煤質(zhì)管理與經(jīng)濟(jì)效益的關(guān)系對(duì)企業(yè)而言至關(guān)重要。

割臺(tái)裝置采用作物夾持切割的方法將向日葵籽盤和秸稈完全分離，利用軟收集裝置收集不會(huì)對(duì)收割后的向日葵籽盤造成機(jī)械損傷。

對(duì)于煤質(zhì)管理,國內(nèi)工程技術(shù)人員和研究人員也做了大量的研究。孫愛祥等[1]通過參考金屬礦等開采設(shè)計(jì)規(guī)范中的相關(guān)要求,闡述了采出原煤“質(zhì)”和“量”的關(guān)系。楊文承[2]指出了煤質(zhì)管理存在的主要問題,并建議重視煤質(zhì)管理、完善煤質(zhì)管理體系和煤質(zhì)管理制度、強(qiáng)化源頭管控和過程監(jiān)管,使煤質(zhì)管理逐步走向制度化、流程化、標(biāo)準(zhǔn)化。朱有彬等[3]采用現(xiàn)場(chǎng)管理和技術(shù)手段相結(jié)合的方法,改變傳統(tǒng)的粗放型煤質(zhì)管理辦法,實(shí)現(xiàn)了精細(xì)化煤質(zhì)管理。綜合現(xiàn)有研究成果[4-8],本文采用理論分析與實(shí)踐探索相結(jié)合的方法,以磁窯溝煤礦10108工作面為工程背景,提出“以掘保采、以采保質(zhì)、保質(zhì)保量”的系統(tǒng)煤質(zhì)管理思路,實(shí)現(xiàn)從源頭抓煤質(zhì),提高煤質(zhì)發(fā)熱量和回收率,進(jìn)而實(shí)現(xiàn)提升企業(yè)利潤、降低成本的目的。

1 10-2#煤層特征介紹

磁窯溝煤礦10-2#煤層煤的顏色為灰黑-黑色,深棕色條痕,弱玻璃光澤,內(nèi)生裂隙較發(fā)育(5～20條/5 cm),主要為條帶狀結(jié)構(gòu),次為均一狀結(jié)構(gòu),層狀構(gòu)造明顯,具有易燃、焰長、不膨-微膨的特點(diǎn),大部分為半亮煤,次為半暗煤,局部為暗淡煤。該煤層厚度為4.5 m,頂板有一層200 mm夾矸,距底板1.75 m處有一層0.15 m炭質(zhì)泥巖,對(duì)煤質(zhì)影響較大。由于煤層條帶狀結(jié)構(gòu)層理清晰,對(duì)比煤層中夾矸容易分辨,回采期間可以參考頂部50 mm夾矸線作為標(biāo)志層控制頂板,參考中部150 mm夾矸控制底板是實(shí)現(xiàn)延煤層層位回采的重要舉措之一。煤層煤質(zhì)柱狀圖見圖1。

圖1 煤層煤質(zhì)柱狀圖Fig.1 Coal quality histogram of coal seam

2 10108工作面布置及煤質(zhì)預(yù)測(cè)

2.1 10108工作面布置及構(gòu)造分布

10108綜采工作面布置在10-2#煤層?xùn)|南位置,該工作面沿傾向布置,設(shè)計(jì)推進(jìn)長度246 m,工作面長度240 m,可采煤量為39.85萬t。10108工作面掘進(jìn)過程揭露的構(gòu)造分布如下:工作面切眼距機(jī)頭43～62 m位置底板揭露最厚0.5 m泥巖;10108切眼距機(jī)頭90～120 m位置底板揭露最厚1.0 m泥巖;10108回風(fēng)順槽6～10 m范圍底板揭露最厚1.1 m泥巖;煤層頂板含有一層200 mm厚的夾矸,煤層中部有一層150 mm夾矸,對(duì)煤質(zhì)影響較大。鑒于10-2#煤層特征較為明顯,回采范圍節(jié)理相對(duì)簡單,區(qū)域內(nèi)煤層大部分為半亮煤,參考煤層中部及頂部夾矸調(diào)整、控制回采層位,對(duì)于回采層位管理極為有利。

基于航空模型和航拍技術(shù)的景觀評(píng)價(jià)系統(tǒng)分析……………………………………………… 林楠，朱衛(wèi)剛（12-42）

2.2 10108工作面煤質(zhì)刻槽化驗(yàn)情況

對(duì)工作面膠運(yùn)巷道和回風(fēng)巷道進(jìn)行刻槽預(yù)判工作面煤質(zhì)情況,刻槽規(guī)格為100 mm×50 mm巷高。10108工作面回風(fēng)巷共刻槽4個(gè),其中煤質(zhì)最高發(fā)熱量23 546 kJ/kg,最低發(fā)熱量21 534 kJ/kg,平均發(fā)熱量22 843 kJ/kg;10108工作膠運(yùn)巷共刻槽4個(gè),其中煤質(zhì)最高發(fā)熱量22 923 kJ/kg,最低發(fā)熱量21 911 kJ/kg,膠運(yùn)順槽的平均發(fā)熱量22 651 kJ/kg。

2.3 10108工作面煤質(zhì)預(yù)測(cè)

磁窯溝煤礦洗煤廠還在建設(shè)當(dāng)中,生產(chǎn)的原煤直接當(dāng)商品煤銷售,不僅煤質(zhì)指標(biāo)不穩(wěn)定,且原煤雜物多、水分大,極易導(dǎo)致煤質(zhì)事故造成用戶拒絕收貨,進(jìn)而影響到全礦生產(chǎn)?；夭蛇^程中頂板管理也會(huì)直接影響煤質(zhì)發(fā)熱量,特別是頂部200 mm夾矸的控制難度較大,當(dāng)夾矸進(jìn)入系統(tǒng)時(shí),煤質(zhì)的穩(wěn)定性無法保障。因此,本文從采掘工作面源頭進(jìn)行煤質(zhì)管控,并對(duì)煤質(zhì)提升效果進(jìn)行驗(yàn)證。

3 存在的問題

4 10108工作面煤質(zhì)提升措施

根據(jù)磁窯溝煤礦地質(zhì)報(bào)告及地質(zhì)鉆探數(shù)據(jù),結(jié)合掘進(jìn)過程中底板揭露矸石的情況,參考刻槽化驗(yàn)結(jié)果及煤層夾矸分布狀況,預(yù)測(cè)10108工作面煤質(zhì)指標(biāo):工作面回采前10 m煤質(zhì)發(fā)熱量為19 242 kJ/kg,含硫0.55%;工作面10 m以后預(yù)測(cè)平均煤質(zhì)發(fā)熱量能達(dá)到20 915 kJ/kg,含硫0.58%。

4.1 綜采煤質(zhì)管理

1)10108工作面開始回采前10 m時(shí),由于底板揭露矸石,要求工作面逐步抬高以減少底板割矸,待工作面底板見煤后開始沿巷道坡度正常推進(jìn)。

2)10108工作面正?；夭蛇^程中必須保證采高達(dá)到4.5 m,工作面頂板參考50 mm細(xì)夾矸為標(biāo)致層往上挑200 mm,以保證采高,降低矸石占比。10108工作面機(jī)頭、機(jī)尾過渡段采高要求:頂板過渡時(shí)要求機(jī)頭機(jī)尾利用3架降低采高與兩順槽頂板平整過渡,3架以外保證頂板沿規(guī)定的標(biāo)致層割煤;底板過渡時(shí)要求15架以內(nèi)根據(jù)機(jī)械參數(shù)調(diào)整工作面保證與兩順槽平穩(wěn)過渡,16架向工作面中部區(qū)段根據(jù)底煤情況臥底或抬高,禁止預(yù)留底煤，禁止割矸。

從總體上來看，說者發(fā)出的信息越來越重要，可是聽者接收的信息卻越來越少、越來越零散。經(jīng)過一次又一次的走神，聽者“印證自己并未錯(cuò)過有效信息”的判斷，就很可能只是幻覺。

3)開機(jī)生產(chǎn)2 h前必須將溜槽中的矸石清理干凈,生產(chǎn)停機(jī)過程中發(fā)現(xiàn)矸石必須利用空擋停機(jī)時(shí)間清理工作面溜槽中的矸石,或者根據(jù)實(shí)際情況停機(jī)揀矸;生產(chǎn)班要定時(shí)清理工作面架間、大腳前大塊煤,以增加煤質(zhì)發(fā)熱量。

此次白礬的專項(xiàng)抽驗(yàn)中，發(fā)現(xiàn)我國市場(chǎng)所售白礬質(zhì)量不合格的問題較為嚴(yán)重，總體不合格率為76%。具體包括以下兩個(gè)方面：1）銨鹽檢查不符合規(guī)定，且含量測(cè)定值高于100%，涉嫌銨礬摻偽；2）性狀異常，且含量測(cè)定值為0.4%（標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定應(yīng)不得少于99.0%），涉嫌硼砂造假。分析其主要原因有兩個(gè)方面：1）用價(jià)格相對(duì)便宜的相似物質(zhì)冒充或摻偽白礬；2）一些飲片生產(chǎn)企業(yè)在購進(jìn)白礬原料和飲片成品出廠前，未按照中國藥典要求進(jìn)行檢驗(yàn)和控制。標(biāo)準(zhǔn)問題主要為含量測(cè)定項(xiàng)未設(shè)上限；銨鹽檢查項(xiàng)用到劇毒試劑二氯化汞，不僅使用不便，而且實(shí)驗(yàn)室操作安全風(fēng)險(xiǎn)及環(huán)境污染風(fēng)險(xiǎn)大。

10108工作面回采前期,煤質(zhì)管理松懈,煤質(zhì)指標(biāo)不穩(wěn)定。從表1中可以看出,抽查9月5日-9月10日煤質(zhì)最高日平均發(fā)熱量為21 291 kJ/kg,最低日平均發(fā)熱量為20 865 kJ/kg,6 d平均發(fā)熱量為21 087 kJ/kg。

1)強(qiáng)化掘進(jìn)層位控制,厚煤層掘進(jìn)工作面要求沿底掘進(jìn)。磁窯溝煤礦10-2#煤層厚度4.5 m,掘進(jìn)巷道巷高3.7 m,要想控制好層位必須按要求探測(cè)底煤,要求每掘進(jìn)10 m在巷道正幫探測(cè)一次底煤厚度,并標(biāo)注在巷道幫部,保證工作面正幫沿底掘進(jìn),為綜采回采沿底割煤創(chuàng)造必要條件。

6)回采期間按日考核綜采采高,保煤質(zhì)的同時(shí)保生產(chǎn)任務(wù)、?；厥章?保采高的同時(shí)也間接地降低了矸石占比,提升了煤質(zhì)發(fā)熱量,增加了原煤回收率。

網(wǎng)絡(luò)傳輸層負(fù)責(zé)采集設(shè)備的接入及將采集的數(shù)據(jù)的高效、實(shí)時(shí)的傳輸?shù)綌?shù)據(jù)共享平臺(tái)層，以便服務(wù)于各平臺(tái)業(yè)務(wù)應(yīng)用.

4.2 掘進(jìn)層位控制及煤質(zhì)管理

5)綜采頂?shù)装褰垢铐?發(fā)現(xiàn)構(gòu)造導(dǎo)致割矸須采取分倉分運(yùn)的措施。

2)強(qiáng)化煤質(zhì)化驗(yàn),杜絕掘進(jìn)工作面煤質(zhì)發(fā)生變化影響全礦整體煤質(zhì);掘進(jìn)工作面每50 m進(jìn)行刻槽化驗(yàn),規(guī)格為10 cm×5 cm巷高。

5)掘進(jìn)工作面揭露矸石,必須對(duì)矸石單獨(dú)運(yùn)輸,不得進(jìn)入生產(chǎn)運(yùn)輸系統(tǒng);煤層夾矸或工作面底板損壞出現(xiàn)的矸石必須立即揀矸。

試驗(yàn)組的包裝質(zhì)量、消毒質(zhì)量、收回及時(shí)度、供給及時(shí)度等護(hù)理質(zhì)量評(píng)分與對(duì)照組進(jìn)行比較，對(duì)照組均低于試驗(yàn)組，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＜0.05）。見表1。

雞皮刺螨感染引起的鵝體表寄生蟲病要始終堅(jiān)持預(yù)防為主、綜合防治的方針。在發(fā)病期間，應(yīng)該對(duì)養(yǎng)殖舍進(jìn)行全面的清掃，改善養(yǎng)殖舍通風(fēng)環(huán)境，加大通風(fēng)量，及時(shí)清理糞便，增加飼料中多種維生素含量，添加硫酸亞鐵，促進(jìn)紅細(xì)胞再生，提高機(jī)體抵抗能力。同時(shí)，還要合理控制養(yǎng)殖密度，避免鵝群相互接觸，導(dǎo)致寄生蟲傳播。

3)強(qiáng)化雜物管控,工作面任何區(qū)域范圍不得出現(xiàn)雜物,生產(chǎn)、安裝工程垃圾當(dāng)天清理;責(zé)任范圍不得存放廢舊材料,無用的材料設(shè)備必須及時(shí)回收。

4.3 膠帶運(yùn)輸巷及各轉(zhuǎn)載的煤質(zhì)管理

對(duì)各膠帶運(yùn)輸機(jī)轉(zhuǎn)載點(diǎn)的雜物必須清理到垃圾桶,定期回收;膠帶運(yùn)輸機(jī)轉(zhuǎn)載點(diǎn)生產(chǎn)撒煤,必須先清理浮煤再?zèng)_洗粉塵,禁止撒煤直接用水沖走,水煤不得隨意上皮帶;膠帶機(jī)中部、轉(zhuǎn)載點(diǎn)設(shè)噴霧,必須設(shè)隔雨棚或風(fēng)動(dòng)噴霧;沖洗巷道淋水不得進(jìn)入皮帶,發(fā)現(xiàn)皮帶積水立即清理;膠帶運(yùn)輸巷道不得存放廢舊材料,無用的材料設(shè)備必須及時(shí)回收。

5 經(jīng)濟(jì)效益

4)工作面兩順槽超前段、順槽正幫雜物必須清理干凈。

4)卸載點(diǎn)噴霧改為風(fēng)動(dòng)噴霧并設(shè)隔雨棚,或采用封閉卸載點(diǎn)的方式代替噴霧降塵,禁止水噴霧直接向煤流中淋雨或注水。

通過探索改進(jìn)以及提出多項(xiàng)創(chuàng)新舉措,并落實(shí)到煤炭生產(chǎn)源頭過程中,煤質(zhì)發(fā)熱量有了大幅提升,抽查9月12日-9月17日煤質(zhì)化驗(yàn)數(shù)據(jù),從表2中可以看出:最高發(fā)熱量為21 568 kJ/kg,最低發(fā)熱量為21 367 kJ/kg,6 d平均發(fā)熱量為21 501 kJ/kg,較表1煤質(zhì)發(fā)熱量提高了414 kJ/kg,按照用戶結(jié)算價(jià)格,每提高4 kJ/kg價(jià)格上漲0.103元。自9月12日煤質(zhì)管理改進(jìn)后,該工作面生產(chǎn)煤量為30萬t,增加經(jīng)濟(jì)收入為305.91萬元人民幣。同時(shí),原煤質(zhì)量穩(wěn)定可節(jié)省17元噸煤入洗成本,增加了經(jīng)濟(jì)效益。

表1 9月5日-9月10日煤質(zhì)化驗(yàn)統(tǒng)計(jì)Table 1 Statistics of coal quality test from September 5 to 10

續(xù)表1

表2 9月12日-9月17日煤質(zhì)化驗(yàn)統(tǒng)計(jì)Table 2 Statistics of coal quality test from September 12 to 17

6 結(jié)論

1)通過對(duì)10108工作面回采過程推行煤質(zhì)管理改革創(chuàng)新,采取了“撿矸、除雜、清煤、控水”等非常規(guī)舉措,煤質(zhì)指標(biāo)得以穩(wěn)定,煤質(zhì)發(fā)熱量從21 087 kJ/kg提高到了21 501 kJ/kg,原煤水分降低了0.33%,經(jīng)濟(jì)效益增加了305.91萬元人民幣。

2)回采期間按日考核綜采采高,有效地保證了生產(chǎn)任務(wù)和回收率,同時(shí)也間接地降低了灰分,提升了煤質(zhì)發(fā)熱量,對(duì)于穩(wěn)定煤質(zhì)起到了關(guān)鍵作用。

3)當(dāng)工作面底板揭露構(gòu)造影響煤質(zhì)時(shí),逐步抬高底板減少割矸,是保證煤質(zhì)最直接最重要的措施之一。

4)工作面掘進(jìn)過程要控制好層位,保證巷道正幫沿底掘進(jìn),為綜采沿底割煤奠定基礎(chǔ)。

5)雜物管控得到了提升,含雜率降低到了0.1 kg/萬t以下,滿足了用戶對(duì)煤質(zhì)的要求。

6)通過研究可知將煤質(zhì)管理推向制度化、標(biāo)準(zhǔn)化、常態(tài)化,并納入到日常生產(chǎn)管理過程中,可以有效提高經(jīng)濟(jì)效益。