基于取消夜班生產(chǎn)的礦井生產(chǎn)優(yōu)化研究與應(yīng)用

王丙振 趙淑紅

（1.永城煤電控股集團(tuán)有限公司，河南 永城 476600；2.永城職業(yè)學(xué)院，河南 永城 476600）

傳統(tǒng)煤礦的采掘作業(yè)嚴(yán)格按照正規(guī)循環(huán)作業(yè)，其組織方式主要有三種，即三八制、四六制、十二小時(shí)制，這三種方式都是在24 h 內(nèi)無間斷連續(xù)生產(chǎn)[1]。近年來，隨著煤炭產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)，裝備技術(shù)的進(jìn)步、社會(huì)需求的變化，呼吁取消夜班作業(yè)，讓勞動(dòng)者回歸正常的作息，成了人們共同的期待[2-3]。取消夜班作業(yè)會(huì)給礦井生產(chǎn)系統(tǒng)運(yùn)行和生產(chǎn)組織帶來重大變化[4-5]。為合理解決在滿足礦井產(chǎn)能的前提下取消夜班作業(yè)給礦井生產(chǎn)帶來的一系列技術(shù)難題，新橋煤礦對(duì)礦井主要生產(chǎn)環(huán)節(jié)和系統(tǒng)進(jìn)行分析診斷與技術(shù)改造，對(duì)礦井生產(chǎn)組織、工作制度和工藝流程進(jìn)行優(yōu)化、重組和再造，解決了礦井取消夜班遇到的一系列技術(shù)難題，實(shí)現(xiàn)了礦井生產(chǎn)由“三班制”向“兩班制”的順利過渡和平穩(wěn)運(yùn)行。

1 礦井基本情況

1.1 概述

新橋煤礦是河南能源集團(tuán)永煤公司開發(fā)建設(shè)的大型現(xiàn)代化礦井，核定生產(chǎn)能力210 萬t/a?？刹擅簩庸? 層，現(xiàn)開采的煤層為二2 煤層，煤層厚度為0～6.35 m，平均厚度2.87 m。礦井正常涌水量560 m3/h，最大涌水量1010 m3/h。礦井絕對(duì)瓦斯涌出量為4.17 m3/min，相對(duì)瓦斯涌出量為1.44 m3/t?，F(xiàn)采煤層自燃傾向性等級(jí)為Ⅲ類，屬不易自燃煤層，但煤塵有爆炸性。

1.2 礦井原生產(chǎn)能力核定

（1）礦井生產(chǎn)系統(tǒng)

目前礦井主要生產(chǎn)的工作面為2301 工作面和2302 工作面，工作面參數(shù)及綜采設(shè)備清單見表1。

表1 主要生產(chǎn)工作面參數(shù)及綜采設(shè)備清單

根據(jù)工作面采煤機(jī)和刮板輸送機(jī)主要技術(shù)參數(shù)及礦井年核定生產(chǎn)能力，確定2301 工作面和2302工作面實(shí)現(xiàn)連續(xù)生產(chǎn)后單刀煤時(shí)長分別為3 h 和2.2 h，平均推進(jìn)度分別為3.6 m/d 和4.8 m/d，工作面平均生產(chǎn)能力分別為3 892.3 t/d 和2 931.5 t/d。

（2）礦井提升系統(tǒng)

礦井提升系統(tǒng)由洛陽中信重型機(jī)械公司生產(chǎn)主井提升機(jī)和副井提升機(jī)組成，其參數(shù)見表2。

表2 主、副井提升機(jī)主要技術(shù)參數(shù)

根據(jù)主、副井提升機(jī)主要技術(shù)參數(shù)及主副井標(biāo)高核定其提升能力分別為363.3 t/h 和460.3 t/h。

（3）礦井井下運(yùn)輸系統(tǒng)

井下煤炭運(yùn)輸采用刮板輸送機(jī)和帶式輸送機(jī)接力運(yùn)輸，各處運(yùn)輸采用的設(shè)備及型號(hào)見表3。

表3 井下煤炭運(yùn)輸設(shè)備清單

根據(jù)各刮板輸送機(jī)和帶式輸送機(jī)主要技術(shù)參數(shù)，對(duì)其進(jìn)行運(yùn)輸能力校核，取井下運(yùn)輸設(shè)備運(yùn)輸最低能力環(huán)節(jié)，井下運(yùn)輸能力核定結(jié)果為9240 t/d。

（4）井下煤炭存儲(chǔ)系統(tǒng)

根據(jù)2301 工作面平均生產(chǎn)能力為3 892.3 t/d 和2302 工作面平均生產(chǎn)能力為2 931.5 t/d，開采系統(tǒng)使用“二九一六”作業(yè)方式，采煤工作面的生產(chǎn)能力平均最高達(dá)到379.1 t/h。新橋煤礦主井的提升能力為363.3 t/h。

在保證礦井核定生產(chǎn)能力的情況下，按照主井提升能力安排生產(chǎn)，基本保證每日生產(chǎn)煤炭提升。為防止由于故障給生產(chǎn)帶來影響，新橋煤礦在主井底有一個(gè)容量約1200 t 的煤倉，用于臨時(shí)存儲(chǔ)采煤工作面生產(chǎn)的煤炭。

2 礦井工作制度優(yōu)化

取消夜班生產(chǎn)后需要調(diào)整井下生產(chǎn)作業(yè)方式，優(yōu)化勞動(dòng)組織，合理安排作業(yè)時(shí)間，避開0 點(diǎn)至6點(diǎn)時(shí)間段內(nèi)進(jìn)行生產(chǎn)活動(dòng)，合理安排檢修與生產(chǎn)時(shí)間[6-8]，要做到既能夠保證每天的產(chǎn)量要求又保證設(shè)備得到充分的檢修維護(hù)。

2.1 開采系統(tǒng)生產(chǎn)組織優(yōu)化調(diào)整

將原本使用的“二九一六”作業(yè)方式改為“三六制”作業(yè)方式。將2301 工作面生產(chǎn)單刀煤時(shí)長由原來的3 h 縮短為2 h，平均日推進(jìn)度仍為3.6 m/d；2302 工作面生產(chǎn)單刀煤時(shí)長由原來的2.2 h 縮短為1.5 h，平均日推進(jìn)度仍為4.8 m/d。

2.2 煤流運(yùn)輸系統(tǒng)生產(chǎn)組織優(yōu)化調(diào)整

（1）主煤流系統(tǒng)

將原本使用的“三八制”作業(yè)方式改為“三六制”檢修時(shí)間由原來2：00—7：00 調(diào)整為6：00—11：00。調(diào)整后井下各刮板輸送機(jī)和帶式輸送機(jī)運(yùn)輸能力如下：各綜采工作面下順槽帶式輸送機(jī)運(yùn)輸能力核定結(jié)果為6300 t/d，南一采區(qū)下運(yùn)膠帶運(yùn)輸能力核定結(jié)果為8000 t/d，南三采區(qū)上運(yùn)膠帶運(yùn)輸能力核定結(jié)果為7 884.8 t/d，南翼上倉、南翼二部、南翼三部和南翼四部強(qiáng)力膠帶輸送機(jī)運(yùn)輸能力核定結(jié)果均為10 000 t/d。因采用“一礦兩面”的生產(chǎn)模式，取井下運(yùn)輸設(shè)備運(yùn)輸最低能力環(huán)節(jié)（采煤工作面膠帶順槽運(yùn)輸設(shè)備除外），井下運(yùn)輸能力核定結(jié)果為7 884.8 t/d。

（2）主井提升系統(tǒng)

仍采用“三八制”作業(yè)方式，生產(chǎn)班作業(yè)時(shí)間不變，檢修時(shí)間改為8：30—11：00。主井提升能力無變化。

2.3 生產(chǎn)組織優(yōu)化調(diào)整的影響

取消夜班生產(chǎn)后，除去6 h 的設(shè)備檢修時(shí)間，實(shí)際生產(chǎn)時(shí)間由原來的18 h 壓縮為12 h。為了保證取消夜班生產(chǎn)后礦井產(chǎn)能不受影響，按每年330 d工作日折算到產(chǎn)量約為6364 t/d，考慮到每天產(chǎn)量的不均衡性，要求單天最大產(chǎn)量能夠達(dá)到7000 t，取消夜班生產(chǎn)后要求采煤工作面的生產(chǎn)能力達(dá)到583.3 t/h。新橋煤礦主井的提升能力為363.3 t，因此煤倉內(nèi)每小時(shí)的積存煤量為220 t，生產(chǎn)12 h 將會(huì)積存煤量2640 t。

3 礦井生產(chǎn)系統(tǒng)優(yōu)化

通過分析礦井各生產(chǎn)系統(tǒng)現(xiàn)狀及各系統(tǒng)生產(chǎn)能力可以得出，礦井的生產(chǎn)、提升、井下運(yùn)輸均能滿足礦井取消夜班生產(chǎn)的要求，井下煤炭存儲(chǔ)系統(tǒng)由于倉儲(chǔ)量遠(yuǎn)小于取消夜班生產(chǎn)要求的2640 t，無法適應(yīng)取消夜班生產(chǎn)的要求，需要對(duì)煤炭存儲(chǔ)系統(tǒng)進(jìn)行改造。目前主井煤倉容量約1200 t，因此需要增加一個(gè)容量大于1440 t 的煤倉。

主井周邊巷道總體分為三個(gè)層位。上部層位為煤倉上口、南翼強(qiáng)力膠帶輸送機(jī)機(jī)頭段巷道、北翼強(qiáng)力膠帶輸送機(jī)機(jī)頭段巷道、梯子間通道、主井回風(fēng)通道；中部層位為煤倉下口裝載硐室通道、給煤機(jī)硐室、裝載硐室；下部層位為副井底及其周邊巷道、主要軌道運(yùn)輸大巷、主井底繞道等。主井周邊巷道布置如圖1。

圖1 主井周邊巷道布置平面圖

主井周邊巷道布置較為集中且復(fù)雜，新增煤倉的位置選擇、運(yùn)輸線路的布置、運(yùn)輸設(shè)備的選型等都存在一定的困難，既要保證簡單實(shí)用，又要做到施工方便、成本低。目前生產(chǎn)采區(qū)集中在南翼，為減少施工期間對(duì)南翼煤流運(yùn)輸系統(tǒng)造成影響，綜合考慮各方面因素，將二號(hào)煤倉位置選擇在北翼強(qiáng)力膠帶輸送機(jī)機(jī)頭巷道與主井底繞道交叉點(diǎn)位置。該位置距離原煤倉約44 m，距離主井井筒約50 m，距離副井井筒約84 m，爆破施工期間對(duì)煤倉、主副井筒影響均較小。二號(hào)煤倉下口與一號(hào)煤倉下口處于同一層位，施工二號(hào)煤倉裝載硐室通道將二號(hào)煤倉下口與一號(hào)煤倉裝載硐室通道連接，形成運(yùn)煤通道，在二號(hào)煤倉下口施工通風(fēng)孔與主井底繞道連通形成二號(hào)煤倉裝載硐室通道的通風(fēng)系統(tǒng)。

由于主井二號(hào)煤倉容量需要大于1440 t，通過計(jì)算后確定煤倉直徑為8 m、高度為36 m、倉容量1500 t。一號(hào)煤倉與二號(hào)煤倉上口之間安裝一部DTL120/100/37 型自移式膠帶機(jī)，用于兩個(gè)煤倉存儲(chǔ)煤量的調(diào)配；二號(hào)煤倉下口安裝兩臺(tái)GLLD2000/7.5/S/D 型給煤機(jī)；二號(hào)煤倉下口裝載硐室內(nèi)安裝兩部DTL100/80/37 型膠帶機(jī)，用于將二號(hào)煤倉中的煤炭轉(zhuǎn)運(yùn)至一號(hào)煤倉裝載硐室的膠帶機(jī)上，進(jìn)而將煤炭運(yùn)至主井提升箕斗中。具體煤倉位置及煤炭運(yùn)輸線路如圖2。

圖2 煤倉位置及煤炭運(yùn)輸路線圖

4 經(jīng)濟(jì)及社會(huì)效益分析

新橋煤礦生產(chǎn)系統(tǒng)改造完成投入運(yùn)營后，在取消夜班條件下，礦井仍然能夠完成每天的產(chǎn)量任務(wù)，同時(shí)生產(chǎn)期間發(fā)生事故的頻次較之前有很大程度的降低，保障了礦井的安全生產(chǎn)。職工不再上夜班后精神狀態(tài)有了很大的改善，對(duì)礦井的滿意度有了很大的提高，生產(chǎn)效率有了進(jìn)一步的提升。

煤礦取消夜班生產(chǎn)后，能夠減少夜班作業(yè)人員約180 人，按照人工費(fèi)400 元/工計(jì)算，每年能夠節(jié)約人工費(fèi)用約1 814.4 萬元；夜班不生產(chǎn)后每天節(jié)約電費(fèi)約4.8 萬，每年能夠節(jié)約電費(fèi)1 209.6 萬元。合計(jì)每年能夠產(chǎn)生約3024 萬元的經(jīng)濟(jì)效益。

5 結(jié)語

在保證礦井產(chǎn)能的前提下，通過新增一個(gè)容量大于1440 t 的煤倉及建設(shè)配套的煤炭運(yùn)輸系統(tǒng)，增大井下倉儲(chǔ)能力，解決井下煤倉倉儲(chǔ)能力低導(dǎo)致經(jīng)常性滿倉進(jìn)而影響采煤工作面連續(xù)生產(chǎn)的問題。采煤工作面實(shí)現(xiàn)連續(xù)生產(chǎn)后，可以促進(jìn)優(yōu)化生產(chǎn)組織，合理安排生產(chǎn)和檢修時(shí)間，提高了生產(chǎn)安全性。