張曉東
摘 要:煤礦設備的現代化關系到礦井建設的產能與效率,掘進機的應用與快速發(fā)展使得煤礦巷道快速掘進得以實現。本文將論述如何使用新型掘進設備、新施工工藝,結合神華集團寧煤烏蘭礦對佳煤機公司的EBZ160型掘進機的應用,對掘進機施工技術進行了可行性分析和深入研究,得到了很好的社會經濟效益。
關鍵詞:掘進機使用;產能分析;效益分析
中圖分類號:TD421 文獻標識碼:A
一、烏蘭礦概況
烏蘭煤礦于1983年建成投產,年設計產能為90萬t/a,設計使用年限70年,2009年生產能力確定為130萬t/a,當年產量137.5萬t,礦井開采方式為斜井、平均坡度10-12度,需要穿多個石門。主要采煤方法采用房柱采煤法并結合長壁式采煤法采掘,施工工藝為普采,房柱支撐法處理采空地區(qū)。
烏蘭礦煤田含煤豐富,共分十二層,可供開采的煤層有五層,即二、四、六、八、十一層,合計厚度為13.5m,大部分煤層都含有煤矸石,煤矸石厚度為0.12—0.33m。
第四層煤平均厚度1.5m,頂板為花崗巖,均厚0.3-0.4m.f=6;底板為頁巖,均厚4.2m,f=2—5。
第八層煤平均厚度1.7m,頂板為粗砂巖,厚2.3-12.5m,平均6.2m,f=2—5,底板為頁巖,均厚0.5—2.2m,f=2—5。
現在烏蘭煤礦的南四、北二、北三及北四采區(qū)的四層、六層、十一層煤都沒有回采,其中四層煤還有儲量552.1萬t,可供采量421.9萬 t;六層煤還有儲量752.4萬t,可供采量612.3萬;十一層煤還有儲量852.4萬t,可供采量775.3萬t。
二、對烏蘭礦的現有條件分析
1目前巷道施工工藝存在的弊端
烏蘭煤礦目前巷道施工都是鉆孔爆破方法,六層和八層煤巷道都是由煤和巖石組成的,第六層巖石硬度系數f=2~5,采用鉆孔爆破方法施工,錨桿與錨索交替支護,作業(yè)面應用YT-24~28式鑿巖機和P-17型扒裝機,運輸采用6-7輛絞車,人工打錨桿、人工支護和人工推車,成本高、效率低、安全性不好。
2統(tǒng)計分析
打眼放炮的缺陷:
①每班工作掘進3.3m,效率不符合工程進度要求。
②放炮對巖石破壞性大,巷道支護安全欠佳,支護質量得不到保證;
③放炮對巷道形狀控制力差;
3分析結果
目前炮掘施工工藝繁雜、使用人多、強度大、效率低、運輸不變、安全性不好;進尺和巷道成型質量得不到保證。
三、應用的對策及解決方案
1掘進機的選型
在充分調研的基礎上引進了佳煤機EBZ160型綜合掘進機,這種掘進機結構緊湊,適應性好,重心低,機身矮,維修方便,操作簡單。該機可經濟切割單向抗壓強度≤70MPa的巖煤,可掘最大寬度(定位時)5m、最大高度3.8m任意斷面形狀的巷道;適用于斷面7~18m2、坡度±160度的煤巷、半煤巖巷的掘進。該機隨機配備第二運輸設備采用橋式皮帶轉載機和皮帶運輸機,可進行連續(xù)運輸,有利于提高掘進機使用效率。
2巷道布局
烏蘭煤礦內各個采區(qū)劃分若干區(qū)段,巷道施工均和采區(qū)運輸上下山相連接,頂板沿煤層順槽走向。掘進機施工巷道內敷設軌道并安裝皮帶輸送機,切割物料由皮帶輸送機運至主井煤倉,整個過程構成主運輸系統(tǒng),物料和設備可由軌道運送。
3支護方案
頂板采用鋼筋網、金屬錨桿和“W”型鋼帶網作長期支護,布置錨桿采用一排5根,錨桿間距為0.9m,前后排距0.9m,頂板靠邊的兩排錨桿距離上幫0.25m,而且和頂板形成76度夾角,頂板內側的三根錨桿等分布置,頂板和巖石層面與錨桿要垂直,用標準螺母外加鐵制托盤和頂板固定,當錨桿的排距小于0.7m,前排錨桿和迎頭的距離應不大于0.8m。巷道用鋼網帶做支護,總寬3.45m,高2.2m(巷道下幫)。
巷道掘進施工中,在斷層面、相交位置、壓力聚集和巷道拓寬的地方,宜應用錨索加固支護,錨索布置在巷道中間位置,一側斷面三根,錨索間隔為1.8m、長為5m。
四、效益分析
(一)經濟效益
1巷道支護成本
當應用炮掘方法施工時,錨網帶和錨桿支護頂板和側幫,巷道平均寬3m,材料消耗量為:冷扎鋼絲網1.3m2, 12.6根錨桿, W形狀的鋼帶2.1條,雷管19枚,TNT 7.2kg。 經對比分析,掘進機施工巷道進尺一萬米支護節(jié)省成本7.12×10000=7.12(萬元)。
2工資成本和人工效率
(1)工資成本。員工月平均工資3200元、按22天工作日計算,日工資為3200÷22=145.5(元),則爆破法掘進與掘進機施工相對比,巷道施工一萬米可以節(jié)約工人開資(10000÷0.3-10000÷0.5)×145.5=197.5萬元。
(2)人工效率。應用爆破法施工,每班進尺3m,單班需用工12-14人,平均13人,效率定額0.3m/工;應用機械掘進,單班進尺4m,單班需用工7-9人,平均8人,效率定額0.5m/工。
3用電成本
(1)應用爆破法施工,需要功率16kW的扒裝機一臺和總功率12×3=36kW的小絞車三臺,電費按0.5元/kW·h計算,施工一米巷道設備平均開機為2小時,則施工一萬米巷道需用電(16+36)×2×0.5×10000=52萬元。
(2)應用機械掘進,EBZ160掘進機(截割功率160kW+油泵電機功率90 kW)和三臺皮帶運輸機(總功率30×2×3=180kW),施工一米巷道設備平均開機為40分鐘,電費按0.5元/kW·h計算,則施工一萬米巷道需用電(250+180)×40÷60×0.5×10000=140.33萬元。
(二)社會效益
1由于取消了放炮施工,對巷道圍巖的破壞減小,提高了巷道支護的安全度;
2工作面施工速度加快,工序得以簡化,勞動生產率提高。
五、應用結論
采用佳煤機EBZ160型掘進機施工,不僅加快了巷道施工速度,提高了勞動生產率,有效解決了采場接續(xù)緊張的問題,確保礦井的高產、穩(wěn)產,同時還回避了因爆破導致巷道圍巖的損壞,煤層頂板完好,巷道無變形,極大地降低了頂板發(fā)生事故的概率,為煤礦安全生產提供了有利保障。
參考文獻
[1]叢文琦.淺析大型掘進機結構對于其開采效率的影響[J].煤炭科學技術,2010(10).
[2]張文學.淺析星輪裝載結構對于裁決效率的影響[J].煤礦機械,2011(12).