论文摘要:随着经济社会的不断快速发展,煤炭开采技术也呈现出蓬勃创新的局面,这种技术不仅仅是包括各种操作方面的“硬技术”,更包括管理方面的“软技术”,文章通过对我国某煤炭集团旗下的WTZ煤矿进行调研,得出了一系列当代煤炭开采技术的改进方面。
关键词:煤炭开采;技术;改进
1 研究背景与案例选择
目前,煤炭开采技术已经成为了煤炭企业一个重要的研究项目。随着煤矿开采规模越来越大,也相应地给环境带来了一系列的影响。此外,由于煤层的自然条件和采用的机械不同,完成回采工作各工序的方法也就不同,因此,在进行的顺序、时间和空间上必须有规律地加以安排和配合。本文以WTZ煤矿的开采状况为例,分析煤炭开采技术的有关问题。
WTZ煤矿是本次现场调研的矿场。矿井于1992年10月开工建设,2003年10月正式生产,是F煤炭集团按照高产高效模式建设的大型现代化矿井,年设计生产能力120万公吨,2009年核定生产能力300万公吨。WTZ煤矿主采煤层二号煤属低灰、低硫、低磷、高挥发分、高发热量的优质肥煤。井下生产采用大功率电牵引采煤机组(连续采煤机)、综掘机组(自走支架系统)和胶带(输送带)运输等比较先进的技术装备。煤层开采、巷道掘进、搬运全部机械化。采煤机为配有21公吨支架、1140KW机组的大型液压牵引割煤机,只有部分特殊地质条件地点巷道掘进使用钻炸法。支架均使用U型钢支架,不能用木材。我国曾经使用过的摩擦铁柱、油压铁柱,F煤炭集团在上世纪80年代开全中国的已使用过。目前应用煤巷锚网索支护,并自行研究推广了大量的先进施工技术。同时,建成潜水泵站、地面注浆站、光控水幕、瓦斯集中监控、安全网路化管理等系统,以确保矿井安全生产。各系统逐步实现了机械化、网路化、集中控制。
2 案例调研启示
WTZ煤矿在经营上较为突出项目有以下数项:
第一,矿井水回灌工程。该矿积极与院校合作。经过多次实地验证,实施了水源热泵技术,回收在矿井有29℃左右的矿井排放水和年最低22℃左右的矿井排风,将这些余热废热集中回收,将低用度的热源转换为高用度的热源。水、矿井排风的回收热量可满足矿区全部建筑物的采暖和冷却、主(副)井的保温和防冻、洗浴用热水和烘干房用热等需求。每年节能量达8102.52公吨标准煤当量、减少废气排放量1亿1772万立方公尺,真正实现出煤不烧煤,并解决了水害防控与矿山生态环境保护之间两大难题。
矿井涌水主要源自奥陶系石灰岩含水层水,补给泾流排 条件较差,相对滞流。在长期水岩相互作用下,形成高矿化度、高硬度水质;并且矿井涌水在流经采煤工作面和巷道时,由于带入大量煤粉和岩粉等悬浮颗粒而具有高悬浮物的特性;此外,由于矿工生产生活活动的影响,还使矿井水含有较多的细菌。该矿矿井水经封堵控制后,涌水量1100m3/h。由于水资源比较缺乏,根据该矿生产要求,200m3/h的矿井水经过处理后用于矿井井下消防、防尘等生产用水;125m3/h的矿井水经过处理,水质达到“生活饮用水水质卫生规范”要求后,作为矿井井上生产、生活用水;剩余775m3/h的矿井水由于矿化度较高,外排会造成生态环境破坏,经过研究,采取对地下水补助进行深层回灌,经过处理后,回灌水水质不高于回灌目标含水层的水质背景值。在广泛调查研究与技术论证的基础上,将矿井水井处理后回灌至1200m以下的奥陶系石灰岩含水层。3个回灌井,单井孔深1200m,单井最大回灌量为300m3/h。
第二,封闭式散煤仓储。按照散煤全部封闭,杜绝粉尘污染的原则,该矿在原有3个万公吨级圆筒煤仓的基础上,新建了1个7万公吨级的全封闭储煤场。顶部全部是网球钢架、彩钢瓦,内部撒水喷雾、瓦斯监测、防火避雷等设施一应俱全,使矿井总体储煤能力达到10万公吨,实现了煤炭卸、储、运、装全封闭式管理,彻底解决了原煤露天储放污染问题。
第三,煤矸(废石)置换充填该矿。在其他煤矿实施矸石(废石)回填的基础上,自行研制出了特殊地域条件下的煤矸置换新方法-注浆饱和充填技术。通过矸石存储、给料机、破碎机、运输矸石皮带,完成抛矸机运输到达翻矸机,直接充填到该系统采煤置换出的巷道内。据估算,每年可完成充填3000公尺岩巷的工程量,减少矸石排放12万立方公尺。该技术,采出大量宝贵的煤炭,又消除了矸石升井排放的污染,更缓解了排矸处理压力,避免了副井改造工程,实现了一举“三赢”策略目标。
第四,煤矿安全培训中心。该矿作为全中国安全高效示范性矿井。始终把员工技能提高视为企业高效运转、安全生产的重要保障。以往职工培训普遍采取区队职工集体学习理论知识,往往由于员工文化素质不一,造成有的听得懂但是操作不好、有的根本就是听不懂。所以为了提升员工技能培训,该矿设有包含训练教室、会议室、餐厅、运动场等之多功能培训中心,其中包括不惜重金投入、创新在地下建造集综采、掘进等设备齐全的模拟井下工作面。让员工可通过实物操作,回归于真实的生产实践,使得理论知识与具体操作相结合,寓教于做、真正掌握设备操作步骤,为安全高效生产提供了可靠保障。
近年来,该矿积极拓展培训中心功能建设,以建设国际一流的煤矿安全培训示范中心进行定位,并与中国国家安全生产监督管理总局、澳大利亚培训机构合作,取得他们的财政和技术支持。该培训中心建设系按照国际先进的安全标准,在模拟矿井通风、提排、应急救援等实训环节实现全面拓展。一期工程井下实物模拟工作面已于2010年上半年完工,按实际工作面规格按1:1比例在地下建设了模拟巷道,布置了大型综采设备。本次调研即安排实际进入,让我方了解地下修建巷道规格也按实际井下巷道规格布置,采用钢筋混凝土加固。另矿场详细说明二期扩建工程,包括将配置掘进工作面两条,一条为平巷掘进工作面,一条为7度斜坡掘进工作面。还将配置皮带输送机和轨道一体的机轨巷道、总回风巷、分区回风道、变电所硐室、空压机硐室、压力水泵站等,预计2011年上半年即可完成采煤、掘进、机电、运般、通风、防治水等井下六大专业的模拟坑道训练基地。
参考文献
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[3]齐乃倩.煤炭开采环境影响评价研究[D].中国海洋大学,2012.
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