郭屯煤矿生产系统、采煤方法等33-2010.05.24

鲁 能 菏 泽 煤 电 公 司LUNENG HEZE COAL&POWER CO.,LTD.郭屯煤矿生产系统及采煤方法等- 2 -郭屯煤矿生产系统郭屯煤矿隶属山东鲁能菏泽煤电开发有限公司。矿井地处郓城县境内，井田中部距郓城县城约 10km；井田南北走向 长约 16km，东西宽约 14km，面积 222.1km2，总体 为单斜构造，区内局部有小的起伏。可采及局部可采煤层共有 5 层，地质储量为 78285.5 万 t ，可采储量为 17602 万 t，设计生产能力为 240 万 t/a，装备生产能力 400 万 t/a，服务年限为 52.4 年。本矿井主采 3 煤，在井田中部分为上下两层(3 上 、3 下 )，煤层间距平均 13.27m，属稳定煤层；3 上 煤层平均厚 1.19m，3 下 煤层平均厚 4.73m。矿井采用立井单水平上下山开拓，初期设主、副、风井三个井筒，主、副井进风，中央风井回风，为中央并列式通风方式，后期在矿井的北部及南部设置边界风井，构成混合式通风方式。郭屯煤矿于 2009 年 9 月 28 日实现联合试运转，目前，矿井各生产系统已建设完备，运转正常，顺利通过了煤炭安全监察局、煤炭工业局、环保、职业卫生防止等验收,于 2010 年 3 月 28 日取得矿井“五证一照” 。首采区南北走向长 55006300m ，平均 5900m，东 西倾斜宽 25002700m，平均2580m，面积 15.2km2。采区内含煤两层， 为 3 上、3 下。在采区浅部及北翼，两层煤合并成一层煤，称 3 煤。3 上、3 下两层煤间距 0.727.29m，平均13.27m，煤层倾角一般小于 10。采区地质储 量 11980.4 万 t，其中 3 上煤1401.9 万 t，3 及 3 下煤 10578.5 万 t。可采 储量 6695 万 t，其中 3 上煤 647万 t，3 及 3 下煤 6048 万 t。采区生产能力 240 万 t/a，服务年限 19.9a。目前，3 下 1302 首采工作面正常推采，接续工作面 3 下 1301 工作面、3 下 1304 工作面正紧张掘进。1304 工作面计划 8 月 1 日开始推采，1301 工作面计划- 3 -2010 年 10 月 1 日具备推采条件。2010 年矿井计划生产原煤 160 万吨。矿井主要生产系统有运输提升系统、通风系统、供电系统、供排水系统，辅助系统有安全监测监控系统、综合防尘系统、灌浆防灭火系统、通信系统、洗选系统等。系统是由一些相互联系、相互制约的若干组成部分结合而成的、具有特定功能的一个有机整体（集合）。一、运输提升系统井下采煤工作面采出的煤炭要运输提升到地面；井下开掘巷道掘出的矸石要运到井上排矸场；井下各种支护材料、采掘设备也同样要运输到使用地点；还有人员进出矿井等，这些都需要依靠矿井的运输提升系统来完成。所以说，运输提升系统是煤矿的一个非常重要的系统。（一）运煤系统工作面采煤机破煤工作面刮板输送机运输顺槽转载机（破碎机）工作面顺槽胶带机运输大巷主胶带机井底煤仓主井底转载机主井提升机地面原煤运输系统洗煤厂1.采煤系统广义的采煤系统是指原煤开采各程序、系统，包括巷道开拓掘进，形成采煤工作面，采煤工作面开采，原煤运输系统（井上下），煤场。狭义的采煤系统指采煤工作面，即轨道顺槽、胶带顺槽、工作面（切眼）以及两顺槽、工作面所有采煤机械、设备。轨道顺槽用于采煤所需物料、设备的运输，胶 带顺槽用于工作面生产的原煤外运，另外，两顺槽分别用于进、- 4 -回风。(1)采煤工 艺 是指采煤工作面各工序所用方法、设备及其在时间上、空间上的相互配合。目前，郭屯煤矿首采 1302 工作面采用综合机械化走向长壁后退式采煤法。采用双滚筒采煤机割煤，采煤机往返一次割两刀，采高 2.3m，后退式回采，全部垮落法管理顶板，循环进尺 0.8m。采煤机上（下）行割煤，追机移架作业。(2)采煤方法采煤方法是指采煤系统和采煤工艺的综合及其在时间、空间上的相互配合。不同采煤工艺与采区内相关巷道布置的组合，构成了不同的采煤方法。采煤机 进 刀方式采煤机的进刀采用端头割三角煤斜切进刀方式。进刀段长度为 35m，进刀深度 0.8m。落、装、运煤方式本面采用 MG5501220-WD 型交流电牵引采煤机割煤。割煤时采煤机滚筒配合工作面刮板输送机前移装煤。工作面刮板输送机破碎机转载机胶带运输机-808 水平胶带石门强力皮带井底煤仓。移架、推移刮板输 送机移架：采用及时拉架方式，追机作业，正常情况下，移架滞后采煤机后滚筒 35 架，一般不超过 6 架（特殊情况例外）；顶板破碎及片帮严重时，- 5 -可及时采取拉超前架的方法来控制顶板，拉架步距 0.8m，并按照先移架，后移刮板输送机的顺序进行。推移刮板输送机：移架后顺序推移刮板输送机，自端部每次进刀后向上（下）割煤、跟机推移刮板输送机，其中弯曲段长度 20m，弯曲段要均匀过渡，推移步距 0.8m。(3)设 备 配 置采煤机选用 MG5501220-WD 型交流电牵引采煤机一部。主要技术参数：有效截深：800mm 采高：2000-4000mm牵引速度：0-8.25-13.7m/min 适应角度： 35截割电机功率为：2550KW 牵引电机功率为：255KW 泵电机功率为：20KW供电电压：3300V 冷却方式：水冷截割速度：3.35m/min 滚筒直径：2240mm液 压支架的主要技术特征基本液压支架（107 架）：型号：ZY8500 2145 型掩护式液压支架 支撑高度：2100-4500mm 工作阻力：8500KN 移架步距：800mm 初撑力：6413KN端头液压支架（4 架，工作面上下端头各 2 架）：型号：ZYT8800 21 45 型掩护式液压支架 - 6 -支撑高度：2100-4500mm 工作阻力：8800KN 移架步距：800mm 初撑力：6413KN过渡液压支架（2 架，工作面上下端头各 1 架）：型号：ZYG88002145 型掩护式液压支架 支撑高度：2100-4500mm 工作阻力：8800KN 移架步距：800mm 初撑力：6413KN运 输设备工作面刮板运输机： （一部）型号：SGZ900 1050 型中双链刮板输送机 链速：1.2m/s 电机功率：2525KW 中部槽尺寸：1750900320mm 运输能力：2000t/h 电压：3300V 冷却方式：水冷转载机： （一部）型号：SZZ900315 型中双 链转载机 链速：1.32m/s电机功率：315KW 运输能力：2200t/h电压：1140V 长度：50m破碎机： (一部)型号：PLM2200 型锤 式破碎机 额定电压：1140V 破碎能力：2200t/h 电机功率：200KW顺槽皮带机： (一部)型号：DSJ-1200/2355 - 7 -皮带长度：760m 带宽： 1200mm带速：3.15m/s 电机功率： 2355KW运输能力：2000 t/h 电压： 10000V辅助运输提升容器选用 1.5 吨矿车及平板车，提升运输绞车主要JWB110BJ 无极绳绞车 、JDHB30/2.6A 回柱绞车、JD-1.6 调度绞车。（二）排矸系统掘进工作面矸石装入矿车（用蓄电池电机车）采区轨道上山（用采区提升绞车）水平运输大巷（用蓄电池电机车）井底车场副井底（用提升绞车）地面（用蓄电池电机车）矸石山矿井在工业广场东北角设临时矸石山，安装 1.5m3矿车临时翻矸架子3 套，用 JD-2.5(40KW)调度绞车牵引翻矸，其中翻矸 2 套（一用一备），翻煤一套。运输方式是：矸石矿车由副井提升至地面，矸石车和掘进煤车分道存放后，再由 8T 蓄电瓶 电机车按矿车类别分类经地面窄轨运输线牵引至矸石山翻矸架子和翻煤架子底盘，由调度绞车钢丝绳牵引至翻矸架子后实现翻矸、翻煤。1.掘进系统掘进分为开拓巷道、准备巷道、回采巷道掘进。开拓巷道是井田内为开采某采区掘进的巷道；准备巷道为采区上下山及区段集中平巷、联络巷；回采巷道指形成回采工作面的巷道。目前郭屯煤矿掘进主要采区综掘作业，配备了两台佳木斯 230 岩巷综掘机、两台佳木斯 150 煤巷综掘机，以及施工单位三十一工程处郭屯项目部配备的两台 150 煤巷综掘机，部分区段的开拓大巷遇岩石硬度较大时采- 8 -用炮掘掘进。（1）综掘工艺掘 进机械配 备综掘工作面：设备主要由掘进机、带式转载机、双向可伸缩胶带输送机、局部扇风机、湿式除尘风机、单体锚杆机等组成，其设备选型如下：掘进机：S-150 ，145kW，660V；转载机：运量 120m3/h，10kW，660V；可伸缩胶带输送机：SDJ-80，运量 200m3/h，长度1000m，240kW，660V；局部扇风机：FBDNo7.1/237， 660V；湿式除尘风机：SCF-6，18.5kW，660V 。支 护矩形锚网梯加锚索支护方式。临时支护采用吊挂前探梁作为临时支护，前探梁采用 3 条长 4.6 m、1085mm钢管制作。前探梁分别吊挂在巷中及其左右相邻的 2 根上一循环打好的树脂锚杆上，每条前探梁用 3 个悬吊点固定。掘进后,首先进行敲帮问顶，作业人员站在锚网支护完好的顶板下，找净顶板及迎头的浮矸活石，掘进后要及时前移前探梁并足顶加牢，在前探支护的掩护下挂网、铺设好金属网并连接好，联网时注意顶板危岩浮矸活石，然后两人用长柄工具将顶网顶起，用前探梁托住顶网后向前串移前探梁，前探梁吊环后用方木、木楔接顶牢固。打设锚杆。迎头必须常备 23 根单体液压支柱及足够数量的木楔、木板等足顶材料，以配合前探梁临时支护。爆破前最小控顶距离不大于0.8m，爆破后最大控 顶距离不大于 2.5m。机掘最小控 顶距不大于 0.8 m，最大控顶距不大于 2.7m。永久支护巷道断面采用锚网支护+锚索、W 钢带联合支护。特殊支护：- 9 -现场备用钢棚，钢棚采用 16#工字钢制作。（三）材料运输系统地面材料设备库(电机车) 副井口（通过副井绞车）井底车场（电机车）运输大巷（电机车）采区车场（电机车）采掘工作面车场（电机车）采掘车场下山（调度绞车）顺槽（无极绳绞车或调度绞车）采掘工作面料场（四）主井提升主井采用立井落地式箕斗提升,井筒直径 5m，井口标高+45m ，装载点标高为-758.8m ，卸载 高度+59.6m ，钢罐道。提升高度为 841.15m，装备一对 25t 侧扇形闸门，曲 轨装卸载。提升机 为中信重工机械有限责任公司生产的 JKMD-4.54(III)E 型落地式多绳摩擦提升机一套，配低速 悬臂直联同步电动机，型号为 ZKTD210/56 3300V 4200KW 58r/min 。最大提升速度 12.36m/s，并配 备 德国原装进口电控装置一套，担负矿井原煤提升。主井提升系统于 2009 年 8 月 20 日安装完毕并进行调试和试运转。空载运转前对绞车的连接装置、钢丝绳张力、滚筒和天轮等各部润滑情况以及绞车的电控系统、保护系统、电枢主回路、液压制动系统、井筒箕斗首尾绳悬挂装置及罐道等进行全面检查，并调试绞车各种参数均达到设计技术要求。（五）副井提升系统： 副井提升系统采用立井罐笼提升，井口标高+45m，井底标高-808m，提升高度为 853m，井筒直径 6.5m，装备一对 1.5t 双层四车一宽一窄罐笼，罐道为玻璃钢结构，装备一套 600mm 轨 距 1.5t 矿车双层四车四绳宽、窄罐- 10 -笼各一个，采用 JKMD-44（）E 型落地式多绳摩擦提升机一套，配ZKTD250/71 800V 型，1300KW 38r/min 低速直联直流电动机，并配备电控装置一套，担负提升矸石、升降人员和材料及设备，最大运行速度为7.959m/s。其配套 电控系统采用北京西门子公司成套产品。整个系统担负起整个矿井的提矸、提煤、提人、提料任务。该系统于2008 年 12 月份运转以来，运转平稳，各项性能指标符合设计要求。二、通防系统矿井通风、防治瓦斯、防治煤尘、防灭火通防系统同样是煤矿井下生产中最重要的生产系统。包括矿井通风方式、主要通风机的工作方式及井下通风网络三部分。(一 )通 风系 统1.通风方式本矿井通风采用抽出式。根据井田煤层赋存条件和矿井开拓部署，矿井初期设主、副、风井三个井筒，主、副井进风，中央风井回风，为中央并列式通风方式；后期，在矿井的东北部及西南部设置边界风井，构成混合式通风方式。2.通风路线矿井初期通风路线为：新鲜风流从主、副井进入，经-808m 水平井底车场、-808m 水平轨道石 门进入一采区轨道上山，经中部车场、轨道顺槽进入工作面。清洗工作面后的乏风风流经胶带输送机顺槽、一采区回风上山及胶带输送机上山、回风石门及胶带输送机石门、总回风巷进入中央风井，从中央风井排至地面。本矿为低瓦斯矿井,有煤尘爆炸危险,开采易自燃发火- 11 -煤层。采用中央并列式通风方式。矿井通风参数：初期风量 170 m3/s，达到设计生产能力时负压 1968Pa。郭屯矿井在地面设通风机房一座，设计安装 FBCDZ8No28B 对旋式通风机 2 台。其中一台工作，一台备用。3.防治瓦斯、煤尘、防灭火（1）安全生产监测监控系统KJ95N 矿井监控系统主要由监测终端、监控主机（中心站）、通信接口装置、井下分站、传感器等组成。现正进行地面各系统的准备安装工作，预计 9 月 25 日将安装完毕进入单机调试和试运转。 地面中心站安装两台计算机。一台作监控主机，一台作备用机。 KJ95N 监控主机软件系统提供独立的安装程序，在安装主机操作系统后或主机监控软件损坏后，可通过运行安装程序重新安装主机监控软件系统；KJJ14 型 传输接口是 KJ95N 矿用监控系统的重要组成部分，主要用作系统分站与计算机间信号隔离与数据交换。（2）束管监测系统按照矿井设计要求，矿井配备火灾预报 24 路束管监测系统一套。本系统由微机自动控制 24 小时在线监测，实现 32 点不间断循环采样，三柱同时自动进样和分析，同时自动打印分析报告。系统分析软件为束管监测系统的配套专用数据处理软件及爆炸三角形软件，控制四通道 32 位A/D 转换器；分析数据、 谱图、参数自动存储、打印；单点校正、曲线校正、多次曲线拟合方式；风识别及峰处理能力极强，采样精度高，对于小峰、脱尾峰、溶剂峰均可从容处理；操作简便，重复性好，提供多样采样控制及事- 12 -后处理手段，提高工作效率。（3）防火灌浆系统地面防火灌浆站，井下防火灌浆管路。工作面使用的各类防火阻化剂等。三、供电系统供电系统是给矿井提供动力的系统，为保证矿井的可靠供电，不出现随意断电事故，防止矿井重大事故发生，要求每一矿井必须有双回路电源。矿井的供电系统是：双回路电网矿井地面变电所井下中央变电所采区变电所工作面各用电点（一）郭屯矿井地面 11010KV 变电所11010KV 变电所担 负整个矿井的生产 生活供电任务，本变电所采用双回路独立的电源线路。矿井一回路 110KV 电源来自郓城 110 kv 水浒中心变电站，采用 LGJ185 钢芯铝绞线，全长 7.2km，二回路 110KV 电源来自巨野三里庙 110 kv 中心变电站，采用 LGJ185 钢芯铝绞线，全长约20.3km；变电所 110/10KV 一次系统采用全桥接线方式，110KV 高压开关柜采用 GIS 组合电器共七个间隔，10KV 高 压开关柜采用 KYN44-12 型交流中直式开关柜 36 面；两台 SFZ1120000/110 变压器，容量 20000KVA； 10KV 开关柜母线上分 别装设氧化锌避雷器，在 110kv 变电所屋顶设置避雷带，并在室外装设 18 米高的避雷针 1 根，分别保护变电所和 2 回进线。目前设备运行良好，保护装置可靠。满足整个矿井投产的需要。（二）井下中央变电所地面 110KV 变电所至井下中央 变电所主 电缆采用 4 回 MYJV42- 13 -8.7/10KV-3*150电力电缆，每根长 1360 米， 每根电缆载流量 450A。变电所采用两回路供电，可完全满足井下所有负荷，当一路电缆出现故障或检修时，另三路电缆仍能担负起井下所有用电负荷。郭屯矿井井下设10KV 中央变电所一座，承担整个井下负荷，供电等级为 10KV，变电所内10KV 配电装置采用 ZBK1-GC/10 型矿用一般型高 压开关柜 32 台。高压漏电监护装置 1 台，KSG-500/10 变压器 2 台；分别给 5 台主排水泵、采区变电所、上仓强力胶带输送机变电所、主井底装载设备及大巷等设备供电，该工程于 08 年 9 月份开始安装，10 月底竣工，整个井下形成 4 路永久供电系统。分别满足采区变电所、上仓强力胶带输送机变电所及主排水双回路的需要,可保证 2009 年矿井联合试运转的供电需要。四、供排水系统煤矿井下生产，如喷雾洒水防尘、灭火等都需用水，所以必须建立矿井供水系统；同时又必须将矿井涌水排到地面，否则会淹井影响生产，所以矿井要建立供排水系统。一一一 供水系统矿井地面蓄水池通过管道井筒井底车场运输大巷采区上下山采掘工作面车场工作面两巷工作面采掘设备。在供水管道系统中，有大巷的洒水喷雾、防尘水幕；煤炭的各转载点洒水喷头；采掘工作面洒水灭尘喷雾装置、采掘工作面机械设备供水系统等。（二）排水系统矿井水主要来自地下含水层水、顶底板水、断层水、采空区积水、老窑水、溶洞水及地表大气降水的补给。这些水会影响煤矿生产，甚至造成淹井- 14 -事故。所以，必须将矿井水排到地面。为了排出矿井水，在井底车场下部设有专门的水仓，水仓上部设有大泵房；井底主水仓两个，一个蓄水，一个清理。郭屯矿井井下主排水泵选用: PJ200B10；流量：420m 3/h,扬程： 886.9 m；转速 1480r/min，汽蚀余量 4.2m，效率75%，配用电机功率 1600KW。正常涌水时 2 台工作，2 台备用，1 台检修。最大涌水时 3 台工作。水泵配备YKKY630-4，1600KW，10KV，同步 转速 1480r/min。排水管路选用32518 的无 缝钢管 3 趟从管子道至副井井筒排至地面，泵房环形管路选用 3 趟 32518 的无缝钢管。该项工程于 2008 年 11 月份开始安装，目前已经安装 5 台排水泵，分别进行单台水泵运行，并对 5 台水泵进行了联合试运转，5 台水泵排水性能、稳定性及电流指数等各项指标符合设计要求，运行性能稳定。五、压风系统郭屯矿井在地面设压风机房一座，设计安装五台，先期安装四台 SA-250A 型喷油单螺杆空气 压缩机，其中两台工作，一台备用，一台检修。排气量为 40 m3/min，排气压力为 0.85MPa,配用 10KV、250KW 电机。供给井上下风动工具及气动设备用风。该工程于 2007 年 10 月份竣工，为矿建二期工程提供各个迎头风源，经常满负荷长期运转，现已经运行 1 年半，从运行状况来看，设备性能可靠，经检测，压风机性能符合要求，满足基建时期和生产时期需要。六、调控系统（一）生产调度系统通过调度电话、现场跟踪进行全矿生产组织、协调、调度。- 15 -（二）信息化系统（监测监控）郭屯煤矿结合先进矿井建设经验和技术，从装备现代化、生产自动化、管理信息化入手，高标准、高起点、达到建设先进数字化矿山的目标。 郭屯矿矿井信息化系统包括管控信息系统(信息管理层)、安全生产集控平台( 综合自动化层 )、生产现场专业子系 统( 设备控制层)三个层面。26 个自动化子系统：1、压风机房监控系统；2、地面给排水及水处理系统；3、电力调度系统；4、地面消防系统；5、主井提升系统；6、主通风机房监控系统；7、副井提升系统；8、洗煤厂监测系统；9、工业电视；10、DLP 大屏；11、防火灌浆、注氮系统；12、锅炉房监视系统。13、井下皮带运输系统；14、井下主排水系统；15、井下供配电系统；1