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中国煤炭报:采煤“微”沉降 全靠“填”得好

发布时间:2021-04-12 10:28:09 冀中能源

稿件来源:2021年4月10日《中国煤炭报》03版

采煤“微”沉降 全靠“填”得好

冀中能源股份公司邢东矿建成全国首个智能化矸石充填工作面,年处理煤矸石70万吨。

04.12媒体报道    王海.jpg

4月1日,位于河北邢台市区东北方向、占地20余亩的冀中能源股份公司邢东矿地面矸石充填站正紧张施工。工人们驾驶挖掘机将土石回填至砌筑完成的容积2000 立方米“矸石仓”周围,洒水降尘、捣实加固、覆盖防尘网……

“抢工期保进度,5月底前竣工没问题?!备涸鸬孛婊ㄊ┕さ暮颖贝捍锝ㄖこ逃邢薰鞠钅烤硗跗婊缘弥?,他们建设的是全国首个智能化矸石充填工作面地面配套工程,干起活来更起劲了。

“附近邢台矿、东庞矿运来的煤矸石将全部储存于‘矸石仓’,满足井下一天充填用量?!奔街心茉垂煞莨靖弊芄こ淌?、邢东矿矿长吴红林说,加工后的矸石粒径控制在50毫米以下,顺着770余米大垂深投料管道送至井底,“地面和距离井底10公里的11233工作面集控人员都可对采煤、矸石转运、矸石充填一键启?!?。

操作自动化,采煤更轻松

自动化运行之前,每班移架4次到5次,需要人工操作工作面的40多台液压支架的手把阀组,“可累人了”;自动化系统的应用,让记忆截割、自动跟机拉架、运行数据实时监测变为现实

从井底乘坐20分钟平巷人行车,再换乘15分钟架空乘人装置,便到达11233工作面的外巷。一个形似拖挂房车的集控室映入眼帘,这是35岁的邢东矿综采区职工房晓亮目前主要的工作区域。

15天前,房晓亮还是一名普通的采煤机司机。

“是科技让我转型?!北弦涤诤颖被缰耙笛г旱姆肯?,从事采煤工作10余年,以前每天紧跟采煤机,爬行于狭小的液压支架之间,监控采煤机往复运行?!叭缃?,坐在集控中心电脑前,就可以远程操控、实时监测工作面的各种设备?!狈肯了?。

“叮?!钡缁跋炱?,调度室例行测试设备井上联动反应。随即,“设备运转,注意安全”告警声响起。

屏幕中出现地面调度室职工康进东的画面。只见他轻点鼠标,11233 工作面百余台设备顺煤溜依次自动启车,采煤机、运输机、转载机等综采设备相继联动运转。

房晓亮介绍,自动化运行之前,每班移架4次到5次,需要人工操作工作面的40多台液压支架的手把阀组“,可累人了”。

“自动化系统的应用,让记忆截割、自动跟机拉架、运行数据实时监测变为现实?!狈肯撂兆碛谧远擅悍绞酱吹谋浠?。

“这得益于可180度旋转的云摄像头?!毙隙笞鄄汕持Р渴榧羌纸鹈魅滩斡肷璞傅陌沧暗魇?,对每台监控设备的脾气了如指掌?!扒安棵?台支架安装1个,主要获取采煤机运行位置和方向,捕捉采煤机动作、自动切换视频画面;后部每3台支架安装1个,用于监测矸石充填效果?!奔纸鹈魉?。

据介绍,各设备转载点的摄像头有11个,整个视频监控自动化控制摄像头达到了34个,实现了360度全景影像?!捌聊簧系恼庑┦?、图像都是它们实时采集、传输回来的?!苯拥降鞫仁揖峦;噶?,贾金明指挥房晓亮按下停止按钮,所有设备依次?;?,巷道内恢复了寂静。

据了解,邢东矿 11233 工作面自动控制装置共分为7部分,分别为矸石充填自动化控制、采煤自动化控制、矸石充填率自动控制、乳液泵站自动供液、矸石运输自动化控制、原煤运输自动化控制和视频监控自动化控制。井上调度室设有自动化矸石充填分控中心,井下工作面设有集控中心,均可对工作面所有设备实施一键启停。

充填支架最大捣实压力为24兆帕

支架是定制的,每台支架后部都带有捣实煤矸石的机械装置,最大捣实压力为24兆帕,这个力度能轻松压扁一辆重型汽车,保证捣实后的区域不发生地面沉降

“智能化矸石充填工作面的最大亮点是架后充填自动化?!毙隙蟾笨蟪ね鹾昶嫠?,系统满足了采煤、矸石充填平行作业的各项要求。

在 11233 工作面下巷,王宏奇手指每台40余吨重的综采液压支架说:“我们的支架是定制的,每台支架后部都带有捣实煤矸石的机械装置,最大捣实压力为24兆帕?!?/span>

“这个力度能轻松压扁一辆重型汽车?!闭驹谝慌缘募际蹩乒こ淌ξ饪∷?,“保证捣实后的区域不发生地面沉降?!?/span>

为了实现智能化充填,邢东矿实施了装备升级、改造:建设基于井下 4G 及万兆环网为基础的智能化矿山系统,主控中心下设动力分控中心、皮带分控中心、矸石工作面分控中心、运输分控中心、地面矸石投料分控中心;将原来ZC5160/30/50型矸石充填支架升级为 ZC5160/29/48D型;将架后2根矸石捣实千斤顶改为1根,并增大千斤顶直径,设备故障率大幅降低;支架操作采用电液自动控制,将乳化液泵站由BRW200/31.5型提升为BRW400/37.5型;SGZ730/132型充填刮板输送机提升为SGZ800/200型充填刮板输送机,工作时链速由0.93米/秒提高至1.05米/秒,中部槽加宽,采用进口材质,紧凑链、刮板采用加强耐磨型……

王宏奇介绍,以电液控制系统为载体,操作人员在集控中心即可对支架远程操作。根据工作面地质变化,电液控制系统不断调整优化后部刮板输送机落矸天窗开启的个数、时间,捣实机构伸缩频次和摆梁千斤顶抬起高度;智能乳化液泵站自动化控制系统由 15 台设备组成,多泵联动、自动切换,实现了乳化液浓度在线实时监控、自动配比,水过滤精度始终控制在5微米以下。

吴俊说,自动充填技术是电液控制技术的延伸。矸石充填率自动控制为2套图像复核双检验型计量系统,分别安装在运矸第4部皮带、原煤运输第1部皮带,通过实时监测运矸量及运煤量,保证工作面的矸石充填率达到85%以上,每班可减少用工4人到5人。

“我们这个工作面配备有39台矸石充填支架和2组端头支架、前后运输机、转载机以及自动化采煤机等设备,多项技术综合建成了整个采煤充填智能化系统?!奔煨薨喟喑ぐ惭用舸旃び炎邢秆布烀刻ㄉ璞?,不时感慨,“以前的知识、技术储备远远跟不上发展的脚步啦!”

采空区地面沉降始终控制在300毫米以内

投产20年来,邢东矿先后成功应用了巷道矸石充填、超高水充填、工作面矸石充填等多种充填开采技术;据河北省煤田地质局物测队连续多年观测,邢东矿井田内采空区地面沉降始终控制在300毫米以内

矸石充填是利用煤矸石充填巷道或采空区,使巷道或采空区顶、底板得到有效控制,抑制地面塌陷的采煤方法。

邢东矿地处邢台市区,环保压力迫使他们从建矿初期就独创了矸石充填的采煤工艺——把采煤伴生的矸石充填到井下巷道。这样做,不仅能把矸石“消灭”在井下,还能有效避免地表下沉。据河北省煤田地质局物测队连续多年观测,邢东矿井田内采空区地面沉降始终控制在300毫米以内。

投产 20 年来,邢东矿先后成功应用了巷道矸石充填、超高水充填、工作面矸石充填等多种充填开采技术。仅运用巷道矸石充填技术就累计完成充填巷46条,总长度20425米,充填矸石37.6万立方米,置换煤炭61.8万吨;建成全国首个井下洗煤厂,洗出的矸石全部用于井下采空区回填。邢东矿打破了“有煤矿就有矸石山”的传统思维,成为全国第一家“采煤不见矸”的煤炭企业。充填开采技术获得中国煤炭工业科技进步奖,先后取得了5项国家发明专利。

“邢东矿井田范围内有大小村庄11个,村庄及工业广场煤柱压煤量占全部储量的86%,建(建筑物)下压煤严重?!蔽夂炝炙?,如把这部分资源回收,就必须采用建下充填开采方式。

现阶段,邢东矿采用以高水充填开采为主、矸石充填开采为辅的建下充填开采方式。高水充填开采要使用大量的高水充填材料和充填袋等,虽然在工艺上经过了优化改进,但仍需较高的开采成本;用于充填的矸石来源于处理井下筛分、岩巷掘进、整修,以矸定产,制约了矿井产量。

日前,国家出台的 《关于“十四五”大宗固体废弃物综合利用的指导意见》中提出,到2025年煤矸石、粉煤灰等大宗固废综合利用率要达到60%,存量大宗固废要有序减少,并在煤炭行业推广“煤矸石井下充填+地面回填”,促进矸石减量?!罢馐悄蟮墓奈?,证明我们的路子是对的?!蔽夂炝炙?。

如果满负荷生产,邢东矿自产的矸石,远远不能满足需要??悸堑巾肥涮畛杀镜?、效果好、?;せ肪车忍氐?,此次邢东矿设计智能化矸石充填工作面便采用矿外(邢台矿、东庞矿)矸石,结合井下自产矸石混合充填,并改进矸石充填工作面效率,达到矸石入井、固废减排的目的。

算经济账,也算环保账

除了煤矸石,他们的目光还瞄向了建筑垃圾等固体废物,经过无害化处理,建筑垃圾也能成为很好的井下用充填材料

“现在做梦都想着矸石?!奔纸鹈魉?,“矿上按照充填1吨矸石13元的标准为综采区结算月度工资总额。全矿的矸石都集中到我这儿,也只能满足一个班的生产,根本‘吃不饱’?!?/span>

综采区有107名职工,每天1000多吨煤炭产量影响了职工收入?!凹焙煅邸钡募纸鹈鞔拧俺圆槐ァ钡墓び阉拇Υ蛄愎?,巷道扩帮、卧底,兄弟单位安装、拆除设备。

“出大力还不挣钱?!泵吭鹿ぷ手挥?000多元的房晓亮抱怨着,也盼望着地面回料系统早日建成?!暗侥鞘?,一个月万把块钱工资妥妥的?!奔纸鹈魉?。

“按照精煤战略要求,邢东矿所产原煤经过汽运全部运往邢台矿、东庞矿洗煤厂精加工。以前回来是空车,系统建成后将拉回 2 个矿的矸石?!蔽夂炝忠苍谒阏?。他说,相比高水充填的材料成本,运输成本显然更易接受。

其实,在他心里还有一本大账——智能化矸石充填工艺解决了建下矸石充填采煤的瓶颈问题,为社会提供了可资借鉴的矸石处理方法,减少了矸石对环境的污染;增强充填效果,有效控制地表移动变形,可广泛应用于类似条件、类似矿井建下的充填开采;开创利用矿外矸石、运用投料孔投放井下的先河,解放大量呆滞煤炭资源,且不同程度改善了充填效果,延长矿井服务年限 10 年。

据了解,邢东矿已实现地面对 11233 工作面所有设备的一键启停。动力、皮带、运输、地面矸石投料4个分控中心正处于紧张的安装调试阶段。

下一步,附近东庞矿、邢台矿等地的矸石到位后,除满足 11233 工作面生产需要外,还会开辟 1100 采区南翼的条带工作面煤柱新战场。

“到那时,充填开采的成本会更低,企业效益会更好?!蔽夂炝滞嘎?,除了煤矸石,他们的目光还瞄向了建筑垃圾等固体废物,经过无害化处理,建筑垃圾也能成为很好的井下用充填材料。

(本报记者   王海   通讯员   王印河)

 


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