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华荣能源绿水洞煤矿:大倾角急倾斜综采进入6.0时代

时间:2022-11-14 作者:李晓波 来源:绿水洞煤矿 分享:

华荣能源绿水洞煤矿投产于1981年12月31日,矿井水、火、瓦斯、煤尘、顶板五大自然灾害俱全,煤层分岔合并频繁,煤层倾角大多在35度—65度之间,最高的达到80余度。自上世纪九十年代初以来,勇于探索的绿水洞人就立足现场,广泛深入进行开采工艺新思路、新途径实践,用“勇立潮头,敢为人先”的大倾角精神开展大倾角急倾斜综合机械化开采技术攻关,用创新实践在华蓥山麓天池湖畔开创了综合机械化开采的6.0时代。

1.0时代:大倾角煤层轻型综采设备的成功应用

1985年,绿水洞煤矿开始在井下使用高档普采,随着开采推进,高档普采液压支柱和铰接顶梁支护强度不足的缺陷日益凸显,导致职工劳动强度大、工效低,顶板事故多发,仅1988年就发生死亡4人次的“2.28”顶板事故和死亡1人次的“11.19”顶板事故。1990年,由周邦远、左安明、陈德生、潘远学、田安和等人承担的“轻型综采设备在大倾角煤层中的应用课题”通过评审论证,在采煤五队5632综采工作面投入使用,该设备适应近水平开采,在解决顶板支护问题的同时降低职工的劳动强度,实现了单月产量最高达到4万吨的可喜记录。

2.0时代:波兰综采的失败尝试

1994年前后,随着开采水平向下延伸,绿水洞煤矿近水平工作面越来越少,剩下的大多是倾角达到33度以上的大倾角煤层工作面,轻型综采设备和液压支架均无主动防下滑配置,难以适应较大倾角的煤层,在5631工作面开采过程中多次发生采煤机下滑、支架溜子下滑事故,且由于支架架间间隙过大,掉矸伤人事故时有发生,轻型综采设备已经严重制约安全生产正常进行。以刘万波、周邦远、张企尧、伍厚荣等为代表的科技工作者主动出击,前往攀枝花矿务局协调引进一套波兰综采设备到5631工作面进行安装。5631工作面下段45米倾角达到30度,上段87米倾斜度10至20度,且有三个起伏变坡点,波兰综采支架无主动防滑装置,在开采过程中下段45米30架支架经常发生倒架、下滑现象,在使用单体支柱抵架排架过程中,作业人员劳动强度大、安全威胁大,且配套的270溜子和采煤机也故障频发,采煤机在工作面变坡点与下段均出现上下行困难,频频发生卡阻现象,同时因波兰综采支架没有设置平衡缸,掩护梁上翘困难,在煤层突然增厚,顶板发生变化时,掩护支架不能有效支撑顶板,顶板垮冒现象时有发生,严重制约生产。3年多时间,这套综产设备仅产煤3万多吨。综产产量比炮采还低,洋设备水土不服的问题严重凸显。

3.0时代:375采煤机及配套设备在大倾角的成功应用

1996年,时任华蓥山矿务局总工程师周邦远常驻矿井,每天带着两三个馒头和一壶冷开水深入井下现场进行写实管理,针对波兰综采存在的问题提出改进方案。绿水洞煤矿从有限的资金中自筹资金1000万元,会同北京开采所等科研院校的科研人员将国产ZYJ2300-13/32型综采支架与MG375-W1型割煤机进行爬坡防滑技术改进,设计出适应绿水洞煤矿35度—55度的大倾角采煤机组。在绿水洞煤矿班子成员熊道瑜、陈治怀、伍厚荣,采煤三队管理人员陈胜明、陈合寿、刘亚雄及80名一线职工的共同努力下,设备于1998年4月在矿井6134工作面一次性重载试车成功,成功攻克了煤层倾角过大,综采工作面出现支架无法接顶、运输机无法推进及下滑、遇陷落柱、端头支架遇水无法推进等难题,当年9月,该工作面21天(其余9天停产放假)就出煤42697吨,平均日产达2033吨,项目成果获得1999年度四川省科技进步一等奖,有关专家认定项目属于“国际领先,国内首创”水平。

4.0时代:620采煤机及配套设备实现急倾斜的成功突破

2007年,新的难题出现。随着开采深度的增加,绿水洞煤矿煤层赋存条件越来越复杂,倾角越来越大,该矿5654工作面平均倾角达55度,最大倾角达63度。工作面煤层厚度为2.5米至3.5米,走向长度1400余米,工作面倾斜长130米,煤炭储量70余万吨,是绿水洞煤矿建矿20多年来遇到的倾斜度最大、走向最长、煤储量最多的工作面。煤层倾角大于45度时,矿井原用于大倾角煤层综采工作面的刮板运输机和液压支架就开始打滑,无法保证安全高效生产。如何破解倾角45度以上急倾斜煤层综采技术的世界性难题,再一次摆在了绿水洞煤矿干部职工面前。

以谢家鹏、陈胜明、周成俊、章宁钊等为代表的新一代绿煤人迎难而上,已任广能公司总工程师周邦远再次驻守绿水洞煤矿,与矿井科研人员一起24小时跟班带班,沉入工作面现场解决各种采煤工艺难题。通过几个月的艰辛劳作,2007年5月,急倾斜项目研究组与上海天地公司在原375采煤机的基础上联合研发了适合矿井急倾斜综采工作面开采的620电牵引采煤机,及自主研制的配套ZJ3600-15/36型急倾斜四立柱支撑掩护式液压支架和ZTHJ11400/15/23型急倾斜端头支架,在5654工作面进行现场实验。经过精心组织实施,不断完善改进设备性能以及优化开采工艺,成功解决了急倾斜煤层综采运输机及液压支架防滑、架前挡矸门液压操控升降系统、下部端头支护和人员安全等技术难题,实现了急倾斜煤层综合机械化开采综合工艺,填补了国内空白,攻克了行业世界性难题。

绿水洞煤矿此次主导研究成功的急倾斜综采液压支架是国内第一架具有自主知识产权的急倾斜四立柱支撑掩护式液压支架。围绕急倾斜四立柱支撑掩护式液压支架,研发所开展的3大项目、20多项指标、2万次的循环压力使用寿命和60度急倾斜模拟试验等都在北京国家煤矿支护设备检测中心一次性通过。该产品的开发,极大地提高了复杂煤层开采的安全性和产能,有效地保证了开采急倾斜煤层安全、高产、高效、高回收率,为煤炭行业急倾斜中厚煤层的煤炭回收率达90%以上创造了条件。绿水洞煤矿采煤一队2007年8月正式使用该产品生产以来,5个月安全生产商品煤23万余吨,全年共计生产原煤45万余吨。为矿井2007年首次突破煤炭生产百万吨,且死亡率为零发挥了极大的保障作用。

随着开采作业的长期实践,矿井现场生产条件逐年变化的实际情况,绿水洞煤矿科研人员针对四立柱支撑掩护支架没有平衡杠、前探梁不能主动上翘,在顶板发生变化及过断层不能有效对顶板进行超前支护的弊端,矿方及嘉华机械公司立足现场实际,不断对采煤支架进行持续改善,于2014年以后先后研发出了有护壁板、伸缩梁的ZJ3200-15/36支架,ZY5000-15/38Q支架和ZY4200-19/44支架,实现了最小采高1.5米,最大采高4.4米情况下,对顶板与煤壁的有效支护。

5.0时代:1150采煤机在最大倾角急倾斜的成功应用

2018年,绿水洞煤矿进入平均倾角达到62度,最大倾角达到78度的3212工作面开采。针对新工作面倾角大,灾害治理难度大的现状,在陈胜明、李正军、杨富均、邓强、邓松林等科技工作者的系统筹措与现场实践中,以问题为导向,有效使用MG500/1150-QWD采煤机,增大牵引力满足倾角变大采煤机上行下行割煤的牵引力要求,开采9个月,以无一工伤的安全业绩顺利完成该工作面30万吨煤炭的回采,解决了国内70°急倾斜中厚煤层开采技术难题,填补了国内外70°急倾斜中厚煤层难以实现综合机械化开采的空白,在成功完成急倾斜综合机械化开采的同时,为急倾斜大采高复杂条件煤层智能化综采工作做好了铺垫。

6.0时代:730采煤机的相继研发与成功应用

2022年,在川煤集团、华荣能源公司的大力支持与关心关怀下,范凯、胡安华、卢运海、曾芳彬、杨富均、丁正付、张孟军、李盛平等主导在绿水洞煤矿3122综采工作面开启了急倾斜大采高复杂条件煤层智能化综采试验。为满足智能化模式下,割煤机运行中切割断层的石头与煤层中的夹矸的需要,该矿与上海天地公司再次对630割煤机进行升级改造,在两个切割电机功率上再各增加50个千瓦,设计形成MG300/730-QWD1割煤机,配合把架前行人梯步改到架间行人的ZY4200/19/44JD电液控支架,与由液压支架电液控制系统、工作面以太网系统、视频监控系统、照明系统、综采自动化控制系统、地面监控系统等自动化系统一起实现了工作面开采地面调度中心和机巷集控中心一键启动,自动跟机移架和记忆割煤的自动控制效果。自2022年7月1日试生产,11月初成功实现日割煤4—5刀,产煤2000吨以上的目标,较好实现了减人提效、提升安全效果等各项目标。

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