付村煤业综合机械化生产系统优化改造研究

张延伟 张道福 王 成 程传印 牟国礼

(山东能源枣庄矿业集团付村煤业公司，山东省济宁市，277600)



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付村煤业综合机械化生产系统优化改造研究

张延伟 张道福 王 成 程传印 牟国礼

(山东能源枣庄矿业集团付村煤业公司，山东省济宁市，277600)

针对付村煤业公司综合机械化水平低、运输系统复杂、主井提升能力制约等问题，通过实施系统优化、装备升级、煤仓扩容等全方位一系列创新实践，对付村煤业生产系统进行优化改造，优化劳动组织模式，实施生产精细化管理，促进了煤矿的安全高效开采，取得了良好的经济效益和社会价值。

采掘系统 运输系统 综合机械化生产系统 煤仓 系统优化 付村煤业

付村煤业公司是一座核定生产能力为270万t/a的大型现代化矿井，长期以来一直沿用传统的生产工艺和模式，放顶煤工艺相对落后，受“不靠装备靠管理”理念束缚，综合机械化设备整体装备水平低、功率小、配套不合理，生产效率相对较低，加上运输系统复杂、主井提升能力不足的制约，井下不足4000 t的仓储容量尤显不足，造成矿井产能得不到释放，生产和效益很长时期处于被动的局面，而且由于机械事故率高，职工劳动强度大，曾一度出现职工怠工现象。

为彻底扭转这种局面，付村煤矿通过实施系统优化、装备升级、仓储扩容等全方位一系列的创新，转方式、调系统，大力实施“储、装、产、运”一体化系统升级改造，改变传统生产模式，以取得更好的生产效益。

1 工程概况

付村煤业有限公司是枣矿集团主力矿井之一，于1998年8月1日建成投产，1999年3月15日改制为付村煤业有限公司。矿井位于微山县境内，矿区专用铁路线与京沪铁路接轨，京杭运河流经付村井田，水陆交通运输十分方便。

矿井井田面积约为24.91 km2，核定生产能力为270万t/a，按276个工作日核定生产能力为227万t/a。矿井井田内储量丰富，煤层储存条件好，煤炭品种优良，属中等变质程度的烟煤。经配比洗选后可生产优质焦炭，满足大型钢铁等企业的需求。

付煤公司井下生产布局分为南北翼，其中北翼1个主采工作面，南翼1个主采工作面，产出的原煤从采区经5部主运带式输送机进入主井底煤仓，由主井进行提升，运距达6000 m以上。现井下起到缓解主运带式输送机运输的煤仓共5个，分别为主井底容量为1000 t的主煤仓和容量为800 t的缓冲煤仓，北翼强力带式输送机机头和东四采区集皮机头各有1个容量为800 t的煤仓以及4部强力带式输送机机头容量为500 t的缓冲煤仓，现井下缓冲煤仓总容量仅为3900 t。由于原煤缓冲能力小，且南、北翼缓冲能力相差大，而采场生产主要集中在北翼和南翼，采煤工作面客观存在的不均衡性与矿井的均衡提升产生矛盾，当工作面产能过大时主井提升能力不足，而当工作面产能过小时主井又面临提升能力浪费，因此尽快提高井下煤仓的缓冲能力尤为重要，可以从根本上解决矿井提升能力与采区生产能力之间的矛盾。

2 矿井综合生产系统改造实践

2.1 推进装备升级，打造新型生产模式

2.1.1 量身定做大采高综采装备

付煤公司主采煤层为3#煤层，赋存条件简单，煤层厚度较稳定，平均煤厚约5.7 m。现有采高最大的支架为ZY6400-25/53型再制造支架，该架型2006年投入使用，服务时长已达10年，设计最大采高为5.3 m，实际最大采高为5.1 m。所以若该支架在东十采区3上1007、3上1008、3上1009工作面继续使用，按照煤层厚度损失0.6 m计算，3个工作面累计煤炭资源损失约34万t，将会造成巨大的经济损失。而且老旧设备维修费用高，资源浪费的同时开采成本增加。为此，综合考虑安全、经济、资源回收等多方面因素，与郑煤机合作在3上1007工作面投入一次采全高电液控支架(ZY9000/27/60D型)，资源回收率提升到98%。

2.1.2 提升“三机”配套装备水平

目前，升级后的3上1007工作面装备102架新型电液控大支架(ZY9000/27/60D型)支护高度为2.7～6 m，配套使用上海天地公司新型采煤机(MG750/1915-GWD型，最大功率为1790 kW，滚筒直径达2.8 m)和西北奔牛新型输送机(SGZ-1000/1400型刮板输送机配套德国进口SEW减速箱，装备两台700 kW双速电机)，割煤、运输能力可达2600 t/h，减人效果更加明显(生产队伍配备60人)，单产水平达到1.5～2万t/d。

2.1.3 积极应用推广新技术

3上1007工作面第一次实现了电厂软化水地面自动配比直供井下。通过远距离供液、供电，单轨吊网络化运输，影像数据动态上传以及乳化泵变频装置、强力带式输送机和永磁电机等新技术的应用，将3上1007工作面打造成为装备水平、现代化程度一流的大采高品牌工作面。2017年9月即将投产的3上1008工作面将进一步进行自动化全面升级，力争实现“地面操作井下采煤”。

2.2 调整开拓布局，优化系统设计

2.2.1 积极调整采场布局

随着东十采区地表村庄搬迁完成，提前进入东十采区的开拓延伸，通过超前规划准备，在村庄搬迁后的第一时间组织了东十采区首采面3上1001工作面的生产，为最终形成以东十采区为主、东四(东六)采区为辅，南、北翼均衡生产的模式奠定了基础。

2.2.2 超前规划采掘接续

(1)统筹分析村庄压煤、3上3下煤质配比、工作面装备等多种因素，抓好采掘接续，按照“精排一年、细排两年、规划三年、着眼十年”的理念，应对采场变化和市场形势，逐步构建了“大接续”的良好格局。

(2)确保顺序开采。东十采区作为主采区，新解放的4个3上工作面平均储量均在100万t左右，为实现该采区由北往南顺序开采，分别为这4个大型工作面之间各安排一个40万t左右的垫肩工作面，确保主采区的顺序开采。

(3)加快掘进进度。2016年7月，3上1008切眼月掘进达到了250 m的炮掘新水平，2016年8月， 3上1008运输巷连续26天达到日掘进16 m的最好水平。

2.2.3 实施矿井系统“瘦身”工程

随着矿井采场向东十采区和东六采区转移，东二辅助采区和东四采区逐步萎缩，通风、排水、供电三大系统增加了矿井运行费用，特别是东二辅助采区可采煤量较少，且为瓦斯异常区，地质条件复杂、灾害威胁大，并且瓦斯抽排系统占用大量的人力、物力、财力。因此，计划两年时间内，大力收缩生产系统，分3个步骤封闭3个区段，实现系统“瘦身”、优化。具体如下：

(1)2016年，完成了对东二辅助采区及暂时没有采掘活动的东十二采区的封闭，每年节约各类运行维护费用近400万元。

(2)2017年，将封闭东四采区东部，可封闭闲置巷道8988 m，消除系统隐患。

(3)2018年，封闭整个东四采区后，将实现以东十采区为主、东六采区为辅的南北两翼均衡生产，形成简化集约的新布局。届时，职工可在半小时内到达作业地点，打造“半小时工作圈”。

2.2.4 优化运输系统设计

(1)利用过立交、溜煤槽(眼)技术，减少运输设备和运输环节。在3上1001、3上1005、3下412等工作面运输巷施工溜煤滑槽，共减少10～30 m的小带式转载机7部，减少了设备投入和电耗，累计节约2000余万元。

(2)采用永磁电动机直驱变频调速技术。为增加主运带式输送机运输能力，对两部强力带式输送机驱动部分进行了升级改造，更换了6台315 kW永磁电动机驱动，将原有的3.15 m/s胶带运行速度提升至4 m/s，过煤量增加了40%，机电事故率下降了60%，电耗降低了20%，实现了高效运输。

(3)工作面运输巷积极推广应用1.2 m宽带式输送机，一部带式输送机直接入溜煤眼到主运带式输送机。

(4)单轨吊辅助运输形成区域网络化，充分发挥“互联网+单轨吊网络化”的优势，实施“天猫”工程。现东四采区采用1部KPCZ-148型单轨吊机车、东十采区采用1部KPCZ-148型和1部KPCZ-95型单轨吊机车，使东四采区和东十采区形成了单轨吊区域运输网络，累计减少运输距离近8 km，减少运输绞车32部，安全设施58套，尤其是在3上1001工作面安装期间，单轨吊机车达到了日运14架25 t大型支架的整体吊运，提高了运输效率，保证了3上1001工作面的安装工期。

2.3 仓储系统改造，全面实现采区双仓布置

随着矿井生产系统的改造，特别是工作面装备升级后，生产能力远超主井提升能力，原来井下3000多t的仓储能力明显不足，运输环节成了瓶颈，频繁满仓、开开停停，生产能力得不到发挥。对此，于 2015年三季度提出了仓储系统扩容、采区双仓布局，确保在缓冲仓灌满、工作面不生产的情况下保证主井的连续提升作业，具体实施情况如图1所示。

(1)东十采区(北翼)。在北翼一部强力带式输送机尾沉淀池处建设2#煤仓，该煤仓建设直径为8 m，垂高24 m，容量为1000 t，距北翼1#煤仓30 m。另外，在北翼强力带式输送机中部施工一个矸石分矸仓。该分矸仓直径为4.5 m，垂高为8 m，容量为100 t。

(2)东六采区。在南翼二部强力带式输送机572#架的正上方(东六主运皮带机头)建设一个直径为8 m、垂高为12 m的煤仓，有效容量为400 t；另外，在东六煤仓以北90 m位置建设一个矸石仓，直径为4.5 m，垂高为12 m，有效容量为100 t。

(3)主井缓冲煤仓。在原来主井井底1#、2#煤仓的延长线上再建设3#煤仓，煤仓直径为12 m，垂高为40 m，煤仓容量为4300 t，在主井1#煤仓安设一部TD-75带式输送机，经2#煤仓到达3#煤仓，中间用分煤器分煤落入2#煤仓。

经过对整个井下储装系统进行优化改造，在主运系统上，利用1年时间集中施工，从井底到两翼再到采区，新建5个煤仓进行扩容增量，实现了采区及两翼“双仓”布置，井下仓储能力由原来的3000多t扩增到10000 t，有效解决了因满仓制约生产能力发挥的问题，使工作面完全可以开足马力高效生产，仅因高效生产带来电耗下降可节省约80万元/月，为实现夜班不生产、周日集休、矿井不减产的目标奠定了储容基础。井下缓冲仓容量分布见表1所示。

表1 井下煤仓容量分布

2.4 优化劳动组织模式，实现生产方式变革

随着产、运、储各环节全面提速增量，坚持以人为本、高效生产的原则，优化生产劳动组织，实施取消夜班生产，实现高产高效矿井生产方式新突破。

2.4.1 取消夜班生产，建立“二八”劳动组织模式

付煤公司通过优化劳动组织，建立“二八”制劳动组织模式推行两班生产，取消夜班作业，以目前生产3上1007工作面与3下402工作面配采进行说明，具体生产时间见表2。

表2 “二八”制劳动组织模式生产时间表

3上1007工作面与3下402工作面均衡开采，可实现南北翼两采区3上、3下煤层均衡生产与煤质需求。每个工作面每天割煤不低于4刀，保证了主井提升量。同时，南、北翼两采区分别为独立生产运输系统，可实现时间、空间上相互配合，不会出现采区满仓相互影响现象。

2.4.2 稳妥安排富余人员，建立人员流动机制。

将装备升级裁减的富余人员，成立“专业化服务队”服务于其他采煤区队或辅助区队，实行有偿服务模式。

2.4.3 实行精细化管理，建立动态考核机制

根据每天的具体任务、具体工作量、具体出勤工数进行结算工资，建立动态考核机制。工区考核与工作量挂钩，实行多劳多得，从而能够有效调动区队干部职工的积极性。

3 取得的效果

(1)矿井的安全生产得到有力保障。“无人则安，少人则安”,人是工作现场最大的安全隐患, 在百米井下，每减少一个用工就会少一份安全隐患，通过装备升级来实现自动化减人，是打造本质安全型矿井的有力举措。另外夜班是矿井安全生产的薄弱环节，取消夜班生产方式，是保障安全生产的又一有力举措。

(2)降低了煤炭生产的能耗。煤矿生产的不均衡性是造成能耗大的主要原因，采煤工作面的开机率稳定，可集中主运输皮带和主井提升运行和检修时间，降低了设备的无谓磨损和耗电，每年仅电耗部分就节约达100万元。

(3)提高了煤炭资源的回收率。取消了放顶煤落后的生产工艺，对3上、3下煤层全部实现了大采高综采一次采全高，提高10%的煤炭资源回收率，每年可多回收煤炭30万t。

(4)原煤工效得到极大提升。由于采煤工作面的装备升级，产能得到极大释放，现在工区职工人数由原来的140人减少至60人，原煤工效由原来的34 t/工提高到80 t/工，工效提高2.35倍。

(5)升高了职工的幸福指数。通过工作创新，实现了一线职工每周集中公休、打造“半小时工作圈”，达到了国外煤矿职工的水平，极大地升高了职工的幸福指数，正在向着实现“朝九晚五”工作方式和大采高工作面“无人化”自动开采努力。不仅创出了建矿以来原煤产量、商品煤销量、精煤销量、月均产销量4项历史新纪录，而且在全国率先实现了取消夜班、两班生产、生产检修一体化，并逐步向“朝九晚五”过渡的生产模式，实现了传统理念和生产模式的大变革，取得了良好的经济效益和社会价值。

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(责任编辑 郭东芝)

Research on optimization and modification of comprehensive mechanization production system in Fucun Coal Industry Company

Zhang Yanwei, Zhang Daofu, Wang Cheng, Cheng Chuanyin, Mu Guoli

(Fucun Coal Industry Company, Shandong Energy Zaozhuang MiningGroup, Jining, Shandong 277600, China)

Aiming at the problems of low comprehensive mechanization level, complex transportation system, weak main shaft hoisting capacity in Fucun Coal Industry Company, a series of innovative practices were implemented, such as system optimization, equipment upgrade and coal bunker dilatation, the production system was optimized and modified, the labor organization was optimized and the production delicacy management was carried out, which promoted the coal mine's safety and high-efficient mining and achieved favorable economic benefit and social value.

mining and tunneling system, transportation system, comprehensive mechanization production system, coal bunker, system optimization, Fucun Coal Industry Company

张延伟，张道福，王成等. 付村煤业综合机械化生产系统优化改造研究[J]. 中国煤炭，2017,43(6)：155-159. Zhang Yanwei, Zhang Daofu, Wang Cheng, et al. Research on optimization and modification of comprehensive mechanization production system in Fucun Coal Industry Company[J]. China Coal, 2017,43(6):155-159.

TD529

A

张延伟(1973-)，男，山东滕州人，付村煤业公司经理，硕士研究生(在读)，研究员，从呈煤矿技术与管理研究。