厚煤层源头控制提高煤炭质量及效益的探索与实践

时建成

(山西河曲晋神磁窑沟煤业有限公司,山西 忻州 036500)

煤矿企业提高煤质关系到企业的生存发展,也直接影响企业的经济效益,提高煤质同安全生产工作一样重要。当前,部分煤矿通过阶段性开采已将条件好、煤质好的采区基本回采殆尽,进入了边角煤开采、残煤回收等阶段;工作面小、回采时间短是短期面临的生产现状,且环保要求严、用户要求高,使煤炭市场竞争更加激烈;人工成本不断加大,企业的利润微乎其微,要想在竞争如此激烈的市场获取利润,不仅要保证产量,更要保证质量。而企业对煤质管理的重视程度普遍不够，关注度也不高,因此研究煤质管理与经济效益的关系对企业而言至关重要。

割台装置采用作物夹持切割的方法将向日葵籽盘和秸秆完全分离，利用软收集装置收集不会对收割后的向日葵籽盘造成机械损伤。

对于煤质管理,国内工程技术人员和研究人员也做了大量的研究。孙爱祥等[1]通过参考金属矿等开采设计规范中的相关要求,阐述了采出原煤“质”和“量”的关系。杨文承[2]指出了煤质管理存在的主要问题,并建议重视煤质管理、完善煤质管理体系和煤质管理制度、强化源头管控和过程监管,使煤质管理逐步走向制度化、流程化、标准化。朱有彬等[3]采用现场管理和技术手段相结合的方法,改变传统的粗放型煤质管理办法,实现了精细化煤质管理。综合现有研究成果[4-8],本文采用理论分析与实践探索相结合的方法,以磁窑沟煤矿10108工作面为工程背景,提出“以掘保采、以采保质、保质保量”的系统煤质管理思路,实现从源头抓煤质,提高煤质发热量和回收率,进而实现提升企业利润、降低成本的目的。

1 10-2#煤层特征介绍

磁窑沟煤矿10-2#煤层煤的颜色为灰黑-黑色,深棕色条痕,弱玻璃光泽,内生裂隙较发育(5～20条/5 cm),主要为条带状结构,次为均一状结构,层状构造明显,具有易燃、焰长、不膨-微膨的特点,大部分为半亮煤,次为半暗煤,局部为暗淡煤。该煤层厚度为4.5 m,顶板有一层200 mm夹矸,距底板1.75 m处有一层0.15 m炭质泥岩,对煤质影响较大。由于煤层条带状结构层理清晰,对比煤层中夹矸容易分辨,回采期间可以参考顶部50 mm夹矸线作为标志层控制顶板,参考中部150 mm夹矸控制底板是实现延煤层层位回采的重要举措之一。煤层煤质柱状图见图1。

图1 煤层煤质柱状图Fig.1 Coal quality histogram of coal seam

2 10108工作面布置及煤质预测

2.1 10108工作面布置及构造分布

10108综采工作面布置在10-2#煤层东南位置,该工作面沿倾向布置,设计推进长度246 m,工作面长度240 m,可采煤量为39.85万t。10108工作面掘进过程揭露的构造分布如下:工作面切眼距机头43～62 m位置底板揭露最厚0.5 m泥岩;10108切眼距机头90～120 m位置底板揭露最厚1.0 m泥岩;10108回风顺槽6～10 m范围底板揭露最厚1.1 m泥岩;煤层顶板含有一层200 mm厚的夹矸,煤层中部有一层150 mm夹矸,对煤质影响较大。鉴于10-2#煤层特征较为明显,回采范围节理相对简单,区域内煤层大部分为半亮煤,参考煤层中部及顶部夹矸调整、控制回采层位,对于回采层位管理极为有利。

基于航空模型和航拍技术的景观评价系统分析……………………………………………… 林楠，朱卫刚（12-42）

2.2 10108工作面煤质刻槽化验情况

对工作面胶运巷道和回风巷道进行刻槽预判工作面煤质情况,刻槽规格为100 mm×50 mm巷高。10108工作面回风巷共刻槽4个,其中煤质最高发热量23 546 kJ/kg,最低发热量21 534 kJ/kg,平均发热量22 843 kJ/kg;10108工作胶运巷共刻槽4个,其中煤质最高发热量22 923 kJ/kg,最低发热量21 911 kJ/kg,胶运顺槽的平均发热量22 651 kJ/kg。

2.3 10108工作面煤质预测

磁窑沟煤矿洗煤厂还在建设当中,生产的原煤直接当商品煤销售,不仅煤质指标不稳定,且原煤杂物多、水分大,极易导致煤质事故造成用户拒绝收货,进而影响到全矿生产。回采过程中顶板管理也会直接影响煤质发热量,特别是顶部200 mm夹矸的控制难度较大,当夹矸进入系统时,煤质的稳定性无法保障。因此,本文从采掘工作面源头进行煤质管控,并对煤质提升效果进行验证。

3 存在的问题

4 10108工作面煤质提升措施

根据磁窑沟煤矿地质报告及地质钻探数据,结合掘进过程中底板揭露矸石的情况,参考刻槽化验结果及煤层夹矸分布状况,预测10108工作面煤质指标:工作面回采前10 m煤质发热量为19 242 kJ/kg,含硫0.55%;工作面10 m以后预测平均煤质发热量能达到20 915 kJ/kg,含硫0.58%。

4.1 综采煤质管理

1)10108工作面开始回采前10 m时,由于底板揭露矸石,要求工作面逐步抬高以减少底板割矸,待工作面底板见煤后开始沿巷道坡度正常推进。

2)10108工作面正常回采过程中必须保证采高达到4.5 m,工作面顶板参考50 mm细夹矸为标致层往上挑200 mm,以保证采高,降低矸石占比。10108工作面机头、机尾过渡段采高要求:顶板过渡时要求机头机尾利用3架降低采高与两顺槽顶板平整过渡,3架以外保证顶板沿规定的标致层割煤;底板过渡时要求15架以内根据机械参数调整工作面保证与两顺槽平稳过渡,16架向工作面中部区段根据底煤情况卧底或抬高,禁止预留底煤，禁止割矸。

从总体上来看，说者发出的信息越来越重要，可是听者接收的信息却越来越少、越来越零散。经过一次又一次的走神，听者“印证自己并未错过有效信息”的判断，就很可能只是幻觉。

3)开机生产2 h前必须将溜槽中的矸石清理干净,生产停机过程中发现矸石必须利用空挡停机时间清理工作面溜槽中的矸石,或者根据实际情况停机拣矸;生产班要定时清理工作面架间、大脚前大块煤,以增加煤质发热量。

此次白矾的专项抽验中，发现我国市场所售白矾质量不合格的问题较为严重，总体不合格率为76%。具体包括以下两个方面：1）铵盐检查不符合规定，且含量测定值高于100%，涉嫌铵矾掺伪；2）性状异常，且含量测定值为0.4%（标准规定应不得少于99.0%），涉嫌硼砂造假。分析其主要原因有两个方面：1）用价格相对便宜的相似物质冒充或掺伪白矾；2）一些饮片生产企业在购进白矾原料和饮片成品出厂前，未按照中国药典要求进行检验和控制。标准问题主要为含量测定项未设上限；铵盐检查项用到剧毒试剂二氯化汞，不仅使用不便，而且实验室操作安全风险及环境污染风险大。

10108工作面回采前期,煤质管理松懈,煤质指标不稳定。从表1中可以看出,抽查9月5日-9月10日煤质最高日平均发热量为21 291 kJ/kg,最低日平均发热量为20 865 kJ/kg,6 d平均发热量为21 087 kJ/kg。

1)强化掘进层位控制,厚煤层掘进工作面要求沿底掘进。磁窑沟煤矿10-2#煤层厚度4.5 m,掘进巷道巷高3.7 m,要想控制好层位必须按要求探测底煤,要求每掘进10 m在巷道正帮探测一次底煤厚度,并标注在巷道帮部,保证工作面正帮沿底掘进,为综采回采沿底割煤创造必要条件。

6)回采期间按日考核综采采高,保煤质的同时保生产任务、保回收率,保采高的同时也间接地降低了矸石占比,提升了煤质发热量,增加了原煤回收率。

网络传输层负责采集设备的接入及将采集的数据的高效、实时的传输到数据共享平台层，以便服务于各平台业务应用.

4.2 掘进层位控制及煤质管理

5)综采顶底板禁止割矸,发现构造导致割矸须采取分仓分运的措施。

2)强化煤质化验,杜绝掘进工作面煤质发生变化影响全矿整体煤质;掘进工作面每50 m进行刻槽化验,规格为10 cm×5 cm巷高。

5)掘进工作面揭露矸石,必须对矸石单独运输,不得进入生产运输系统;煤层夹矸或工作面底板损坏出现的矸石必须立即拣矸。

试验组的包装质量、消毒质量、收回及时度、供给及时度等护理质量评分与对照组进行比较，对照组均低于试验组，差异有统计学意义（P＜0.05）。见表1。

鸡皮刺螨感染引起的鹅体表寄生虫病要始终坚持预防为主、综合防治的方针。在发病期间，应该对养殖舍进行全面的清扫，改善养殖舍通风环境，加大通风量，及时清理粪便，增加饲料中多种维生素含量，添加硫酸亚铁，促进红细胞再生，提高机体抵抗能力。同时，还要合理控制养殖密度，避免鹅群相互接触，导致寄生虫传播。

3)强化杂物管控,工作面任何区域范围不得出现杂物,生产、安装工程垃圾当天清理;责任范围不得存放废旧材料,无用的材料设备必须及时回收。

4.3 胶带运输巷及各转载的煤质管理

对各胶带运输机转载点的杂物必须清理到垃圾桶,定期回收;胶带运输机转载点生产撒煤,必须先清理浮煤再冲洗粉尘,禁止撒煤直接用水冲走,水煤不得随意上皮带;胶带机中部、转载点设喷雾,必须设隔雨棚或风动喷雾;冲洗巷道淋水不得进入皮带,发现皮带积水立即清理;胶带运输巷道不得存放废旧材料,无用的材料设备必须及时回收。

5 经济效益

4)工作面两顺槽超前段、顺槽正帮杂物必须清理干净。

4)卸载点喷雾改为风动喷雾并设隔雨棚,或采用封闭卸载点的方式代替喷雾降尘,禁止水喷雾直接向煤流中淋雨或注水。

通过探索改进以及提出多项创新举措,并落实到煤炭生产源头过程中,煤质发热量有了大幅提升,抽查9月12日-9月17日煤质化验数据,从表2中可以看出:最高发热量为21 568 kJ/kg,最低发热量为21 367 kJ/kg,6 d平均发热量为21 501 kJ/kg,较表1煤质发热量提高了414 kJ/kg,按照用户结算价格,每提高4 kJ/kg价格上涨0.103元。自9月12日煤质管理改进后,该工作面生产煤量为30万t,增加经济收入为305.91万元人民币。同时,原煤质量稳定可节省17元吨煤入洗成本,增加了经济效益。

表1 9月5日-9月10日煤质化验统计Table 1 Statistics of coal quality test from September 5 to 10

续表1

表2 9月12日-9月17日煤质化验统计Table 2 Statistics of coal quality test from September 12 to 17

6 结论

1)通过对10108工作面回采过程推行煤质管理改革创新,采取了“捡矸、除杂、清煤、控水”等非常规举措,煤质指标得以稳定,煤质发热量从21 087 kJ/kg提高到了21 501 kJ/kg,原煤水分降低了0.33%,经济效益增加了305.91万元人民币。

2)回采期间按日考核综采采高,有效地保证了生产任务和回收率,同时也间接地降低了灰分,提升了煤质发热量,对于稳定煤质起到了关键作用。

3)当工作面底板揭露构造影响煤质时,逐步抬高底板减少割矸,是保证煤质最直接最重要的措施之一。

4)工作面掘进过程要控制好层位,保证巷道正帮沿底掘进,为综采沿底割煤奠定基础。

5)杂物管控得到了提升,含杂率降低到了0.1 kg/万t以下,满足了用户对煤质的要求。

6)通过研究可知将煤质管理推向制度化、标准化、常态化,并纳入到日常生产管理过程中,可以有效提高经济效益。