【word】 端帮采煤技术在露天煤矿的应用

【word】 端帮采煤技术在露天煤矿的应用 端帮采煤技术在露天煤矿的应用 SerialNo.51l November.2011 现代矿业 MODERNMINING 总第511期 2011年11月第l1期 端帮采煤技术在露天煤矿的应用 蔡利孙进步马占一 (1.神华集团准格尔能源有限责任公司;2.中国矿业大学矿业工程学院) 摘要通过展现端帮采煤技术在国内外露天煤矿的发展过程,比较了主要的工艺形式,技术 装备,适用性,结合我国露天煤矿的发展现状,探讨了端帮采煤技术在我国的应用前景,以推动端帮 采煤技术在我国的应用,提高露天稀缺,优质煤炭资源的回收率. 关键词端帮采煤工艺形式露天煤矿 近年来随着国家对煤炭产业政策的调整,国内 煤炭价格不断攀升,煤炭企业的经济效益不断改善, 促进了国内煤炭资源的大开发.与此同时,大型现 代化露天矿山的发展速度也不断加快.国家”十二 五”规划中明确指出,”十二五”期间,将推动大型露 天煤矿在条件适合的地区(内蒙古,山西,新疆等) 的发展,在重点矿区逐步淘汰落后的生产工艺形式, 提高煤炭资源的回收率.端帮采煤技术作为残煤资 源回收的重要手段,伴随着露天采煤产业的发展而 不断完善,目前已形成多种工艺形式.笔者通过比 较各种工艺在技术装备,适用性,优缺点等方面的差 异,探讨了端帮采煤技术在我国的应用现状及前景, 以推动端帮采煤技术在我国的应用,丰富我国露天 开采工艺形式,提高煤炭资源回收率及露天采矿技 术装备水平. 1端帮采煤技术的发展及工艺形式 1.1端帮采煤技术的发展 我国拥有数量众多的露天煤矿端帮,边帮及露 头煤,由于种种原因,这些煤层大部分不得不被放 弃,其中不乏优质煤种.只有少量用井工开采方法 的进行了简易回收,或在露天矿闭坑后由相邻的矿 井开采,增大了开采成本. 端帮采煤技术就是利用露天煤矿采场端帮出露 煤层布置采煤设备进行原煤开采的技术,不需要单 独进行剥离或基建.伴随着采煤设备的不断更新, 端帮采煤技术的工艺形式也在不断变化,其主要的 生产工艺为:端帮井巷工程采煤工艺,端帮螺旋钻采 煤工艺,端帮采煤机(SHM)采煤工艺. 1.2端帮采煤技术特点 端帮采煤技术伴随着露天开采的发展得到不断 蔡利(197O一),男,队长,助理工程师,010300内蒙古呼和浩 特薛家湾. 发展,最早的端帮采煤技术受到技术装备落后的限 制,主要的形式即在露天煤矿端帮煤层布置巷道,在 巷道之间留设保安煤柱.这种方式技术简单,相当 于露井联采的生产工艺.螺旋钻(见图1)端帮采煤 工艺在国外出现的较早,国内在上世纪7O一80年代 开始在一些矿山应用,由于受技术装备的限制,该工 艺生产能力小,生产效率低,在露天煤矿的应用效果 不太理想,但是由这项技术发展而来的螺旋钻采煤 技术在国内井工矿薄煤层开采中得到了广泛的应 用.端帮采煤机(见图2)采煤工艺是近几年才出现 的新型端帮采煤技术,端帮采煤机的切割部类似于 井工矿的房柱式采煤机.以上3种生产工艺形式的 技术特征见表l. 图1螺旋钻采煤机 图2端帮采煤机 由表1可以看出,端帮采煤技术随着技术装备 水平的提高适应能力不断增强,在露天煤矿端帮煤 开采,薄煤层开采方面有广泛的应用前景.端帮采 煤主要技术特点:?提高了资源回收率,避免边角及 63 总第51I期现代矿业 表1端帮采煤技术特征 20l1年l1月第11期 境界煤的丢失;?煤层厚度适应范围广,从0.7, 6.0In;?无塌陷开采,满足保护区,环保区等特殊 条件下的开采要求;?生产能力大,生产效率不断提 高,端帮采煤机最大采深可达3001TI以上;?可适应 破碎顶板,松软底板,波浪形底板煤层开采;?设备 先进,实现无人工作面生产,自动化控制;?端帮采 煤,不利于端帮边坡稳定;?延迟内排土场推进,相 对增大运距. 1.3端帮采煤技术的适用条件及应用前景 端帮采煤技术由传统的井巷工程炮采工艺逐步 过渡到以螺旋钻,端帮采煤机为主采设备的自动化 生产工艺,以端帮采煤机为主的采煤工艺应用前景 更加广泛,此种工艺形式不仅具备设备灵活可靠的 优点,更是一项环保高效的工艺形式,既可用于大型 露天矿的边,端帮及边角煤的开采,又可作为沟渠, 山坡开采露头煤中小型煤矿的主力开采设备,由于 开采过程中对地表的破坏远远小于传统露天矿,山 体上的灌木,乔木将不受开采破坏.在美国自然保 护区内,端帮采煤机成为开采较浅煤层的首选,对于 0.7—6.0Ill的煤层,端帮采煤机采煤工艺的回采率 能够达到60%,75%,远远高于我国中小煤矿的回 采率.在我国西部地区及西南地区的一些矿区,这 一 工艺形式将会有广泛的应用前景. 2端帮采煤技术应用实例 该矿山位于西弗吉尼亚州Kanawaha县,采用端 帮采煤机(SHM)和PTM2旁侧推板装卸机,现场电 力供应来自电网.2004年投入生产,煤层厚度在 1.3m以下,煤种为焦煤,覆盖层厚度60,80ITI该 64 煤层曾采用螺旋钻设备进行过开采,钻孔直径为 0.5Ill左右.自2004年MagnumCoal公司采用SHM 薄煤层截割头,掘进断面宽度3.5m,支撑煤柱宽度 为2m,回采率达63%.该矿每Et安排2个班,每 班8h,每周生产5d(周六,周日不生产),月产煤量 为6万,7万t.由于SHM截割头町以进行快速推 进及撤出煤层,整个采煤过程无人员进入巷道,且经 过周密计算的安全煤柱可以防止煤层整体跨塌,[大J 此在1个班的时间内,SHM可以完成一个达 3001”11,宽3.5m,高1.3ITI(随煤层变化而改变)的 巷道.完成采掘过程后,整个山体小会发牛整体塌 陷,对地表植物的影响极小. 由此可以看出,端帮采煤机(SHM)的牛产效率 极高.该设备产量主要取决于煤层厚度,1,1.3m 薄煤层,月产量为4.5万,9.0万t;在2.1m煤层 条件下,使用中煤层截割头,月产量高达到12.5t; 在厚煤层中,生产能力将更高. 3结语 露天煤矿的端帮,边帮由于受采区边界等开采 限制,有部分煤层不得不被放弃,要采出这部分煤炭 资源,采取的解决办法主要是以下2种方式:一种是 用房柱式炮采回收,此种方式存在用上多,安全环境 差,管理复杂等诸多问题,同时成本也较高;l另种 办法就是采用机械化开采.露天端帮采煤机每班只 需4人,无需人员进人工作面,生产辅助设备只需一 台前装机配合装卸输送单元,具有较高的生产效率 该项新技术,新工艺,对于提高我国露天采矿煤炭资 源回收率,增强煤炭企业经济效益(下转第74页) 总第511期现代矿业2011年11月第11期 10.1%的尾矿,精矿TFe品位为18.5%,TFe回收率 为90.23%;弱磁粗选所得粗精矿破碎到一3Irllm,再 经CG2永磁多辊干选机精选后,抛弃尾矿TFe品位 8.O%;经过两次磁选最终可抛弃尾矿总产率 38.O%,最终尾矿TFe品位8.9%,最终精矿TFe品 位22.6%,精矿TFe总回收率80.37%.对比表6 和表2铁物相分析结果可知:物料经过BX筒式永 磁干选机弱磁粗选和CG2型永磁多辊干选机精选 后,物料中磁性铁占有率由66.27%提高到了 80.09%,赤褐铁矿和硅酸盐中铁的占有率分别由 27.81%,5.33%下降到了15.93%和1.33%.经计 算精矿中磁铁回收率为97.13%,说明通过两次弱 磁预选抛弃了大部分非磁性铁,TFe品位22.6%的 精矿经过换算相当于TFe品位27.3%的原矿,满足 人磨物料的TFe品位要求. 3结语 极贫磁铁矿经过干式预选提高TFe品位后,所 得粗精矿与包钢巴润矿业有限公司选矿厂现生产工 艺中最终破碎产品一起给入一段磨矿作业,不再建 设磨矿选别车间.因为BX筒式永磁干选机(处理 量大)和CG2永磁多辊干选机(适合细粒干式磁选) 各有优点,因此干式预选推荐两种选矿设备. 第一种预选选矿流程(BX筒式磁选机)中铁精矿磁 性铁含量为78.18%,磁性铁回收率99.5%,TFe品 位22.0%的铁精矿经过换算相当于TFe品位 26.0%的原矿.第二种预选选矿流程(CG2永磁多 辊干选机)中铁精矿磁性铁含量为80.09%,磁性铁 回收率97.13%,TFe品位22.6%的铁精矿经过换算 相当于TFe品位27.3%的原矿.应用预选流程可 及时抛尾,免去新建磨选车间,可经济地处理白云鄂 博西矿超贫磁铁矿,由此提高白云鄂博西矿资源储 量,从而提高包钢集团铁矿石的自给率. 参考文献 [1]邵凤俊,戴翠红,赵礼兵.超贫磁铁矿选矿工艺流程优化【J] 中国矿业,2010(9):71-72 [2]马淮湘,胡义明,皇甫明柱,等.河北某极贫铁矿石选矿试验 [J].金属矿山,2011(4):58-61 [3]王陆新.某板贫磁铁矿石选矿工艺研究[J]现代矿业,2009 (11):35—39 [4]杨军,赵夕兵,孙敬锋,等.内蒙古某地超贫铁矿选矿试验研 究[J].内蒙古科技与经济,2OLO(11):8486. [5]李晓勤,秦煜民,魏有权某超贫磁铁矿选别工艺试验[J]矿 台,2006(9):18-20 [6]孙炳泉.超贫铁矿资源化利用技术现状及发展趋势【J].金属 矿山,2009(1):9—12. (收稿日期2011-09.07) (上接第57页)因此采用该采矿法回采厚大破碎矿 体,关键在于做好水压支柱的控顶,做好挖机装矿和 斗车运矿之间,挖机充填与斗车运充料之间的衔接. 21世纪的矿业要广泛吸收各学科的高新技术, 开拓先进的,非传统的采矿技术,创造更高效率,更 低成本,最少环境污染和较好安全条件的采矿模式. 厚大破碎矿体开采一直是国内一些矿山企业和科研 院所面临的难题.水压支柱控顶和机械化开采具备 了实现厚大破碎矿体安全,高效,低贫损开采的条 件,为厚大破碎矿体开采拓展了新思路. 参考文献 [1]黄启富,胡中华.我国矿井支护设备的分析与探讨[J].黄金 2003,24(3):31—35. [2]李昌元,张秉行.水压支柱系统在沃溪矿区的应用实践[J1.黄 金,2004,25(4):25-29. [3]任卫东,杨彪.水压支柱护顶房柱采矿法在豫西铝土矿中的 应用[J].中南大学,2009,9(2):8-9. [4]张根深,刘赘,王祥,等.水压支柱护顶壁式充填采矿法试 验研究[j].采矿技术,2006,6(4):7-9. [5]黄仁东.金属矿缓倾斜薄矿脉深井开采临时支护新技术应用 [J].中国矿业,2004,13(4):51.54. [6]曹志丰,冯壹.水压支柱全面法回采深井缓倾斜复杂矿体的 实践[J].江西有色金属,2003,17(4):19-21. [7]吴爱祥.水压支柱支护特性及在深井开采中的应用[J].中南 大学,2002,33(6):564—566. (收稿日期201l-()8.15) (上接第64页)具有重要意义. 参考文献 【1]刘泽民,王社林,才庆祥.安家岭露天煤矿端帮采煤方法研究 [J].中国矿业大学,2001,30(5):515_517. [2]李纪青.螺旋钻采煤法[J].煤矿开采,2001,44(2):31_34. [3]程国明,黄侃,王思敬.螺旋钻开采技术及其发展[J].矿7台 工程,2003,23(2):4-6. 74 [4]刘玉华,李世明,秦志辉.帮外残矿回采技术研究[J].矿业工 程,2004,2(3):17—19. [5]孟建华,张兆琏.SHM端帮联合采煤机赴美现场考察[J] 露天采矿技术,2007(2):5,9. [6]庞俊杰,唐阁俊.露天煤矿开采技术若干理论的探讨fJ].民营 科技,2009(6):20. (收稿日期2011-07—27)