煤炭工业设计现状及发展趋势

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Hale Waihona Puke Baidu




科技创新
煤炭工业设计现状及发展趋势
田 会,丁 毅,郭哲肖
(中煤国际工程设计研究总院,北京 %"""%%)

要:文中首先从矿井生产及地面辅助系统的布置,采掘、运输设备的配置情况、选煤
工艺的发展变化等方面介绍了我国煤炭设计工业的现状。随后,对煤炭工业设计的发展趋势进 行了详细的分析,提出煤炭设计行业应加速理念创新,积极推进我国高产、高效矿井建设,矿 井应走科技含量高、经济效益好、资源消耗低、环境污染少的新型工业化道路,从而实现我国 煤炭工业的可持续发展。 关键词:矿井设计;设计现状;发展趋势 中图分类号:()!%% 文献标识码: * 文章编号:%+,% $ "&’& (!""-) "%."""’."# 了千万吨水平。 强力带式输送机的发展,适应了大型矿井开拓 的需要,使主井采用连续运输的斜井开拓应用范围 逐步扩大,斜井胶带机铺设长度已达 %’""4 左右, 小时运量 #"""1 左右;采用立井开拓的大型矿井, 一对箕斗逐步取代了多对箕斗的布置方式,箕斗容 量已达 -"1,适应了高产高效矿井大运量、连续化 运输的要求。整体升降大型设备已成为副井系统设 计追求的目标,出现了以济宁三号井为代表的大型 超宽副井罐笼。 在大巷布置上,广泛采用了煤巷布置,主运输 采用胶带输送机,辅助运输采用无轨胶轮车或因地 制宜的采用其他运输方式,巷道支护广泛采用锚杆 加锚索等支护方式。 在采区设计中,采区尺寸逐步加大,形成了以 设备大修周期为回采周期的设计推进长度,以工作 面输送机能力为限的工作面长度。以国产设备为主 的工作面推进长度一般为 !""" 6 !’""4,工作面长 度 !"" 6 !’"4。以引进设备为主的工作面推进长度 一般为 #""" 6 ’"""4,工作面长度 !’" 6 #""4。 根据地质条件的不同,按采掘设备选型划分, 逐步形成以下设计模式: %)全引进大采高综采成套设备 以活鸡兔矿井为代表的采用全引进大采高综采 设备高产高效的设计模式,开创了我国高产高效矿 井设计先河。 %&&" 年在神华集团活鸡兔矿井设计 中,采用了全部引进综采设备配备连续采煤机的设
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#)随着地质勘探技术的进一步提高,大力发 展计算机信息技术,建立矿井地质条件评价系统, 科学分析和预测影响矿井开采的地质构造、煤层、 水、火、瓦斯、地温等开采技术条件,要用科学、 量化的数据指导矿井建设和生产。 !)随着我国煤炭的大规模开发,未来矿井建 设和回采难度将越来越大。巨野矿区的的开发,标 志着我国特厚冲积层建井技术由研究走向应用,特 厚冲积层特殊凿井条件下的井壁结构设计将越来越 完善。伴随开采深度的加大,地压及巷道支护问题 将日渐突出,要通过对矿山压力及规律的深入研 究,科学指导巷道支护设计和液压支架的选型。 (露天) 的生 $)要采用计算机模拟技术对矿井 产过程进行优化设计,使系统经济效益最佳;通过 计算机对矿井生产系统和地质系统进行仿真模拟, 使各系统达到最佳配置状态,减小设备不必要的功 率,最大限度地节约能源,使系统配置集约化。 %)资源具有不可再生性,未来的矿井生产将 更加注重资源回收,采用短壁开采技术,无煤柱开 采技术等最大限度地回收煤炭资源。 &)随着开采深度加大,矿井瓦斯含量和地温将 会增高,水文地质条件也会变得复杂,要通过各种 手段对矿井灾害进行综合治理,实现矿井安全生产。 ’)选煤和水煤浆工程技术的有机整合,将成 为煤炭加工和清洁利用的主要方式。这种整合,既 可简化选煤厂的煤泥水处理系统,又可降低水煤浆 的生产成本。中、高灰水煤浆在矿区和周边城市就 地燃烧,可节约大量原煤,提高资源利用率,减少 烟尘和煤泥水污染,有利于矿区城市的环境保护。 ()自动化控制技术将更加广泛应用。要求通 过机电一体化,具备工况自动检测、监控、调节的 智能化功能,在操纵上实现程序控制、离机遥控, 整体提高煤矿自动化水平。 ))将更加注重资源的开发利用与环境保护, 运用清洁生产技术,注重环境保护和生态平衡,特 别是开采后塌陷区或排土场的治理,矿井水的回用 和煤泥、煤矸石的综合利用等。走开发建设与环境 保护协调发展的道路。 可以预见,在广大煤炭科技设计人员的共同努 力下,依靠信息化带动工业化,煤炭工业必将取得 更大发展。 (责任编辑 严民杰)
!" 世纪 /" 年代以来,煤炭在我国一次能源生 产和消费的比重一直维持在 ,"0 左右,预计在今 后相当长的时间内虽然会有所下降,但主导地位不 会改变。坚持以煤炭为基础能源,多种能源共同发 展是我国能源发展长期战略。根据党的“十六大” 提出的全面建设小康社会的宏伟目标,煤炭工业必 将取得较大的发展。 ! 我国煤炭工业设计现状 改革开放以来,煤炭设计作为煤炭建设的排头 兵,伴随着国外先进采掘设备、技术引进和国内设 备制造水平的提高,伴随着煤炭工业的发展,煤炭 设计水平取得了长足进步,已接近或超过世界先进 国家,目前我国已有能力自行设计全引进采掘设备 的现 代 化 矿 井 和 复 杂 开 采、建 井 条 件 的 矿 井 (露 天) 。最大设计规模:矿井已达 %’"" 万 1 2 3,露天 矿已达 !""" 万 1 2 3,最深的矿井已超过千米,井筒 穿过的最厚表土层已达 +""4;有能力自行设计各 种工艺要求、各类规模的洗煤厂。煤矿设计呈现生 产能力大型化,生产效率高效化,矿井生产集中 化,生产系统简单化,地面布置集约化、社会化的 特点。 (露天) 设计呈现了系统简单化,设备大 % 5% 矿井 型化、自动化的格局 矿井的生产能力向大型化发展,在地质条件适 合的井田建设特大型矿井已成普遍趋势。 !""! 年 已有神东大柳塔、榆家梁两对矿井年生产能力达到
投资最小化、经济效益最大化是设计追求的主要目 标,选煤厂向工艺多样化、设备大型化、系统灵活 化、配置标准化、检修便利化、厂房低层化、控制 自动化、总体最优化、投资最小化方向发展。选煤 工艺从 !" 世纪 ," - (" 年代的以跳汰、浮选为主, 发展到 *" 年代的跳汰粗选、重介旋流器精选、浮 选工艺, $" 年代形成跳汰、重介分选、动筛跳汰 选、风选、微泡浮选等工艺并存的局面。近几年, 由于解决了介质回收、高效泵送、设备及其管道的 耐磨问题,重介选煤工艺的基建投资和生产成本不 断降低,重介质选煤技术在我国得到了迅速发展, 其易操作和高效率的特性越来越受到欢迎,并逐渐 成为主导工艺。 #0. 生产系统简单化 系统越简单,系统损耗就越小,系统效率也就 越高,系统故障率越小,系统越可靠。由于高产高 效矿井生产的高度集中,对系统可靠性和高效性的 要求越来越高,目前矿井设计中普遍采用了大型提 升机,长距离、大运量胶带输送机,先进可靠的控 制技术。辅助运输广泛采用了无轨胶轮车等灵活的 运输设备,露天矿设计中普遍采用了大型轮斗、大 型破碎站、大型吊斗铲等设备,采用连续、半连续 工艺系统;洗煤厂设计中普遍采用了大型分选设 备、高效筛分、脱水设备和在线监测技术等。生产 系统力求简单、可靠、高效。 # 0% 辅助附属企业专业化、社会化、经济效益最 大化 煤矿是一个复杂的系统工程,它不仅需要复杂 的采掘和主辅运输系统以及通风、排水、供电等生 产系统,还需要为生产服务的机修、材料供应等辅 助生产系统和行政福利设施。过去这些都一直纳入 同一项目,进行统一建设、统一核算,但是由于这 些单项工程不能形成经济规模,使整个项目的经济 效益受到影响。随着市场经济不断完善,逐步形成 了辅助附属企业要么依托社会,要么服务社会的理 念,地面布置越来越简化,努力实现辅助附属企业 社会化,使其成为规模经营的市场经济主体。 ! 我国煤炭工业设计的发展趋势 坚持发展先进生产力,不断提高煤炭工业科技 水平,实现煤炭的高效、清洁利用,提高煤炭资源 综合利用效率,加强环境保护,走科技含量高、经 济效益好、资源消耗低、环境污染少、人力资源优
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势得到充分发挥的新型工业化道路,实现煤炭工业 的可持续发展是我国煤炭工业中长期的发展方针。 积极推进工程总承包和项目管理,是深化煤炭设计 企业改革,保证工程质量和投资效益,提高企业竞 争力的有效途径。在新的形势下,煤炭设计呈现新 的发展趋势。 !"# 项目利润最大化是设计追求的根本目标 随着我国社会主义市场经济体制的进一步完 善,国家投融资体制改革的进一步深化,企业作为 市场经济主体地位进一步强化,提高核心竞争力, 追求利润最大化是企业的根本目标。设计要紧紧围 绕企业追求的目标,消除计划经济时期思维方式影 响,以适应市场经济为基础,以追求企业效益最大 化和项目价值最大化为目标。在准确把握资源条件 的基础上,正确处理好投资与技术方案的关系,不 以单纯追求节省投资为目的,而以追求投资回报率 最大化为技术方案选取的标准;正确处理好管理模 式与技术方案的关系,管理模式要适应技术方案的 要求,摒弃旧有的管理模式,首先要摒弃“安置 型”的模式,创建“效益型”的模式,要在管理模 式上作到“稳定职能”和“发展职能”分离;正确 处理好筹资方案与技术方案的关系,要使筹资方案 与技术方案匹配,以碉到尽可能缩短投资回收期; 正确处理好当前与长远的关系,要着眼长远,兼顾 近期,以使项目从开始就具有可持续发展能力;正 确处理好专业化与社会化的关系,要实现主业做强 做大,辅业彻底社会化,努力提高企业的核心竞 争力。 要树立以顾客为关注焦点的观念。彻底改变可 批性设计,要坚持可持续发展观点,站在更高的角 度去审视项目,为业主当好参谋,使项目经得起历 史的考验。 要以煤炭项目为主线,抓好产业链延伸项目规 划,实现上下游产业联营,搞好资源综合利用,为 企业创 造 更 大 的 经 济 效 益, 提 高 企 业 的 核 心 竞 争力。 !"! 依靠技术进步,进一步提升煤炭设计水平 用高新技术和先进适用技术装备煤炭企业,实 现煤炭工业的可持续发展是未来煤炭工业设计面临 的主要课题,未来的煤矿将是一个高度现代化、自 动化、大型化和清洁生产的绿色环保型企业,煤炭 设计将在下列方面将取得长足发展:
收稿日期:!""# $ %! $ "%
作者简介:田会 (%&’! $ ) ,男,教授级高级工程师,中煤国际工程集团董事长。
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计方案,并取得了成功。 !""! 年以引进设备装备 的大采高工作面,在大柳塔、榆家梁矿其一井一面 年产量已分别达到了 #"$% 万 & 和 #"’" 万 &,全员效 率达到了 ##()*!& + 工和 #!!)(& + 工。在高 瓦 斯 的 晋 城寺河矿年产量也达到了 ,"" 万 &,设计效率达到 了 ,%& + 工。 !)国产综采成套设备 我国国产综采成套设备品种齐全,基本满足了 各类地质条件的需要。在一般地质条件下,采用国 产中厚煤层综采设备可达到日产万吨,年产 !"" ."" 万 & 的水平。兖矿集团采用国产综放设备,!""# 年工作面年产量达到 ,"" 万 &,!""! 年兖州东滩矿综 放支架配电液阀使工作面年产量达到 ’"" 万 &。采用 国产综采成套设备可达到投资少、产出多,经济效 益好的效果。 .)引进刨煤机薄煤层综采设备 铁法小青矿引进薄煤层刨煤机及配套设备,在 平均 #)# - #).,/ 煤厚的条件下,工作面年产达 #!" - #," 万 &,达到了开采同类煤层的世界先进水平, 为薄煤层实现高产高效指明了一条新路。 %)连续采煤机开采技术 受地质构造的影响,矿井有大量不能采用正规 长壁工作面开采地段。上湾矿采用连续采煤机开 采,较好地解决了这一问题,最高年产量达 !!% 万 吨,创造了世界纪录。 ,)快速机械化掘进设备 引进连续采煤机或国产综掘机配备机械化锚杆 支护设 备 的 快 速 掘 进 系 统, 最 高 月 进 度 达 到 了 !!""/,满足了回采工作面快速推进的需要。 ’)露天矿以连续工艺为主 露天矿首先甩掉了轨道运输系统,在平朔采用 了大型单斗汽车工艺。接着在准格尔和小龙潭露天 矿采用了连续和半连续运输工艺,使我国露天煤矿 的工艺水平、生产效率达到了国际先进水平。!"". 年在准格尔矿露采设计中又采用了大型吊斗铲倒堆 工艺,大大降低了生产成本,提高了效率。 总之,在采、剥、掘进设备的应用中,形成了 以大功率、高可靠性为主;支护设备以大流量、高 支护强度为主;运输设备以大功率、调速启动为主 的趋势。整个系统呈现了系统简单化,设备大型 化、自动化的格局。 #0! 选煤厂设计呈现了模块式、自动化的格局 目前在选煤厂设计中,工艺系统简单化、基建 万方数据 ’
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