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一、采煤方法
淮南煤矿早期使用手镐和抬筐采煤。民窑开采时期,由于生产条件简陋,生产工具落后,仅以开采出露地表煤为主,然后循着出露煤层向内采掘,借助石灰岩比较坚硬的特性,以之为掩护向地表深处开采,最深的开采废井深约百米。
清宣统二年(1910年)烈山煤矿总办段书云来市境建井采煤,使用的仍是简陋的开采手段。民国元年(1912年),大通煤矿复办,开始筹划建新井,用新的方法开采。民国19年淮南煤矿局建立,淮南煤矿陆续进入近代开采阶段,采煤工具仍为手镐,采煤方法则因矿井建成而有明显改进,煤眼及顺槽开妥后,分煤为若干方垛,由上面的顺槽开始回采,如果是薄层煤,则由煤垛靠实煤一方向外刨挖,直到煤皮薄到被老采空区矸石挤压陆续坠落为止。遇有险情,而可采煤皮稍厚,则用长柄穿枪撞落,以长柄扒钩回收余煤。厚煤层回采时,先将煤垛下部挖空,使煤靠自重下落,再用长柄扒钩向外扒。落垛法是建国前淮南煤矿采用的主要方法,矿工使用熟练,但回采率平均只有60%左右,制约了产量的提高,也造成资源的巨大浪费。
民国27年,日本侵略者强占淮南煤矿,在开采时取易撇难,挑肥丢瘦,乱挖乱掘,肆意滥采,为了掠夺煤炭服务于侵略战争,在提绞方面改用蒸气绞车,加强了运输系统的能力,但是采煤工具仍为笨重的手镐,井下运输用人力推,掌子面出煤用大筐抬,加上矿工发自内心的抵触情绪,生产效率非常低。日本侵略军占领的7年间,最高年产量只有80余万吨,始终没有达到战前100万吨水平。
从民国27年6月到民国34年9月,日本侵略者从淮南共掠夺煤炭资源4284823吨,断毁丢弃的煤炭资源则高达1230万吨之巨。
民国34年8月15日,日本无条件投降,国民政府立即派员接收淮南煤矿,并组织恢复生产。从10月到年底,产煤55849吨,民国36年产煤已达832296吨,当年8月在大通矿东部-240米处六道石门南一槽试用仓柱法采煤,仓柱法采煤与落垛式相比回采率高,适用于顶底坚固煤层。由于矿工初用仓柱法技术生疏,兼之试验时炸药、电力均不足,没有达到理想效果,因此没有全面推开,至淮南煤矿解放前夕仍处于试验阶段。
经过矿工和技术人员的共同努力,大通、九龙岗矿生产能力逐步提高,采掘关系比例渐趋平衡,加上八公山煤矿的简易投产,至民国37年底,淮南煤矿产量再次超出100万吨,基本恢复到抗战前水平。
1950年5月,全国煤矿工作会议作出《关于国营煤矿全面推行生产方式改革的决定》。淮南矿务局抽调38人组成参观学习团赴东北各煤矿学习先进采煤方法和经验,先后在大通、九龙岗、八公山(新庄孜)煤矿进行台阶采煤法和单一长壁采煤法试验。试验过程中对生产技术不断行进改进。1950年上半年,单一长壁和台阶采煤法试验获得成功,采煤效率与旧的方法相比提高4倍,回采率提高到85%左右,成本降低25%,灰份降低到20%以下,两个月无重伤和死亡事故,受到煤管总局通令表扬。大通煤矿试验急倾斜煤层台阶采煤法过程中,青年矿工丰酆绪然在实践中摸索出经验,把10米小台阶改为20米大台阶,生产效率高出一倍。在不断总结经验的基础上,创出单班采掘72米的全国新纪录。
1951年,新的采煤方法在矿区全面推广。1952年,新采煤法产量比重占全部产量的81.5%。第一个五年计划时期,积极改进已推行的单一长壁和台阶式采煤法,使之更适应淮南煤矿的地质特点。同时学习和推广其它新采煤法。到1954年初,以落垛式为代表的旧采煤法全部淘汰,取而代之的是单一长壁、台阶、人工分层假顶以及掩护支架等采煤方法。单一长壁采煤法普遍在缓倾斜煤层中运用,产量比重占全部回采量的14.2%;台阶式采煤法在急倾斜层中运用,产量比重占全部回采量的14%。比较突出的是根据淮南煤矿特点推行和发展了人工假顶采煤法。到1957年,人工假顶采煤法的产量比重占全部回采量的66%。在推广新采煤方法的过程中,职工和技术人员创造性地解决了许多难题,为了解决水平分层不能解决的运输问题和靠近顶板的三角煤问题,1957年李郢孜一矿改革水平分层为斜切分层,大通煤矿职工把竖底梁改为横底梁。各矿都在采煤方法上大胆改革。李郢孜一矿试验采用轻型柔性不分节掩护支架采煤法,基本上解决了比较稳定的急倾斜煤层开采问题。新庄孜煤矿试验水力采煤法获得一定效果,工作面生产能力不断得到提高。新采煤法的推广使矿井生产技术面貌发生了根本变化,提高了回收率,减少了资源浪费。以人工假顶采煤法为例,工作面效率1957年比1953年提高28.9%,回采率1957年比1952年提高22%。
〔掩护支架采煤法〕水平分层假顶采煤法,倒台阶采煤等方法,坑木消耗量大、工序复杂。1957年3月,淮南矿区首先在大通煤矿急倾斜厚煤层中进行重型分节掩护支架法采煤试验。在积累操作经验的基础上,7月,在李郢孜煤矿厚煤层中进行双排梁柔性不分节掩护支架采煤试验,结果表明,工作性能、安装、回收过程及坑木消耗量、钢材消耗量都比重型分节掩护支架优越。1958年夏,李郢孜一矿在五号风井以西走向200米的范围内,连续使用掩护支架采煤法进行回采。并将厚煤层掩护支架的开采经验推广应用。下半年产量提高208%,效率提高164%。掩护支架法具有生产能力大、工效高、坑木消耗低等一系列优点,在全矿区得到推广。九龙岗煤矿青年红旗生产小组,推广掩护支架法,8个小时采煤量由40多吨,提高到231吨,在不增加人力和机械设备的前提下,产量提高4倍以上。1958年11月26日,淮南煤矿首次创造日产煤4万吨纪录。
初期使用的木制掩护支架,只适用于煤层陡急的自然条件,限制了向倾斜煤层的推广。1959年上半年,淮南矿务局组织技术力量,在煤炭工业部、北京科学院技术人员的帮助下,根据倾斜煤层的特点,设计了一种适用于倾斜煤层的折线式立体形掩护支架。1959年6月21日,在新庄孜矿北部一槽4.4米厚、32度倾角的倾斜煤层开拓采煤工作面安装掩护支架,8月17日正式试验掩护支架采煤法,26天产煤4343吨,掩护支架正常进行到煤层底部,10月上旬进行第二次试验,取得显著效果。掩护支架采煤法的采煤进度比原来采用的倾斜分层采煤法加快了一倍。由于减去了采煤过程中支柱和回柱两个复杂的工序,劳动效率提高44%,千吨煤坑木消耗由过去的18.56立方米减少到5立方米,并且确保了井下安全生产。定型后的掩护支架由若干分节组成,分节之间用铁环和钢丝绳连接,形成一个柔性整体,适用于倾角30~60度、厚2~6米,埋藏较稳定的煤层。这一方法与传统采煤法相比,回采工序简单,进度快、且具有连续性,吨煤成本可降低50%左右,坑木消耗量仅相当于其它采煤法的五分之一。60年代初在淮南矿区取代了水平分层和倒台阶式采煤法。
〔伪倾斜柔性掩护支架采煤法〕掩护支架法开采急倾斜煤层,仍然存在劳动强度大,安全性有限,消耗比较高,巷道掘进量大等明显缺陷。1961年,矿工出身的工程师张作湘,经过反复摸索,提出“伪倾斜柔性掩护支架采煤法”,为急倾斜煤层开采辟出新的道路,这一方法把工作面开成25~30度的伪倾斜(人工使之呈倾斜状),沿煤层走向推进,工作面上部是用矿用工字钢、钢丝绳构成的柔性掩护支架,工人在掩护支架下采煤,所采煤炭经搪瓷溜槽到运输巷。与正倾斜平板型掩护支架采煤法相比较,单产提高3~5倍,效率提高2~2.5倍,坑木消耗下降97%,掘进率下降56~63%,采区吨煤成本降低70%左右。伪倾斜柔性掩护支架采煤法历时6年,1966年在淮南矿区获得成功,并形成多品种,系列化,实现了用长壁式工作面,沿走向连续推进开采急倾斜煤层,从根本上解决了工作面的顶板管理、通风、运输以及煤层内大量掘进问题,并在矿区适合煤层全面推行。1980年,孔集煤矿、李郢孜一矿等急倾斜矿井采用此法的产量比重占全矿产量的80%以上,这一方法先后推广到开滦、徐州、天府、乌鲁木齐、渡口、哈密等16个矿务局所属26个煤矿。1981年获国家创造发明二等奖,1982年在贝尔格莱德世界第十一届采矿大会上进行学术交流。
〔“三下”采煤技术〕对建筑物下、铁路公路下及水体下的煤层实施开采,是淮南矿区煤炭技术人员的一项创举。淮南煤矿地处淮河冲积平原,城镇村庄密布,铁路公路纵横交织,淮河横贯其中,位于“三下”的压煤占可采总储量的34.2%。而“三下”煤层开采技术难度大,安全要求高,风险大,稍有疏忽便会发生建筑物倒塌、铁路公路断裂、河水倒灌矿井等极度险情,被视为开采“禁区”。70年代初,矿务局领导和专业技术干部,顶着“唯生产力论”的压力开展水体下采煤研究,1974~1976年取得淮河河漫滩下采煤试验的成功。70年代后期至80年代初,“三下”采煤进入淮河确保堤下和正河床下(包括水体下、含水泥沙层下)、大张铁路支线下、河堤、井筒、工业广场等建筑物下,遍及东、西、中部9个煤矿。面对艰巨任务,技术人员尊重科学、精心探索,攻克一个个技术难关。1974~1981年,大张支线望李段铁路下采煤,井筒煤柱开采、淮河下及淮河堤下采煤,九龙岗煤矿主副井井筒及工业广场煤柱开采,含水沙层下急倾斜厚煤层开采先后获得成功。1978年11月10~14日,煤炭部组织评议并通过淮南矿务局淮河河漫滩下采煤、大张支线望李段铁路下采煤、淮河下和淮河堤下试采、流沙层下急倾斜直立煤层坚硬顶板中深孔挤压爆破等项技术鉴定;1979年11月,煤炭部通过井筒煤柱开采技术鉴定;1981年12月,煤炭部通过九龙岗主副井井筒及工业广场煤柱开采技术鉴定;1983年9月,煤炭部组织评议通过含水沙层急倾斜厚煤层开采技术鉴定。“三下”采煤技术分别获得全国科学大会奖,煤炭部科技进步奖和安徽省科技成果奖。
“三下”开采技术在淮南矿区取得一系列重大突破。孔集煤矿、李嘴孜煤矿、新庄孜煤矿在淮河、淮堤下采煤,洪水季节淮河水位高于井口标高,每秒流量高达10800立方米,井下生产照常进行,开创了我国在大江大河下及其堤坝下采煤先例。孔集等煤矿在急倾斜煤层流沙层下开采,掌握了覆岩破坏的基本规律,先后回采了薄、中厚、厚及特厚煤层等11个煤层,达38个工作面之多,全矿井涌水量稳定在每小时150~200立方米,确保了开采的安全。李郢孜一矿、二矿、谢家集一矿、二矿等煤矿,在铁路支线和铁路专用线下采煤,路基下沉平均每昼夜控制在8毫米以下,保证了机车的正常运行。在建筑物下开采,先后回采了4个矿的井筒煤柱和工业广场煤柱,安全出煤657万吨。九龙岗、大通煤矿等急倾斜煤层群井筒和工业广场煤柱开采,在我国尚属首次,国外实例也很少见。
〔A组煤开采〕A组煤底板岩溶水文地质条件复杂,富水带发育突出,受此威胁全矿区有1.08亿吨储量难以开采。1980~1982年,先后在李郢孜一矿、二矿、谢家集一矿、二矿、三矿、新庄孜煤矿、李嘴孜煤矿和孔集煤矿等8个生产水平、12个A组煤层采区、52个工作面,采取因地制宜、疏水、降压、限压的方法进行试采。1980、1981两年,新解放A组煤可采储量652万吨,扩大排水能力每小时2512立方米。1983年,完成了“淮南矿区A组煤底板岩溶水文地质条件及防治方法的研究”,查清了淮南矿区A组煤底板岩溶水文地质条件,确立了富水带位置,预计了矿井涌水量,并对矿压、底板的影响进行了试验,应用“疏水降压、限压开采”技术,解决了受岩溶水威胁的A组煤开采问题,这一研究成果为解放全矿区A组煤提供了可靠途径,获煤炭部科技进步二等奖。
二、采煤机械化
淮南煤矿最早使用手镐刨煤。建国后使用风镐落煤、电钻打眼、爆破落煤。第一个五年计划期间,淮南煤矿大力改进生产手段,大胆使用新设备。1953年在新庄孜煤矿试验割煤机,1954年又试验顿巴斯一型康拜因,1956年在缓倾斜工作面普遍推行电钻打眼,放炮掏槽落煤(以手镐、风镐为辅)的采煤方法,在急倾斜煤层仍以风镐为主。采煤工作面的回柱工作,缓倾斜煤层基本上取消手斧,绝大部分使用回柱绞车,急倾斜煤层使用千不拉。台阶工作面以手斧为主绞车为辅。采煤过程机械化程度不断提高,1956年以后新建矿井先后投产,普遍使用鸡西煤机厂生产的康拜因采煤机、割煤机。1960年采用国产64型单滚筒浅截式割煤机,先后在谢家集三矿、一矿、新庄孜煤矿试验和推广,谢家集三矿采煤二区八队创单机月产煤50028吨,谢家集一矿采煤六队创单机月产煤50093吨最好纪录,受到煤炭部表彰。1966年淮南矿区引用西德拖钩式刨煤机组,70年代使用国产MLQ1—80型、MLQ3—100型滚筒式刨煤机组;80年代使用国产MLS1—150型、MLS1—170型滚筒式刨煤机组,同时工作面还安装了单体液压支架。1982年,谢家集一矿引用英国综合采煤机组及双柱液压支架;1983年底,潘集一矿投入生产后,装备的是英国综合采煤机组和西德以及国产双柱液压支架;1987年又装备波兰综采机组和液压支架。是年综采月单产突破7万吨。1990年,综采机组已遍及全矿区,不具备综采条件的采区,机械开采率也大为提高。
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