井下煤矸分离技术研究

2010年第1期145

井下煤矸分离技术研究

王才

(新汶矿业集团公司华丰煤矿,山东泰安271413 )

摘要华丰煤矿在主运输系统中建立煤矸分离系统,将煤中大块矸石分离,经拣选、破碎后将矸石充填到采空区或报废巷道, 实现以矸换煤井下矸石不转移目标,提高矿井经济效益。

关键词煤矸分离分离筛手选

中图分类号T D82 文献标识码 B

S t udy on Techn o l ogy of Sepa ra t i n g W a ste Rock fro m C o a l un d er the Sha f t

W ang Ca i

( H u afeng Coa l M ine of X i n wen M in i ng Gr oup Co. , L td)

A b s tra c t The d i ffe r en t ia t ing syste m be t w een coa l and gangue is se t up in m a i n tran s po r t line of H u afeng Coa l M ine. L a r ge waste r ock is sep a r a t ed fr o m coa l, wh i ch is b r oken in t o p ieces and ove r stock the excavated coa l face o r abandoned tunnel. W a s te r ock doesn’t need to be tran s po r ted to gr ound, con s e2 quen t ly, econo m ic benefits of coa l m ine is inc r ea s ed.

华丰煤矿在放顶煤工作面生产期间, 产生的矸石量大,大块矸石多。原煤的运输采用的是钢丝绳牵引皮带机,大块矸石在皮带上容易滚落伤人,且在皮带机转载点处堵塞漏斗影响正常的运输, 大块矸石运输升井耗费大量的电能,增加了地面矸石的处理量,也无法实现矸石不升井在井下进行充填的目标。这就需要将煤中的大块煤矸分离出来,在井下经拣选、破碎后将矸石充填到采空区或报废巷道,实现井下矸石不升井。

1 课题研究

1. 1 国内外煤矸分离系统现状

为了使- 750m 煤矸分离系统能够按照矿实际情况建设,达到技术比较先进, 系统比较简单, 设备运行可靠,满足生产需要,对国内外煤矸分离系统的技术进行了调研了解:

( 1 )智能煤矸分离技术: 将运输煤流分为若干流道,使煤矸在分离点处沿各个流道通过,在流道中利用放射线和计算机智能分辨技术确定出经过的是煤还是矸石,如果是煤自动放行通过;如果是矸石则通过计算机控制压缩空气阀打开,将矸石打出进入矸石通道,将矸石与煤分离开。

该煤矸分离技术自动化程度高, 煤矸分离比较彻底,能够保证煤中矸石的含量比较低, 但系统比较复杂,处理能力比较低, 不能直接处理煤中的大块矸石, 需要将大块矸石破碎。

( 2 )分离筛分离技术: 在原煤运输转载点处安装震动分离筛,将原煤中的大块矸石分离出来,大块矸石经破碎后进入矸石运输系统。

该技术处理能力比较大,系统比较简单,能够直接

3 收稿日期: 2009 - 09 - 01

作者简介: 王才( 1972 - ) ,男,山东科技大学, 工业自动化专业,大学学历; 机电工程师,注册安全工程师曾在《山东煤炭科技》发表论文多篇。处理原煤主运输系统, 但分离出的矸石中容易混入块煤,造成煤炭损失,影响矿井的经济效益。

1. 2 煤矸分离技术方案根据对国内外矸石分离技术

的了解, 结合华丰矿

的实际情况,经综合研究决定在主运输系统中建立煤矸分离系统,将煤中的大块煤矸分离出来,在井下处理后将矸石充填到回采工作面的采空区或报废巷道。

技术方案: 在- 750m 煤仓口安装分离筛, 将- 750m转载皮带机和- 750m 西岩巷转载来的煤中的大块矸石通过分离筛分离出来, 经转载SG W - 40 T溜子到手选皮带机, 采用人工方式将矸石中的大块煤拣出放入SG W - 40 T Z型溜子,大块煤再通过安装在窄溜子上的小破碎机破碎后返回煤仓, 大块矸石经手选皮带机卸到颚式破碎机, 经颚式破碎机破碎后卸入矸石仓,由仓下的给矸机装入矿车运到矸石充填工作面。

为了减少煤炭的损失, 及时将分离筛分离出矸石中夹杂的块煤分离出的来,设置了手选皮带机; 为了将矸石中夹杂的碎煤分离出来, 在手选皮带机和颚式破碎机之间设置了第三道分离筛, 使碎煤进入SG W - 40 T Z型溜子;为了防止手选出的大块煤在钢缆机运输中在皮带上滚动伤人,在运输拣出煤炭的SG W - 40 T Z 型溜子上安装了小锤式破碎机, 把大块煤破碎后进入煤仓。

2 主要分离设备的选型

2. 1 手选皮带机

胶带宽度和带速:根据放顶煤工作面生产特点、综放工作面矸石的形状,便于工人分辨矸石和大块煤,保证将大块煤炭能够及时手选出来, 防止大块煤随矸石进入破碎机造成煤炭损失, 胶带宽度采用1000mm , 胶带速度采用0. 5m / s;

传动系统:为了减少设备占用空间,采用YZ WB - 7. 5 - 0. 55 - 100 /63 型防爆电动滚筒。

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拉紧装置 :采用机尾涡轮蜗杆拉紧装置 ,便于与矸 石溜子搭接 。 2. 2 破碎机

根据放顶煤工作面矸石量和矸石的硬度 , 矸石破 碎采用颚式破碎机 , 选用 ZG - PE - 600 ×900 型颚式 破碎机一台 ,电动机功率为 55 k W ; 对于大块煤的破碎 采用 PC - 40 型锤式破碎机 , 安装在 SG W - 40 TZ 溜子 上 ,随时将通过的大块煤破碎 。 2. 3 设备的安装

根据煤矸分离系统方案 ,对 - 750m 煤仓上口进行 改造 :新施工 60m 的煤矸分离设备安装硐室和矸石仓 , 改造仓下矸石运输巷道 ,改造煤仓上口皮带机头硐室 。

按照煤矸分离系统设计方案要求 ,为了保证设备安 装后能够安全可靠运行 ,根据技术管理规定和企业标准制 定严格的施工安全技术措施 ,特别是对体积比较大的颚式 破碎机要进行解体 ,在现场进行组装 ,要严格按照设备组 装要求进行 ,确保设备运行参数符合要求。

按照煤矸系统设计方案要求分别安装第一 、二道 分离筛 、矸石溜子 、手选皮带机 、第三道分离筛 、颚式破 碎机 、运煤窄溜子 、锤式破碎机 、仓下给矸机等设备及 相应的供电 、控制系统和照明 。

3 经济效益分析

( 1 )减少了钢丝绳牵引皮带机运输矸石量 , 增加

运输煤炭的能力 ,每天可以拣出矸石约 400 t,从 - 800m 提升 到 地 面 高 度 为 930m , 按 照 每 吨 提 升 100m 耗 电 016 k W h 计算 , 节 约 电 能 2230 k W h, 年 节 电 80. 352 万 k W h,节约电费 48. 2 万元 。

( 2 )减少皮带机运输系统卡堵的事故影响 , 减少 了因事故停皮带机的次数 , 每年可以产生间接经济效 益 12 万元 。

( 3 )消除大块矸石在皮带上滚落伤人的现象 , 保

证了安全生产 。

( 4 )减少地面矸石处理量 , 实现井下矸石不转移 不上山目标 ,减少地面人工及设备占用费用 100 万元 。

( 5 )煤矸分离系统设备装机功率为 120 k W , 运 行 负荷功 率 约 50 k W , 每 天 运 行 12 h , 每 年 耗 电 21. 6 万 k W h,运行电费为 12. 96 万元 。 本项目实施后可以长

期为矿井服务 , 其综合经济 效益为 :

48. 2 + 12 + 100 - 12. 96 = 147. 24 万元 /年

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2 具体试验步骤

图 2 KJD S - 11A 型继电保护测试仪面板

短路保护试验的方法同过载试验相同 , 但其整定 电流倍数分别为配电装置额定工作电流值的 1. 6 倍 、2 打开测试仪的电源开关 , 合上“输出开关 ”, 顺时 针旋转调压器旋扭至所需要的电流 , 本例中调至 2 倍

I e 即 4A (为互感器二次电流 ,一次电流达到 160A ) ,将 “输出开关 ”关闭 。按下高防开关的“合闸 ”按扭 , 将断 路器闭合 ,然后合上测试仪的“输出开关 ”, 此时电流 输出 ,同时秒表也由测试仪内部启动计时 。高防开关 的显示屏 显示“过 载 预警 ”, 经过 11 s ～20 s 左 右 的 时 间 ,开关跳闸 ,断路器的辅助接点变位 , 秒表自动停止 计时 ,并显示出精确的跳闸时间 。按照上述方法 ,对照 表 1 ,分别将电流调至 1. 05 I e 、1. 2 I e 、1. 5 I e 、6 I e,分别测 出其动作时间 ,并与表 1 进行比对 。如动作时限与表 1 相符则合格 ,反之则不合格 。 倍 、3 倍 ⋯⋯⋯⋯10 倍 ,如本例中的 3 倍短路电流应为 3 ×5A (互 感 器 二 次 电 流 , 互 感 器 一 次 电 流 为 3 × 200A ) 。即将测试 仪 的 输 出 电 流 调 至 15A , 电 流 输 出

后 ,高防开关的动作时限应少于 0. 1 s 。

上述的过载及短路试验所输出的电流均施加于电

流互感器的二次 , 本试验也可在高防开关的一次直接 输入大电流 ,但考虑到试验安全及测试仪的实际容量 , 故不推荐采用此种方法 。因本试验所输出的电流是在 每相单独施加 ,所以与高防开关显示屏显示电流值不 一致 ,显示电流值应为 ( A 相电流 + B 相电流 ) ÷2 , 实 际输入电流应以测试仪输出电流为准 。