煤煤矸石

煤煤矸石（共6篇）

煤煤矸石 篇1

煤炭产量的快速增长保障了中国经济的高速发展, 但长期以来, 我国煤炭粗放式生产造成了资源的严重浪费和环境破坏。煤矸石固体废弃物露天排放和地表塌陷是煤矿生产破坏矿区土地和环境的重要根源之一, 留设“三下”保安煤柱又是煤矿资源回收率低的一个重要原因。据统计, 全国“三下”压煤量达137亿t, 仅在新汶矿区“三下”压煤量就高达2.67亿t, 占其可采储量的70%以上。若采用国内应用较普遍的条带开采方法回收“三下”压煤, 煤炭采出率只有30%左右。作为固体废弃物的煤矸石, 因其排放量大, 运输路线长、费用高、占地多, 制约了矿井的清洁发展、节约发展。新汶矿业集团年排放煤矸石300万t, 截至2007年, 共有20座煤矸石山, 总堆存量3827.71万t, 占地86.5ha。针对煤矸石堆存及生产情况, 新汶矿业集团积极吸收国内外的经验和技术, 逐步研究出了煤矸石充填置换煤技术, 提高了煤炭资源的回采率, 达到了矿区经济、社会与环境协调发展的绿色开采目标, 走出了一条节能减排的新路子。

1 技术思路

煤矸石充填采空区的采煤方法是实现煤矿绿色开采的关键技术之一。该技术通过井下分矸系统将煤与矸石分离, 矸石不升井, 直接用于充填;同时可以将地面堆积的矸石和固体废弃物由投料系统运至井下用于开采充填, 实现地面矸石的有效利用。采用矸石充填采煤技术置换三下压煤和其它煤柱, 开采传统技术无法回收的煤炭资源, 提高煤炭资源回收率, 实现废弃资源的再利用, 保护了矿区环境[1]。矸石充填置换煤技术与应用体系示意图见图1。

2 技术内容

矸石充填置换煤炭技术主要包括井下煤与矸石的分离技术、长壁综采矸石充填技术、长壁普采矸石充填技术和巷采矸石充填技术。

2.1 井下煤炭分离技术

2.1.1 井下煤与矸石的分离技术

井下煤与矸石的分离是利用两者间的力学性质差异实现的。由于煤炭变质程度不同, 其力学指标也不相同;而矸石也因来源不同, 其岩石特性、物理力学特征各异。根据煤与矸石的硬度不同, 抗冲击、破碎的特点不同及其他规律, 在模拟物理分选实验的基础上, 采用选择性分级破碎设备将煤炭与矸石进行破碎分离, 据此设计出井下煤炭分选系统, 其主要工艺流程如图2所示。

2.1.2 井下煤炭分选设备的结构特点

井下煤炭分选系统主要由孔径100mm的筛分破碎机、转载带式输送机、孔径50mm的筛分机、入料粒度为100mm的选择性破碎机、煤炭和矸石胶带输送机等构成。井下煤矸石分选设备的处理粒度范围为0~300mm, 煤矸石处理能力350t/h, 煤与矸石的分离效率>70%。

2.1.3 实施效果

井下煤炭分选系统在新汶矿业集团、金牛集团等单位矿井下的现场应用表明, 该系统设备体积小、运行稳定、可靠性好;采用干式分离, 不用水、不用风, 环境适应性强;操作简单, 维护方便;能够满足井下巷道空间小、维修不方便的特殊条件, 并具有防爆功能。原煤的井下分选, 为矸石不出井、直接进行井下处置奠定了基础, 缓解了矿井的提升压力, 降低了运输成本。

2.2 长壁综采矸石充填技术

研究开发与长壁综采衔接的高效矸石充填技术, 实现长壁综采回采工艺与矸石机械化充填工艺的优化组合是矸石充填置换煤技术可行性与成功的主要标志和最终目标。新汶矿业集团成功开发出了综采充填开采方法、工艺和充填液压支架与矸石充填输送机。综采充填开采的工艺流程为:由井下运矸系统将矸石输送至悬挂在综采充填液压支架后部的充填输送机, 再由充填输送机的漏矸孔将矸石充入采空区, 而受综采支架掩护的工作面割煤、运煤系统完全与普通综采相同, 采煤与充填可实现并行作业。这样即将煤矿“掘、采”二元开采技术体系提升为“掘、采、充”三元开采模式。

矸石充填液压支架主要由顶梁、伸缩梁、立柱、底座、尾梁、尾梁调节千斤顶、尾梁之下悬挂的充填刮板输送机和圆环链等构成。矸石充填输送机溜槽由四条圆环链悬挂在尾梁之下, 圆环链与其两侧的吊环联接, 溜槽槽板上开有充填用的落矸孔。充填矸石即通过落矸孔落下, 落矸孔的大小根据充填矸石的塌落角、充填高度、输送量确定或调节。为有效控制矸石的充填范围, 在溜槽的侧面增设插板, 以控制落矸量。后悬式矸石充填输送机受支架尾梁掩护, 可保证充填设备的安全, 同时设备维修时可以前移支架。充填过程无需人员进入充填区。充填顺序由下向上, 当下面一个落矸孔充填到矸石充填输送机的悬挂高度后, 即关闭下一个孔再开启上一个充填落矸孔, 当最上方的一个落矸孔下方也充填到一定高度后, 全部打开所有插板, 对矸石进行推平压实, 实现自充自压;同时矸石充填输送机会在矸石的反作用力下自动抬起, 直至充分接近尾梁。

2.3 长壁普采矸石充填技术及设备的应用

与长壁普采配套的高效矸石充填技术设备和工艺包括:矸石运输和高速抛矸充填成套设备及采煤工艺、煤矸石的处置与转运、矸石充填和矿压控制的采煤工作面原生矸石充填与开采一体化技术。

由新汶矿业集团自主研制的“V”型花纹抛矸胶带输送机和高度可调、伸缩自如的高速动力抛矸机是实现普采、炮采单体液压支柱工作面后方采空区矸石密实充填的关键设备, 主要包括电动机、驱动滚筒、转向滚筒、托辊、抛矸胶带输送机和支架等。

长壁普采矸石充填技术已在新汶矿业集团盛泉煤业公司21103西工作面得到应用。工作面采用高速动力抛矸机机械充填矸石, 工作面推采空顶距达到7m时, 开始从下向上依次充填矸石, 回撤支柱。

2.4 巷采矸石充填技术

巷采矸石充填技术是在煤柱中布置矸石充填巷。首先对矸石充填巷掘进采煤, 然后采用自行研制的自移式抛矸机对形成的巷道由内向外充填矸石, 保证充填后的地表变形在地表建 (构) 筑物允许的范围之内。

3 推广应用

煤矸石充填置换煤整体技术已经得到了推广应用, 它对煤层赋存条件和原生矸石充填材料具有很好的适应性, 对岩层移动和地表沉陷控制效果好, 实现了矸石不升井, 技术先进, 工艺系统简单, 适合在我国煤炭行业大规模推广, 应用前景广阔。目前, 已在新汶矿业集团、金牛能源集团和淄博矿业集团的19座主要煤矿进行了现场应用, 综采矸石充填工作面生产能力达到了2000t/d, 普采矸石充填工作面生产能力达到了600t/d。平顶山煤业集团、兖矿集团、枣庄矿业集团、潞安环能公司、徐州矿务集团等大型煤炭企业已制订了利用该技术进行矸石充填置换“三下”压煤和其它煤柱的推广应用计划, 并已开始了开采方案设计、购置设备、掘进巷道等前期准备工作。该技术的推广应用范围正逐年扩大。

4 效益分析

近3a来, 新汶矿区应用该技术累计从“三下”呆滞煤柱资源中安全采出煤炭549.48万t, 减少向地面排矸石660.3万t, 新增产值30.6908亿元, 取得直接经济效益9.4497亿元, 其中新增利润4.7194亿元, 新增税收3.5493亿元。节支总额1.1810亿元。该技术实现了安全回收传统采煤方法无法开采的呆滞煤炭资源, 提高了资源回采率, 延长了矿井服务年限, 节约了大量电能, 减少20%~35%的矿井提升工作量, 经济效益、环境效益和社会效益显著, 为矿区循环经济发展, 创建资源节约型、环境友好型企业提供了强有力的技术支撑。

5 结 语

矸石充填置换煤技术是我国完全具有自主知识产权的绿色采煤技术之一, 能与现有采煤技术体系相衔接, 构建了矿区井下煤与矸石分离、处置、开采沉陷控制和高采出率相结合的协调发展新模式, 达到了无需加固就能安全保护地面建筑物的目的, 实现了矸石再利用, 延长了矿井服务年限, 减轻了矿井提升运输压力, 保护了环境和土地资源等, 科学解决了长期困扰矿区生产的搬迁问题, 能够节约大量的搬迁费用。对我国煤炭生产与矿区环境协调发展起到了重要的推进作用。同时, 该技术实现了充填开采和地表沉陷控制技术水平的跨越式发展, 对促进我国煤炭行业科技进步起到了重要的示范和推动作用。

参考文献

[1]李希勇.大倾角工作面以矸换煤技术研究与应用[J].煤炭工程, 2008 (7) :44-45.

[2]孙华璋, 付振峰.煤矿以矸换煤技术研究与应用[J].山东煤炭科技, 2007 (5) :27-28.

采区内部超深立眼传送煤矸 篇2

82采区地质构造复杂, 工作面布置集中, 726、728工作面已回采完毕, 828工作面正处于回采阶段, 其接替面824工作面位于上部, 受82-DF28断层影响分为824里、824外两个面, 接替顺序为828→824里→824外, 当前准备824里工作面。受空间限制, 后运联巷多, 转载点多。为简化后运系统, 考虑采用立眼传送煤、矸。利用824里机巷联巷与824风巷底抽巷的空交关系 (垂直高度34m) , 打立眼排煤、矸。

支护方案:立眼采用钢圈+砂浆支护。

2 立眼施工

2.1 立眼施工方案

2.1.1 反井钻机导孔施工

按钻孔中心线找正钻机车位置, 保证钻机竖起后主轴旋转中与钻孔中心线相重合, 为确保钻机垂度, 须对主机进行水平找正, 锁紧卡轨器, 安装好各联接部位及各辅助系统。然后检查钻机安装是否牢固, 接好水电, 空转试机5分钟。然后接φ244mm钻头施工导向孔。

2.1.2 扩孔

导向孔施工完毕, 换φ1400mm钻头, 上提扩孔。

2.1.3 下口钢梁安装

扩孔后, 对照孔中, 在巷道两侧挖钢梁窝, 安装钢梁, 喷浆回填。

2.1.4 钢圈

1) 钢圈技术要求

(1) 钢圈直径1.2m, 采用厚度10mm热轧钢板卷成;

(2) 钢圈每节净长1.1m, 共计32节, 采用套接连接。

1) 下钢圈及浇筑

(1) 稳车

在立眼上口安两个20T的回柱绞车

(2) 在眼上口打吊挂锚杆两组 (每组四根) , 用四根锚杆固定2个U型棚卡子作为井圈起吊滑轮的生根, 两组锚杆打设在煤眼岩壁靠近两帮处上方, 且保证滑轮出绳口垂直紧贴煤眼岩壁, 在煤眼中心上部打设两根锚杆作为手拉葫芦的起吊点。

(3) 下井圈技术要求

(1) 将稳车钢丝绳固定在下口井圈上, 起吊后送入煤眼内。

(2) 待第一个井圈上檐口下送到煤眼上口地坪以上0.2-0.4m时停止下放, 用手拉葫芦起吊第二个井圈, 并与第一个井圈对接严实后继续下放, 以此类推, 将所有井圈对接严实后下送到锁口梁上方。

(3) 井圈严格按照标示顺序下放。

(4) 浇筑前将下口锁口梁周围漏砂浆处用铁皮、大板封堵, 井圈浇筑壁厚100mm, 采用强度M20的水泥砂浆浇筑, 混合比水泥:黄沙:水=1:3:0.6, 采用串管由下往上一次浇筑, 用钎子振捣, 下口出现漏浆时, 必须及时封堵后方可继续浇筑。

2.1.5 加短接

在下口锁口梁下, 加一节同直径钢圈, 钢圈下口距巷道底板1.5m左右。

2.2 施工工艺

施工工序为:安全确认→施工导向孔→扩孔→安装下口锁口梁→下钢圈→灌砂浆→安装短接

2.3 立眼施工的安全施工管理

(1) 施工导向孔及扩孔期间, 立眼下方严禁人员通过。

(2) 挖下口锁口梁及安装钢梁期间, 立眼上、下口必须封闭。

(3) 下钢圈时, 两部回柱绞车必须生根牢靠, 在启动时, 两辆绞车要同步运行。

(4) 下钢圈期间, 起吊点下方严禁站人。

(5) 钢圈下完, 将钢丝绳剪断后固定在预先打好的地锚上, 浇筑时将钢丝绳浇筑在内。

2.4 后运连接:

在下部钢圈外侧加一部链板机, 利用煤、矸堆积自溜, 实现后运系统化。

3 824里机巷排矸线路先后对照图

4 结束语

粉矸石筛下煤泥水处理工艺改造 篇3

关键词：粉矸石,煤泥水,截粗筛

1 富强选煤厂的工艺流程

富强选煤厂是2009年改造为重介———浮选联合流程的选煤厂, 年处理量为120万t。重介系统由一台三产品重介旋流器进行分选, 旋流器三段产品分别进入精煤、中煤、矸石脱介分级筛进行脱介及分级, 然后-13mm的精煤进入立式离心脱水机进行脱水作业产出精煤产品;-13mm的中煤进入卧式振动离心脱水机进行脱水作业产出中煤产品, +13mm的精煤与中煤形成混快;矸石通过皮带运至矸石仓。同时, 脱介筛下的稀介质分别直接进入精煤、中煤及矸石磁选机进行磁选, 磁选尾矿分别进入精煤泥桶、中煤泥桶及粉矸石桶, 各桶煤泥水又通过煤泥水泵打入到精煤泥、中煤泥及粉矸石弧形截粗筛进行截粗, 筛下煤泥水进入浮选入料桶后直接打入浮选机进行浮选。

2 粉矸石截粗筛下煤泥水直接进入浮选的影响

2.1 高灰细泥对浮选作业的影响

细泥对浮选作业的影响主要有两种情况:一是在浮选过程中, 由于细泥表面积大, 消耗浮选剂数量多, 迫使粗颗粒在亏药条件下浮选。因此, 粗颗粒的浮选效果降低了。二是从静电原理分析, 细泥污染目的矿物表面, 由于微小的细泥、脉石颗粒表面带的电荷电性和数量与目的矿物表面所带的电荷不同, 因此发生细泥覆盖现象。细泥覆盖现象不仅发生在粗颗粒表面上, 同时发生在气泡表面上, 其结果不仅改变了粗颗粒的表面性质, 使原本就非常少的粗颗粒矿物可浮性降低, 同时也减少了气泡的新鲜工作表面积, 另外, 较高的细泥含量使浮选效果迅速恶化, 药剂选择性变差, 浮选精煤灰分逐步升高。此时, 操作人员普遍采取降低入浮浓度和减少药剂用量的调整方法, 这种措施能够产生一定效果, 但容易使浮选尾矿流量或浓度增大, 进而导致浓缩澄清设施处理能力不足, 澄清水浓度逐渐升高, 大量高灰细泥在浮选系统中循环积聚, 最终使浮选精煤灰分继续升高。泥化煤浮选时, 存在浮选精煤粒度组成过细的情况, 主要原因是高灰细泥的浮出使精矿泡沫消泡困难, 泡沫中的大量空气消耗了过滤机的能力, 使脱水环节处理能力不足, 导致浮选精矿泡沫由于来不及处理而大量外排, 不但造成精煤产率下降, 同时恶化了循环水水质。

2.2 粉矸石截粗筛下煤泥水的特点及危害

富强选煤厂工艺指标要求, 浮选尾煤灰分要求达到55%以上, 通过对粉矸石截粗筛下煤泥水进行采样, 灰分在45%~50%, 为了保证尾煤及对浮选精煤的回收, 故将该部分煤泥水进入浮选机进行浮选, 但随着煤质的变化, 现对粉矸石筛下水灰分进行检测, 已达到62%以上, 通过试验与研究, 从该煤泥水中回收精煤的意义不大, 另外对粒度进行分析, -0.074mm粒级的高灰细泥量已达煤泥量的7.25%, 对浮选分选造成了诸多不利因素, 影响浮选机的分选效果, 影响精煤灰分即影响产品质量, 同时影响浮选精煤抽出率即影响了精煤产率。

3 粉矸石截粗筛下煤泥水的工艺改造

为了针对粉矸石截粗筛下煤泥水对浮选作业的影响, 富强选煤厂对其进行改造, 将粉矸石筛下煤泥水直接引入尾煤浓缩池, 与浮选尾矿一同直接进行浓缩作业。同时出现另一工艺问题, 粉矸石筛下液直接进入浓缩池可能会对煤泥水沉降造成不利影响, 对此, 在该改造管路上增设凝聚剂与絮凝剂加药点, 以保证粉矸石截粗筛下煤泥水进入浓缩池能够迅速沉降, 同时不影响尾矿煤泥水的沉降。

4 粉矸石截粗筛下煤泥水的改造后的工艺效果

通过粉矸石筛下水管路工艺改造, 粉矸石筛下煤泥水不进入浮选机浮选, 直接进入尾煤浓缩池, 经过该改造, 在浮选煤泥入浮之前脱去一部分高灰细泥, 大大降低了对浮选作业的干扰, 提高了浮选机的分选效果, 既保证了产品质量的稳定, 又提高了产率。本改造完成后在实践生产中开始使用, 改造通过使用后, 收到了良好的工艺效果, 浮选技术指标有了显著改善, 浮选车间对改造前后技术指标进行对比如表:

通过粉矸石筛下煤泥水管路技术改造, 浮精稳定率及尾煤合格率均有提高, 油耗、药耗均有所下降, 在尾煤泥量减少的同时提高了精煤产率。除此之外由于粉矸石筛下煤泥水不进入浮选机, 减少了对浮选机的磨损, 延长了浮选机配件的使用周期。

5 粉矸石截粗筛下煤泥水的改造后的主要经济效益

全年入洗量按120万t计算, 煤泥产率降低1.62%, 即精煤产率提高1.62%, 增收效益为:120×1.62%×1000=1944万元。

通过工艺技术改造, 改善了浮选的入浮条件, 降低入浮原矿中的细泥含量, 改良了浮选效果, 改善浮选工艺技术指标, 同时提高了经济效益。

参考文献

[1]谢广元.选矿学[M].中国矿业大学出版社, 2001.

[2]刘天, 樊民强.实验研究方法[M].中国矿业大学出版社, 2006.

洗块矸石中的末煤回收工艺 篇4

古书院矿选煤厂采用跳汰选煤工艺,其中洗块煤车间分选13～120 mm级块煤。据统计,改造前洗块煤车间的矸石带煤率平均在15%～20%,其中小于13 mm的末煤约占矸石总量的15%～18%,而大于13 mm的块煤一般不超过2%～5%。如果原煤水分较高,矸石所带煤中小于13 mm末煤所占比例可高达30%以上。造成这种状况的原因,主要是分级筛筛分效率低,大量末煤进入跳汰机后,透过跳汰机筛孔进入斗式提升机。根据经验,煤越湿,原煤分级筛的筛分效果越差,进入跳汰机的末煤越多,跳汰机透筛越严重,矸石带煤率也就越高。因此,进入跳汰机的末煤过多是造成洗块矸石带煤指标超标的主要原因。如果能提高原煤分级筛的筛分效率,即可减少进入跳汰机的末煤量。目前主要采用提高筛分机振幅或延长筛面长度的方法来提高筛分效率。而对于已定型的筛分机来讲,任意提高筛分机的振幅会影响筛分机激振器轴承的寿命,甚至造成轴承损坏,同时振幅的增加还会造成筛框及梁的开裂等问题,而又不可能延长筛分机的筛面。因此靠改造筛分机来提高筛分效率不可行,而改用其他型号的筛分机又受到厂房空间的限制。如增加分级筛筛孔,比如将筛孔增加到20 mm,甚至25 mm,虽然可以增加分级筛筛上物的透筛量,但这样会造成一部分大于13 mm的小块煤进入末煤,造成块煤损失,所以这种办法也不可行。

2改造方案

由于采用提高筛分机筛分效率的办法不能解决矸石带煤超标的问题,因此,决定对跳汰机排出的矸石进行再筛分,将其中的块矸石与末煤分离,末煤回收入仓,由此可降低矸石带煤率。具体工艺设置为,在矸石斗式提升机和中煤斗式提升机机头下方,分别安装两台直线振动筛,跳汰机排出的矸石先进入斗式提升机初步脱水后,再进入振动筛,采用湿法筛分,筛去矸石中小于13 mm的末煤,筛上大于13 mm的块矸石经胶带输送机运送至602矸石仓。筛下末煤经接水盘收集后,由水力经管道输送至捞坑,经精煤斗式提升机初步脱水后,进入离心脱水机进一步脱水,脱水产品由324胶带输送机转载至501胶带输送机,最后入圆筒仓作为筛末煤回收。

3可行性分析

3.1 安装振动筛的可行性

由于受到空间高度的限制,筛分机只能安装在主厂房的三楼,其高度仅有4 m,但1.5 m宽的筛分机安装高度一般在2.5 m左右,给筛上溜煤筒还留有1.5 m的高度,筛分机所在的楼板下方建造有两根断面为600×300的钢筋水泥梁,经计算,两梁足以承受两台重2 t的筛分机产生的动载荷。筛分机下方的空间对安装接水盘并无妨碍。因此,该楼板具备安装两台振动筛的条件。

3.2 湿法筛分可回收洗块矸石中95%的末煤

由于斗式提升机从跳汰机下方提升的矸石水分一般都在20%,属难筛物料,所以最好的办法是采用湿法筛分。在筛分过程中,用一定压力的冲水,强制矸石中末煤透筛,由于矸石和中煤的产量不大,约60 t/h,两台筛分机筛分效率达到95%以上时即可满足运行要求。

3.3 筛分机的故障不会影响系统运转

在原溜煤筒内安装一活动闸门。闸门翻向一边时,矸石可直接进入601刮板输送机;当闸门翻向另一边时,矸石可进入振动筛筛分。一旦振动筛或筛下管道出现故障,则可将闸门翻向另一边,使矸石直接进入刮板输送机。

3.4 筛下管道能够正常运转

筛下管道可引入部分(少量)循环水,用水力输送末煤,且管道坡度为20°～35°,所以一般不会堵塞;在接水盘入口处加设一张50×50 mm的篦子,可防止因筛板破损等原因导致大块矸石进入立式离心机。

3.5 回收的末煤不会影响筛末煤商品煤灰分

回收的末煤虽然也会混有末矸石,但其量很少,灰分一般为20%～25%,与立式离心机的大量末精煤(灰分一般小于15%)混合后,混煤的灰分不会超过20%。而用户要求商品末煤灰分不超过21%,所以完全能满足商品煤灰分指标。

3.6 湿法筛分不会对洗水系统造成影响

湿法筛分用水全部来自于循环水系统。循环泵的流量为2 000 m3/h,正常洗煤的用水量为1 500 m3/h,而湿法筛分所用水量不足100 m3/h,而且湿法筛分所用的水又流回了循环水系统,基本不会造成循环水的减少,所以不会对洗水系统造成影响。

4改造实施

(1)筛分机的选型。

经过设计计算,矸石斗式提升机下方的筛分机选用(3.0×1.5 )m型,最大处理量为150 t/h,正常入料量一般低于120 t/h。中煤斗式提升机下方的筛分机选用(1.2×2.4 )m型,其最大处理量为100 t/h,正常的入料量一般低于90 t/h。

(2)绘制安装联系图。

绘制筛上溜煤筒、筛下接水盘及筛下管道、冲水管道等设备的安装联系图。

(3)部件的设计。

筛下溜煤筒受空间限制,角度仅能达到20°,断面可达(400×600) mm,为确保矸石正常运输,必须在筒内加入循环水,利用水力输送至振动筛上。筛下接水盘角度可达42°～60°,在筛上水流冲击下,可保证筛出的末煤全部进入筛下管道。筛下管道选用Φ350 mm管道,平均坡度为15°,长19 m。

(4)电器设计。

为降低成本,电器部分全部由选煤厂自行设计、安装。这两台筛分机全部为就地控制设备,即通过司机现场开启及停止,一旦发生故障,可通过601刮板输送机闭锁上部设备。

(5)加工制作。

除了外购两台振动筛外,其余设备皆由选煤厂自行制作。如加工筛上溜煤筒4个,使用钢板25 m2,总重2 t;加工筛下接水盘2个,使用钢板20 m2,总重1.5 t;加工Φ350 mm 、长20 m的带弯头钢管2个;焊接Φ100 mm、长10 m的钢管1根,焊接Φ350 mm、长20 m的钢管1根。

(6)设备安装。

设备的安装全部由选煤厂自行负责,由于受空间限制,现场无法使用电动起吊设备,只能使用手拉葫芦起吊。安装顺序为:在楼上开直径400 mm的孔,安装筛下接水盘,安装筛分机,搭接脚手架,安装筛下及筛上管道,安装筛上溜煤筒,最后为穿过楼板处的管道做防水。

5经济效益分析

(1)选煤厂正常生产时,按每天产生800t矸石计算,矸石中含末煤一般在15%～20%,以15%计算,筛分效率达95%,则每天可多回收末煤:800 t×15%×95%=114 t,即每天可创价值约1.14万元。另一方面,每天可减少矸石运输费近400元,每年可节约近14万元。

(2)投入与产出比。投入两台振动筛,预计外购费用约8万元。管道及溜煤筒约需1万元,总计投入9万元。

(3)年增效益:1.14万元×350 d+14万元-9万元=404万元。

此次改造后，不仅可以回收大量煤炭资源，而且可获得可观的经济效益，为老矿挖潜提供了借鉴。

摘要：针对古书院矿选煤厂块煤跳汰机排出的矸石带末煤率高、却又无法提高原煤分级筛筛分效果的问题,提出对选后矸石进行再筛分工艺,介绍了改造工艺的可行性及改造实施过程;改造后可以有效回收煤炭资源,并获得较高的经济效益。

煤煤矸石 篇5

1 存在问题

1.1 旧煤矸分流装置使用一块斜向安装在强力皮带上方的厚橡胶刮板来刮掉强力皮带上的矸石, 当厚橡胶刮板与强力皮带接触后, 橡胶刮板会对强力皮带造成破坏性损伤, 极大程度上影响了强力皮带的使用周期, 增加了煤矿的生产成本。

1.2 原煤矸分流装置把矸石从皮带上刮掉, 然后用刮板输送机把矸石运送至矿车内, 若矿车不能及时跟进, 会导致矸石堆积在刮板输送机上, 强力皮带也被迫停止运转, 强力皮带停止后无法满足区队正常出矸要求, 影响了主煤流的正常运行, 造成整个南五采区无法出矸。

1.3 原煤矸分流使用刮板输送机运输矸石, 一人操作刮板机, 一人在落矸点清理撒下的矸石, 两人必须同时进行分矸工作, 不仅增加了分矸工人的劳动强度, 还造成了相应人力成本的增加。此外, 因刮板输送机运输矸石时也使用刮板刮运矸石, 导致刮板输送机的刮板和链条磨损非常严重, 增加配件费用, 加大运输成本。

1.4 在使用刮板输送机运输矸石过程中, 刮板链条很容易出现卡矸、跳矸等现象, 这种不安全因素严重威胁着现场人员的人身安全。

1.5 我矿南五采区地质情况恶劣, 掘进巷道面经常出现大片火成岩, 而开拓队也使用皮带机出矸, 导致原煤矸分流装置远远不能满足现阶段南五采区煤矸分流的需要, 重新设计新的煤矸分流装置来满足南五采区不断增长的分矸工作成为亟需解决的难题。

2 设计方案

针对南五采区原煤矸分流装置在运转过程中出现的问题, 根据该采区特殊的地质状况, 南五采区的火成岩分布相对集中和开拓队出矸时间相对固定等特点, 我矿专业技术人员结合实际, 制定一套新的煤矸分流装置来适应南五采区的恶劣地质条件。

新煤矸分流装置包括:QBZ-80起动器、机尾小车、液压推杆油缸、电机、皮带机等, 矸石仓的位置在皮带机头方向30米处。新煤矸分流装置抛弃了原煤矸分流方法, 通过转载皮带将强力皮带上的矸石运送至矸石仓内, 期间只使用皮带进行运输, 避免了矸石与机械的硬性摩擦。

转载皮带设计:现阶段南五采区只有开拓五队使用皮带机出矸, 一班进尺1.6米巷道, 1.6米巷道矸石量为25方, 使用4个小时出完, 平均每小时出6.25方。新煤矸分流装置铺设长20米宽800mm的皮带机, 采用37kw电动滚筒作为驱动, 有效保证了南五采区500吨/小时的运输能力。该转载皮带通过安装在机尾液压油缸的伸缩来延伸电滚筒皮带机与强力皮带机搭接。当集中出矸石时, 使用液压油缸将电滚筒皮带机尾小车延伸至强力皮带落煤点处, 矸石落在电滚筒皮带机上, 再经电滚筒皮带机运至矸石仓内, 当集中出煤时, 油缸收缩将电滚筒机尾小车收回, 主煤流装置又可保持正常运转, 此煤矸分流装置与主煤流装置分开运作, 互不影响。既提高了煤矸分流的效率, 又保护强力皮带使之免于受到伤害。

3 技术特点

3.1 采用带式转载装置, 不影响主煤流运行。

3.2 新煤矸分流避免矸石与强力皮带接触, 可有效保护皮带不被刮伤。

3.3 采用动态分流, 解决了矸石堆积影响出矸的问题。

4 经济效益

原煤矸分流装置使用刮板刮掉皮带上的矸石, 造成强力皮带表面损伤。更换前, 南五一部强力皮带长790米, 单价为1千元/米, 总价79万元, 预计更换周期为3年, 平均每月损耗2.19万元。更换煤矸分流装置后, 新装置不再对强力皮带造成伤害, 其使用年限可延长至5年, 初步估计可节约损耗费21.13万元。

4.1 由于矸石仓具有存储矸石的功能, 因而新的煤矸分流装置可以连续运转来进行分矸工作, 从根本上杜绝了堆矸现象的发生, 同时减少处理堆矸事故的时间, 节约时间成本, 提高了矿井的生产效率。

4.2 新煤矸分流装置的应用, 节省了工人的劳动力。原煤矸分流需要两名工作人员在分矸处同时进行清矸工作, 出矸量较大时, 则需要三人同时清矸。采用新煤矸分流装置后, 只需一人操作电滚筒皮带机开关便可独立完成分矸工作。此设备减少了人力投资, 有效降低人员伤亡率, 确保了清矸人员的人身安全。

4.3 新运用的煤矸分流装置较原煤矸分流装置不仅提高了分矸效率, 而且新设计的煤矸分流装置各项参数均超出现分矸量标准, 为以后南五采区的持续开拓掘进巷道打好基础。

4.4 经过5个月以来的连续运转, 新煤矸分流装置运行稳定, 性能可靠, 有效确保了南五采区的煤炭运输质量。连续运行以来, 平均每月多生产原煤2400吨, 创造综合效益120万元, 产生了巨大的经济效益。

5 结束语

新煤矸分流装置在连续运转5个月的时间内, 运转效果完全符合设计要求。既保证了未来南五复杂地质条件的分矸需要, 又确保在不损伤皮带的前提下进行皮带分矸工作。新煤矸分流装置应用后, 南五采区强力皮带再未发生因堆矸而影响生产进度的事件。此外, 新采用的煤矸分流装置对本矿其他采区的煤矸分流提供了值得借鉴的参考方案。

摘要：针对原南五采区一部强力皮带煤矸分流装置在运用过程中出现的问题, 重新对该煤矸分流装置进行研究和设计。根据南五采区开拓队的出矸量计算和火成岩的分布特点, 提出可行性设计方案。介绍了该装置的运转方法, 并阐述了该装置在实际运转的效果和取得的经济效益。

关键词：煤矸分流,分矸,设计

参考文献

[1]王冠宇.大倾角煤矸分流系统设计及应用[J].矿山机械, 2009 (18) .

[2]徐星华.车集煤矿煤矸分流与独立通风系统设计[C].创新发展-河南省第五届学术年会论文选集, 2010 (3) .

煤煤矸石 篇6

综采放顶煤是一种开采缓倾斜特厚煤层和急倾斜特厚煤层的采煤方法。目前综采放顶煤的放顶过程完全由人工操作控制, 工人在操作液压支架后部放煤口过程中, 需要一直观察液压支架后端的落煤情况, 有较大的矸石落下时, 通过液压支架电液控制系统关闭后部放煤口, 具有很大的随机性, 工作效率低。如果放顶不足会造成煤炭回收率低, 过量则会因大量矸石的混入而造成煤炭质量下降[1,2]。

目前主要采用的煤矸识别方法为煤岩放射的自然伽玛射线 (Natural Gamma Radiation, NGR) 传感器法。该方法易受煤中夹杂物干扰和地质条件限制, 只适应于高瓦斯矿区, 且要求留有一定的顶煤, 因此无法得到大面积应用。基于图像及小波包、神经网络等算法的煤矸识别方法[3,4,5,6]目前大多处于实验室研究阶段, 尚未得到实际应用。现场主要采用人工看和听的方法识别煤矸。由于放煤时粉尘很大, 视线较差, 且噪声大, 人工方法难以实现精确的煤矸识别。本文提出一种基于振动信号的综采放顶煤工作面 (综放工作面) 煤矸自动识别系统, 并将该系统应用于综采放顶煤过程, 取得了较好的效果。

1 系统结构及工作原理

综放工作面煤矸自动识别系统结构如图1所示。每台液压支架都安装1套电液控制器和1台煤矸识别设备。煤矸识别设备通过RS232串口与电液控制器连接, 电液控制器根据煤矸识别结果对是否继续放煤做出决策, 并将煤矸检测数据发送给位于工作面巷道的主控计算机或地面监控中心。

系统具有全自动放煤方式及人工干预下的自动放煤方式2种工作模式。当系统工作在全自动放煤方式时, 煤矸识别设备直接将煤矸检测结果发送给电液控制器。电液控制器根据预置的放煤策略控制液压支架的尾梁和插板动作。当系统工作在人工干预下的自动放煤方式时, 煤矸识别设备将处理过的煤矸检测数据通过电液控制器通信网络发送给工作面巷道主控计算机。主控计算机收到数据后进行显示, 此时工人对处理结果进行确认后, 远程发送指令给电液控制器, 由其控制尾梁和插板动作。

2 煤矸识别设备设计

煤矸识别设备是系统核心, 主要采集放煤过程中煤与矸石撞击尾梁时的振动信号, 进行数据存储及滤波、时域与频域内的数据分析及相应的功率谱计算等, 同时需具有较高的实时性。

2.1 硬件组成

煤矸识别设备以带有DSP协处理器的双核处理芯片DM3730为核心进行设计, 其硬件组成如图2所示。

DM3730由ARM Cortex-A8 Core和TMS320C64x组成, 具有较高的运算性能和丰富的外部接口。根据实际需要, 系统扩展了512 MB的FLASH和SDRAM, 可以满足煤矸识别设备的性能要求。振动传感器通过ICP恒流源供电方式接入煤矸识别设备, 经过调理滤波电路处理后进入DM3730音频输入端。DM3730通过外部ALSA声卡采集振动信号并进行处理。

2.2 数据存储及处理架构

煤矸识别设备的数据存储及处理架构如图3所示。ARM平台负责控制外围传感器, 采集、存储数据, 与电液控制器通信等功能;DSP平台负责煤矸识别算法的运行与高速数据处理。ARM平台运行Linux操作系统, 通过ASLA架构获取来自声卡的2路信号, 对数据进行本地存储并通过存储映射技术发送给DSP。DSP通过DSPLink获取ARM平台传来的数据后, 根据参数配置值调用相应算法进行快速处理, 并将处理结果通过DSPLink返回给ARM平台。运行在ARM平台上的应用管理程序将数据识别结果发送给电液控制器作为煤矸识别的判据。

2.3 煤矸识别算法

功率谱能准确反映振动能量。图4为煤矸垮落前后1路振动传感器信号的功率谱分布。可看出煤垮落时的最大振幅为0.036dB, 而矸石垮落时的最大振幅为0.068dB, 几乎为煤垮落时最大振幅的2倍。

根据图4提出了基于FIR (Finite Impulse Response, 有限冲激响应) 滤波的煤矸识别算法, 即对采集到的振动数据在时域进行数字滤波后, 计算其功率谱能量。如果功率谱能量值超过阈值, 则认定放煤过程中冲击液压支架的材料发生了变化, 由此实现煤矸的自动识别。

2.4 软件设计

煤矸识别设备的软件流程如图5所示。

煤矸识别设备软件需要实现与电液控制器的数据交互及系统内部各种算法等, 兼顾系统的扩展性和平台的开放性, 因此通过基于嵌入式Linux平台的软件设计方法实现数据采集及具体算法的调度处理, 以及数据处理结果分析等。

3 现场应用

3.1 煤矸的可辨识性

煤矸的可辨识性主要通过煤与矸石撞击液压支架尾梁所产生的不同机械效应判断。系统在大同煤矿集团白洞煤业有限责任公司进行煤矸可辨识性测试, 结果表明综放工作面在周期来压过程中, 系统能实现煤矸的辨识。

白洞煤业有限责任公司综放工作面的岩石主要以砂岩为主, 呈白色, 岩石硬度大, 与煤块的硬度区别明显, 岩石撞击到液压支架后不易破碎, 对液压支架的冲击力强;煤块的硬度小, 质地较软, 煤块跌落到液压支架尾梁上时容易碎化, 对液压支架的冲击力相对较小。图6为煤矸垮落点附近振动传感器信号波形。

图6中, 280s为较多砂岩垮落的时间点, 可明显看出煤与矸石冲击信号的能量差别, 据此判断出矸石下落的时刻。

3.2 自动放煤过程的可控性

矸石撞击液压支架尾梁时经过多长时间掉落到后部带式输送机上是自动放煤过程可控性的关键参数。根据图6 (a) 可大概看出煤矸从撞击液压支架尾梁到掉落到带式输送机上的时间差Δt分布。图6 (b) 中“矸石落下”为放煤工人看到矸石落到带式输送机上时所做的时间标签。通过对振动信号的处理及分析得到矸石落下时间, 标记为对应的岩石撞击时刻, 测量后得Δt1=2.4s, Δt2=2.2s, Δt3=4.1s。可看出矸石滑落时间基本在2s以上。电液控制器能够控制尾梁和插板在2s内往回收缩, 以防止大块矸石落下而损坏带式输送机及破碎机。

4 结语

综放工作面煤矸自动识别系统已在部分矿区应用, 效果显著。由于综采放顶煤过程与煤层分布的地质条件密切相关, 对于厚煤层夹矸、断层带煤矸呈碎屑分布等情况下的煤矸识别, 目前仍难以实现。系统根据振动传感器的信号变化实现煤矸识别, 但液压支架在升架、降架和移架过程中, 容易产生碰撞, 引起振动信号的变化, 可能导致误判断。系统通过振动信号的相对变化实现煤矸识别, 但无法确定当前开采的是煤层还是岩层, 只能检测出煤或岩的状态变化, 如果煤和矸石的硬度差别不大, 则系统识别效果较差。

参考文献

[1]王保平.放顶煤过程中煤矸界面自动识别研究[D].济南:山东大学, 2012:35-43.

[2]任芳, 熊晓燕, 杨兆建.煤岩界面识别的关键状态参数[J].煤矿机电, 2006 (5) :37-39.

[3]王増才.综采放顶煤开采过程煤矸识别研究[J].煤矿机械, 2002, 23 (8) :13-14.

[4]任芳.基于多传感器数据融合技术的煤岩界面识别的理论与方法研究[D].太原:太原理工大学, 2003:28-29.

[5]何爱香, 王平建, 魏广芬, 等.基于Mel频率倒谱系数和遗传算法的煤矸界面识别研究[J].工矿自动化, 2013, 39 (2) :66-71.