干法選煤技術(shù)在平煤十二礦中的應(yīng)用實踐

袁周軍，賈水聚

(中國平煤神馬集團 質(zhì)量技術(shù)監(jiān)督中心，河南 平頂山 467000)

平頂山礦區(qū)是我國較早開發(fā)的煤炭礦區(qū)，部分礦井在經(jīng)過多年開發(fā)后已進入中后期開采階段。目前平煤神馬集團大多數(shù)礦井屬瓦斯突出礦井，為了開采深層更為優(yōu)質(zhì)的煤炭資源，需要先開采保護煤層以釋放突出煤層的瓦斯壓力。集團為堅決打好瓦斯區(qū)域治理攻堅戰(zhàn)，解決煤與瓦斯突出對礦井安全生產(chǎn)的嚴重威脅，決定集中開采保護層。但保護層多為超薄煤層，屬于不可采煤層，因此，保護層的開采對提高煤炭質(zhì)量造成很大的困難。

平煤十二礦是年產(chǎn)150萬t的中型礦井，屬高瓦斯礦井及煤與瓦斯突出嚴重威脅礦井，煤種為焦煤，可采煤層有己15、己16、己17煤層。己14煤層為保護煤層，厚0～1.1 m，平均0.6 m，由于礦井地質(zhì)條件及生產(chǎn)工藝較為復(fù)雜，原為不可采煤層，自2008年8月份開始對己14煤層進行開采。己14煤層矸石量大，直接影響入洗原煤灰分，造成煤質(zhì)下降。為此，結(jié)合礦井生產(chǎn)實際，對開采保護層加強煤質(zhì)管理，提高煤炭質(zhì)量進行分析和探討，立足點放在采用干法選煤技術(shù)排矸提質(zhì)，同時加強干法選煤廠各生產(chǎn)環(huán)節(jié)、生產(chǎn)工序的煤質(zhì)管理，提高入洗原料煤質(zhì)量。

1 煤質(zhì)狀況

1.1 己14保護層開采現(xiàn)狀

平煤十二礦1989年被確定為高瓦斯突出礦井，多年來集團把開采保護層作為瓦斯治理的試點單位，開采保護層前礦井是“一開一掘、一綜一備”的生產(chǎn)格局，商品煤灰分在25%以下，開采保護層后生產(chǎn)格局被打亂，上分層(優(yōu)質(zhì)煤)工作面必須經(jīng)過開采保護層釋放瓦斯后才能開采。2009年以來，十二礦開始開采己14煤層，該煤層賦存不穩(wěn)定，局部無煤，采用綜合機械化開采。己14掘進工作面有3個，月推進120 m，全月己14煤層毛煤產(chǎn)量共計5.8萬t，每天將產(chǎn)生約1 000～1 200 m3的矸石亟待處理。

1.2 保護層開采造成煤質(zhì)下降

以己14-31090保護層工作面為例，平均毛煤灰分76.0%(56%～87%)；若3個己14掘進工作面同時開工，掘進毛煤灰分83.0%，綜合毛煤灰分約78.0%，造成入洗原煤灰分急劇升高(上升15～20個百分點)。另外，由于開采保護層，三水平己15優(yōu)質(zhì)煤層開采遲緩，產(chǎn)量占比下降；下分層及己16-17煤層(可采毛煤灰分在45%～60.00%)產(chǎn)量占比上升。以2009年開始開采保護層為界，前5 a(2005—2009年)入洗原煤灰分為21.04%～23.19%，后5 a(2010—2014年)入洗原煤灰分為36.06%～40.67%，近5 a(2015—2019年)入洗原煤灰分為38.12%～43.15%，平均上升15～20個百分點，十二礦“煤中之‘味精’”的美譽不復(fù)存在。由此可以，開采保護層使得入洗原料煤灰分急劇上升，影響了礦區(qū)經(jīng)濟效益，給集團公司造成很大的經(jīng)濟損失。

2 干法選煤技術(shù)的應(yīng)用

2.1 建設(shè)干法選煤廠

集團公司未雨綢繆，自2008年就預(yù)測到十二礦開采保護層后商品煤灰分將急劇升高，即開展了井下煤矸分運、井上建設(shè)干法選煤廠的前期調(diào)研工作。經(jīng)有關(guān)專家廣泛論證，最終2009年立項，于2010年5月份正式采用一套型號為FGX-24A型復(fù)合式干法選煤分選系統(tǒng)。該系統(tǒng)運行以來，選后煤排矸率控制在15%～20%，原煤灰分下降7～10個百分點，投入使用至2017年。干法選煤系統(tǒng)運行8 a來，在降灰提質(zhì)方面發(fā)揮了重要作用。

2.2 存在問題及解決方案

運行8 a后的干選設(shè)備老化嚴重，粉塵大、不能達到環(huán)保要求，于2017年6月停用。

2.2.1 揚塵綜合治理方案

(1)分選設(shè)備振動篩與頂部集塵罩間的軟連接風(fēng)筒老化破損，現(xiàn)用的連接風(fēng)筒為礦方維修人員采用傳動膠帶自制的，但由于材質(zhì)較厚且硬，自制的風(fēng)筒與設(shè)備鋼結(jié)構(gòu)本體密封不嚴密，導(dǎo)致連接縫隙處有大量的揚塵。針對此處揚塵，要做到從污染源治理，需將連接風(fēng)筒更換為原設(shè)備配套的同型號、同材質(zhì)連接風(fēng)筒，以保證此部分的密封性。

(2)分選設(shè)備原有振動給料機送料槽和矸石下料槽都是頂部開口裸露設(shè)計，由于設(shè)備運行時產(chǎn)生的震動較大，因此通過此處送料槽和下料槽開口處產(chǎn)生的揚塵也非常大。要降低這兩處揚塵污染，同時考慮到減少產(chǎn)生震動噪聲的噪聲污染源，可采取的措施為：采用10 mm厚的橡膠板制成適合尺寸的槽體頂部開口的蓋板，并做好蓋板與槽體間的密封連接，從而降低此處揚塵的粉塵含量。

(3)分選設(shè)備底部精煤傳送膠帶及矸石傳送膠帶現(xiàn)在為裸露狀態(tài)；除塵器底部卸料閥與膠帶相接處雖然安裝有隔塵罩，但由于投運多年現(xiàn)已基本腐蝕損壞。需要采取的措施為在精煤傳送膠帶和矸石傳送膠帶上方安裝可拆卸隔塵罩，隔塵罩為鋼制材料，隔塵罩之間的相接處均采用橡膠膠墊進行封堵，以降低揚塵外溢。同時為了進一步降低揚塵，保留精煤傳送膠帶處安裝的噴淋降塵噴頭，更換損壞的噴頭，并在矸石傳送膠帶上也安裝降塵噴頭。

(4)由于分選設(shè)備位于室外，經(jīng)過多年風(fēng)吹雨淋，在煤塵中酸性腐蝕成分的作用下，分選設(shè)備外部罩子有不同程度的腐蝕老化，出現(xiàn)很多漏洞。同時，罩子與膠帶機、外部給料機、通風(fēng)管道等的相接處都未進行密封。因此，分選設(shè)備投運時大量揚塵通過這些外部連接通道向外傳播，對外界環(huán)境影響很大，致使無組織排放粉塵量嚴重超標(biāo)。因此需將分選機外部罩子破損處進行修復(fù)，修復(fù)材料采用1 mm厚的彩鋼板；分選機外部罩子與膠帶機、外部給料機、通風(fēng)管道等的相接未密封處，采用5 mm厚的橡膠板作為密封連接板對其進行密封，盡量使分選機罩子內(nèi)部形成一個相對封閉的環(huán)境，以阻隔分選系統(tǒng)無組織排放揚塵對外界環(huán)境的影響。

2.2.2 除塵系統(tǒng)改造方案

選煤廠現(xiàn)有一套兩臺分選設(shè)備，每臺分選設(shè)備配套4臺旋風(fēng)除塵器和1臺LHF型回轉(zhuǎn)反吹布袋除塵器；旋風(fēng)除塵器與分選系統(tǒng)主風(fēng)機形成一個閉合的循環(huán)系統(tǒng)，布袋除塵器是獨立的煙氣過濾除塵外排系統(tǒng)。由于現(xiàn)有旋風(fēng)除塵器系統(tǒng)進出風(fēng)管道及袋式除塵器進風(fēng)管道內(nèi)部被煤塵封堵；旋風(fēng)除塵器本體在粉塵的作用下也磨損腐蝕嚴重，袋式除塵器濾袋嚴重老化，因此現(xiàn)有的除塵設(shè)備除塵效果已無法滿足現(xiàn)階段我國環(huán)保部門規(guī)定的大氣污染物排放標(biāo)準的要求。現(xiàn)需將原有旋風(fēng)除塵器進出風(fēng)管道及袋式除塵器進風(fēng)管道拆除，更換為同規(guī)格同尺寸的管道，為保證新制作的煙道系統(tǒng)不增加分選系統(tǒng)阻力，安裝位置及方式同原有完全相同。每路煙道在原有檢修人孔的基礎(chǔ)上新增2個同規(guī)格的檢修人孔，并均勻布置在易于進行煙道檢修的位置，以方便清理內(nèi)壁粘灰，在日常運行中，每次大修、小修都對煙道進行清理，防止長期不清理造成清理的困難。將原旋風(fēng)除塵器更換為相同規(guī)格型號的旋風(fēng)除塵器；將袋式除塵器濾袋拆除更換為與原除塵器同規(guī)格同材質(zhì)的濾袋。同時，為了保證袋式除塵器處理后的外排煙氣粉塵含量能夠達到國家相關(guān)規(guī)定的要求，需在現(xiàn)有袋式除塵器后，再各增加一套72HLF4000反吹布袋除塵器。新增袋式除塵器的規(guī)格及其布袋的規(guī)格和數(shù)量與原有袋式除塵器相同。

2.2.3 新建分選廠房

現(xiàn)有的分選系統(tǒng)為露天作業(yè)系統(tǒng)，揚塵對外界環(huán)境影響較大。為了最大限度地降低分選系統(tǒng)揚塵對周圍環(huán)境和職工身體健康的影響，考慮到揚塵治理所帶來的相應(yīng)環(huán)境效益和社會效益對礦方總體發(fā)展規(guī)劃的長遠影響，并綜合考慮礦方的意見。在分選系統(tǒng)外部建分選廠房，使設(shè)備置于室內(nèi)，以降低無密封傳送膠帶處揚塵對周圍環(huán)境的影響。新建分選廠房為鋼結(jié)構(gòu)廠房，1.2 m以下為磚混墻圍，1.2 m以上為玻璃絲綿夾心彩鋼板；尺寸：43m×27m×15m(長×寬×高)。同時為了室內(nèi)工作人員的健康及生產(chǎn)安全，在新建分選廠房內(nèi)還需增設(shè)配套噴霧降塵裝置、通風(fēng)裝置及照明設(shè)施。

(1)噴霧降塵裝置。噴霧降塵是指將水分散成霧滴噴向塵源的抑制和捕捉粉塵的方法與技術(shù)。其原理就是利用噴霧產(chǎn)生的微粒，由于其極其細小，表面張力基本上為零，噴灑到空氣中能迅速吸附空氣中的各種大小灰塵顆粒，形成有效控塵。噴霧降塵系統(tǒng)一般由水過濾設(shè)備、增壓泵組、管路鋪設(shè)、霧化噴嘴等設(shè)施設(shè)備構(gòu)成。

(2)通風(fēng)裝置。采用防爆軸流風(fēng)機，通風(fēng)方式為低進高出，風(fēng)機風(fēng)量為18 700 m3/h，設(shè)置10個進氣風(fēng)機，10個出氣風(fēng)機。為了降低出風(fēng)風(fēng)機的外排塵量，需在軸流風(fēng)機內(nèi)側(cè)安裝出風(fēng)過濾板。

(3)照明裝置。廠房內(nèi)的照明采用防爆節(jié)能燈，開關(guān)也為防爆開關(guān)。

2.3 改造后干選運行效果

以2019年干選環(huán)保改造后3—7月份干選原煤、精煤、矸石量作為基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，對干選效益進行分析，結(jié)果見表1。通過表1可以看出，干選排矸量26.31%，選后灰分下降10～13個百分點。

效益分析如表2所示。2019年3—7月干選后精煤灰分下降10.85個百分點，噸煤售價增加198.9元，共計增收549萬元，月增效達到110萬元。

表2 2019年3—7月份干選前后效益分析

2.4 配套措施

(1)14采面支架、煤機一定要優(yōu)化選型，設(shè)備必須適應(yīng)己14煤層特定條件。

(2)嚴格控制采面采高，最高不得超過2.0 m，同時己14煤層起伏較大，回采時應(yīng)隨時調(diào)整采高。

(3)15.17煤層采面過斷層時，堅持放炮落矸。

(4)切實加強頂板管理，防止掉頂漏矸。

(5)加強井下毛煤二次篩分，篩上物直接作為矸石處理，進入排矸系統(tǒng)。

(6)嚴格控制水分管理，合理井下灑水沖塵，保證全水分在7%以下。

(7)合理安排，周密調(diào)度，嚴格按規(guī)定時間組織生產(chǎn)、放煤出渣，以減少影響。

(8)擴大揀矸隊伍，實行四六制作業(yè)，切實提高揀矸質(zhì)量。

(9)補充煤質(zhì)檢查人員，確保各環(huán)節(jié)監(jiān)督檢查到位，加大煤質(zhì)獎懲力度。

(10)認真聽取用戶意見，及時采取補救措施。

3 取得的效果

3.1 質(zhì)量效果

措施實施后，經(jīng)過一段時期的追蹤觀察，從質(zhì)量檢查統(tǒng)計數(shù)據(jù)可以看出，入洗原料煤灰分下降，改造后運行以來，原煤灰分由44.62%，降為33.77%，下降10.85個百分點，超額完成集團公司下達的煤質(zhì)計劃指標(biāo)。

3.2 經(jīng)濟效果

正是煤質(zhì)創(chuàng)新工程發(fā)揮綜合效應(yīng)，干法選煤技術(shù)的應(yīng)用，達到降灰提質(zhì)的目的，2019年3—7月份改造后運行以來，商品煤灰分控制在40%以下，年均增效1 320萬元，實現(xiàn)降灰提質(zhì)增效的目的。

4 結(jié) 語

開采保護煤層過程中產(chǎn)出大量矸石，嚴重影響煤質(zhì)，通過干法選煤技術(shù)的應(yīng)用，采取積極的治理對策，收到了明顯效果，達到了預(yù)期目標(biāo)，使入選原料煤灰分逐漸下降，提高了煤炭質(zhì)量，增加了企業(yè)經(jīng)濟效益，保證了“信譽煤”，獲得了用戶的好評。今后本廠還將繼續(xù)探討煤炭質(zhì)量管理問題，充分發(fā)揮管理人員在提高煤炭質(zhì)量方面的積極作用，狠抓毛煤質(zhì)量管理，進一步降低灰分，提高煤炭質(zhì)量，增加企業(yè)和社會效益。