大塊處理車間固定篩改造研究

姜志勛

（晉能控股煤業(yè)集團(tuán)北辛窯煤業(yè)有限公司，山西 忻州 036700）

引言

隨著人工智能與煤礦機(jī)械化程度的不斷融合，煤礦正朝著高產(chǎn)高效、集約化、智能化方向發(fā)展，礦井安全程度大幅度提升。隨著礦山采煤技術(shù)不斷發(fā)展，礦井產(chǎn)量大幅度提升，礦井因煤流運(yùn)輸問題容易導(dǎo)致礦井井下運(yùn)輸停滯的問題[1-2]。因而，首先要解決的就是煤流運(yùn)輸問題，這就要求礦井在目前的實(shí)際生產(chǎn)條件下，維護(hù)好煤流運(yùn)輸系統(tǒng)[3-4]。大塊處理車間在礦井煤流由主皮帶進(jìn)入洗煤廠過程中有重要的作用。但是，對于大塊處理車間固定篩的篩選功能，還需進(jìn)一步進(jìn)行技術(shù)改造。要求礦井不斷進(jìn)行技術(shù)革新，使礦井原煤生產(chǎn)系統(tǒng)日臻完善，不斷提高原煤運(yùn)輸能力，為該礦快速發(fā)展奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

1 工程概況

某煤礦作為集團(tuán)新建千萬噸礦井，處于8103 綜放工作面試生產(chǎn)期和8102 綜放工作面準(zhǔn)備期，以及其他準(zhǔn)備大巷的掘進(jìn)期，生產(chǎn)和掘進(jìn)過程中，產(chǎn)生矸石塊大、量多，混入煤流系統(tǒng)中，通過主井皮帶運(yùn)達(dá)大塊選矸車間再輸送到地面新建選煤廠，進(jìn)而增加了洗選負(fù)擔(dān)，同時(shí)由于洗煤廠初期運(yùn)行不穩(wěn)定，從而容易導(dǎo)致煤倉存滿的情形，全礦井面臨停產(chǎn)的可能性。面對緊張的生產(chǎn)任務(wù)，以及接替工作面銜接任務(wù)的緊迫性，需要將煤流輸送系統(tǒng)進(jìn)行改造。利用目前現(xiàn)有的生產(chǎn)設(shè)備，全礦認(rèn)真調(diào)研，本著“以技術(shù)進(jìn)步求發(fā)展，向科學(xué)管理要效益務(wù)”的原則，研究決定對大塊處理車間固定篩進(jìn)行改造。

2 研究內(nèi)容

依據(jù)礦井最初設(shè)計(jì)大塊處理車間103 固定篩運(yùn)行原理及所面臨的問題，對103 固定篩進(jìn)行改造。提出以液壓裝置為動(dòng)力，六塊鐵板和12 條合頁為原材料，蓋板尺寸長×寬×高為1.95 m×1.4 m×0.13 m的合金材料，將六塊鐵板作為“三扇傾斜門”，將6 個(gè)液壓缸作為啟停的動(dòng)力，固定到6 塊鐵板外側(cè)，最后將6 塊鐵板覆蓋到103 固定篩。

2.1 大塊處理車間103 固定篩運(yùn)行原理

103 固定篩固定篩由8 根平行排列的鋼棒（格條）和橫桿連接組成，如圖1 所示，一般傾斜安裝，傾斜角應(yīng)大于煤流和篩面之間的摩擦角，約為45°。主要用于篩選粒度大于300 mm 大塊矸石。如圖2 所示，地面101 皮帶輸送煤流系統(tǒng)通過篩上溜槽到大塊處理車間，煤流系統(tǒng)直接通過103 固定篩，顆粒粒度大于300 mm的大塊矸石直接排出到倉外，顆粒粒度小于300 mm的煤流則通過103 固定篩篩選作用，進(jìn)入到篩下溜槽到地面106 皮帶，最后流入到原煤倉。

圖1 大塊處理車間103 固定篩

圖2 大塊處理車間主要設(shè)備布置圖

2.2 大塊處理車間103 固定篩改造后情況

如圖3 和如圖4 所示，采用六塊2 m×1.4 m×0.13 m 蓋板做成“三扇傾斜門”，煤流輸送系統(tǒng)輸送正常，地面106 皮帶，洗煤廠運(yùn)行平穩(wěn)，工人點(diǎn)擊啟動(dòng)按鈕，通過液壓動(dòng)力裝置，可將“三扇傾斜門”打開。若地面洗煤廠運(yùn)行不穩(wěn)定、106 皮帶出現(xiàn)故障、井下掘進(jìn)隊(duì)掘進(jìn)巖巷時(shí)，安排井下各掘進(jìn)隊(duì)伍集中早班2 小時(shí)出矸，工人點(diǎn)擊關(guān)閉按鈕，通過液壓傳動(dòng)裝置，可以將“傾斜門”關(guān)閉，矸石可外排。若井下掘進(jìn)煤巷時(shí)，煤流系統(tǒng)正常運(yùn)行時(shí)，可在生產(chǎn)班時(shí)間，工人點(diǎn)擊啟動(dòng)按鈕，再通過液壓傳動(dòng)裝置，將“傾斜門”打開，進(jìn)行正常的煤流系統(tǒng)。

圖3 煤流右側(cè)103固定篩改造圖

圖4 煤流左側(cè)固定篩改造圖

2.3 “三扇傾斜門”材料選型選型依據(jù)

考慮到“三扇傾斜門”要承受煤流系統(tǒng)沖擊性，所需選取的蓋板需要具備耐磨性、耐沖擊性能。因而不能單純選用普通的高鉻鑄鐵，優(yōu)先選取含有鎳、鉬、釩等合金元素。蓋板的化學(xué)成分及參數(shù)列表如表1 所示。

表1 蓋板的化學(xué)成分及參數(shù)列表

依據(jù)103 固定篩篩下溜槽實(shí)際參數(shù)（表2）。

表2 大塊處理車間主要設(shè)備布置參數(shù) mm

依據(jù)L1=6 000 mm，考慮工程實(shí)際安裝蓋板的方便易操作，選取蓋板長度2 m，依據(jù)103 固定篩總寬度L2=2 800 mm，邊篩條距離篩下溜槽側(cè)最近距離L4=400 mm，依據(jù)式1 可得寬度取1.4 m。考慮蓋板耐沖擊性，選取0.13 m 為宜。

最終選取選取蓋板參數(shù)長度×寬度×厚度=2m×1.4 m×0.13 m。

3 創(chuàng)新點(diǎn)

基于最初設(shè)計(jì)方案基礎(chǔ)，依據(jù)煤流系統(tǒng)運(yùn)輸實(shí)際的生產(chǎn)大背景下，在大塊矸石處理車間103 固定篩原基礎(chǔ)上，有如下創(chuàng)新點(diǎn)：

1）采用6 塊蓋板做成“三扇傾斜門”，利用“三扇傾斜門”開啟閉合，控制煤流系統(tǒng)輸送方向，保障井下各工作面順利生產(chǎn)。

2）引入液壓裝置，分情況啟動(dòng)關(guān)閉“三扇傾斜門”，減少工人勞動(dòng)體力，節(jié)約生產(chǎn)成本。

3）管理模式上創(chuàng)新，集中安排到井下掘進(jìn)隊(duì)組在早班兩小時(shí)排矸石。節(jié)省洗煤廠勞動(dòng)強(qiáng)度，提高洗選率，降低洗煤成本，有效實(shí)現(xiàn)煤矸分離。

4 應(yīng)用情況以及經(jīng)濟(jì)效益

4.1 應(yīng)用情況

根據(jù)103 固定篩蓋板實(shí)際選型，當(dāng)洗煤廠運(yùn)行不穩(wěn)定或者106 皮帶出現(xiàn)故障時(shí)，可以將三扇“傾斜門”關(guān)閉，覆蓋到103 固定篩，煤流系統(tǒng)可通過大塊選矸車間直接排到地面。當(dāng)洗煤廠且106 皮帶運(yùn)行正常情況下，通過液壓傳動(dòng)裝置，將“三扇傾斜門”打開，保證大塊處理車間正常使用。以此往復(fù)持續(xù)使用約20 d，保障了洗煤廠對于新設(shè)備調(diào)試運(yùn)轉(zhuǎn)、106 皮帶試運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)間和工人對新設(shè)備的熟悉時(shí)間，同時(shí)更重要的是保證在井下正常生產(chǎn)，不會(huì)由于地面洗煤廠運(yùn)行不穩(wěn)定或106 皮帶運(yùn)行故障情況下影響礦井生產(chǎn)任務(wù)，提高礦井生產(chǎn)效率，保證順利完成生產(chǎn)任務(wù)。

4.2 經(jīng)濟(jì)效益

依據(jù)礦試生產(chǎn)階段，使用“三扇傾斜門”排出煤流系統(tǒng)20 d的時(shí)間，當(dāng)日原煤產(chǎn)量3 000 t，市場噸煤成交價(jià)150 元，通過采用“三扇傾斜門”所創(chuàng)造經(jīng)濟(jì)效益3 000×20×150=900 萬元。

對原有設(shè)備進(jìn)行工藝改造，添加6 個(gè)液壓缸，采用小液壓泵站，定期更換乳化液，故而投資成本較低，改造成本約為5 萬元。洗煤成本明顯下降。規(guī)定每日早班安排2 h，統(tǒng)一進(jìn)行掘進(jìn)隊(duì)組排矸，有效實(shí)現(xiàn)煤矸分離，節(jié)省噸煤洗選成本。