井下煤矸分离技术研究与应用

井下煤矸分离技术研究与应用

武长金

山东能源新矿集团山东盛泉矿业有限公司山东泰安271207

泉沟煤矿矿井始建于1958年，原为新泰县小煤窑，先后经过几次改扩建。1980年达到核定生产能力45万t/a，。1993年12月30日注销设计生产能力。2007年2月完成矿山改制，企业名称由新汶矿业集团泉沟煤矿有限公司变更为山东盛泉矿业有限公司。矿井资源枯竭，现在处于矿井主要开采六层、十五层、十三层等煤层，煤层中间都含有夹矸石，煤质差，含矸率达到53%，严重制约主井的提升。井下充填开采需要从地面向井下运送矸石。为减少运输费用，降低生产成本，我矿在井下研制简易煤矸分离技术。

一、项目简介

“井下煤矸分离技术研究与应用”是山东盛泉矿业有限公司完成的科技项目，该项目主要研究内容包括：

在各工作面运煤系统煤仓口第一部皮带机头处安设一部简易分矸器，矸石经分矸器筛选将矸石自动装入矿车，由人工转运；在主井煤仓安设滚轴筛，原煤经过滚轴筛机，被筛分成不等粒度的块体，不同等级的煤和矸石块分别输送到对应的给送机构；当块体流经选择性破碎分选机时，对物料施加适当的作用力；硬度小的煤块完全破碎成为末煤，在其重力作用下自动落到煤仓内；硬度较大的矸石块不被破碎，因而块度较大，不能通过选择性破碎分选机的孔板而被排队运输到驱动滚筒前方的运矸皮带机，进而运至矸石回填系统。有效的避免了工作面煤矸混运现象发生，确保原煤质量，明显降低矸石升井量，减轻洗煤负担。同时节省矸石的井下、井上的运输量，提高生产效率、降低设备损耗、大幅降低运行成本、维护费用与能耗；可实现井下就地作业，“矸石换煤”，大幅度提高煤炭开采率。实现煤与煤矸石的自动有效分离，达到“排矸、降灰、除硫、除杂”的目的。

二、技术内容

6603东工作面，根据实际揭露，6层煤厚1.12m～1.45m，平均1.20m，煤层裂隙发育，断口参差不齐。部分地段含有一层夹矸，夹矸厚度0.2～0.4m，平均厚0.3m；顶部一层伪顶，灰色，较破碎，夹多条煤线，致密、性脆；伪顶与直接顶之间有一层0.03m厚的煤线，工作面揭露断层较多，地质构造复杂，出矸量大。

21302根据实际揭露，13层煤在本区沉积稳定，煤质较好，以亮煤为主，属半亮型煤，断口呈阶梯状，内生裂隙发育。根据二采区13层煤开采实际揭露分析，该区13层煤厚度为1.20～2.1m，平均1.53m，煤层结构复杂，中上部夹有一层较稳定的串珠状炭质砂岩夹矸，厚度0.20～0.40m之间，个别地段有两层夹矸，出矸量较大。

通过简易分矸器，将大块矸石筛选装入矿车，；利用滚轴筛，将不同等级的煤和矸石块分别输送到对应的给送机构；当块体流经选择性破碎分选机时，对物料施加适当的作用力，硬度较大的矸石块不被破碎，因此块度较大，不能通过选择性破碎分选机的孔板而被运输到驱动滚筒前方的运矸皮带机，进而运至矸石回填系统。

图1煤矸分离示意图

设备及技术措施：

1、煤矸分离设备

煤矸分离设备为滚轴筛。

XCG型齿轮式滚轴筛是利用筛轴带动多组筛盘转动，给到筛面上的物料在运送过程中，大于筛孔粒度的块状物料从筛盘上通过，小于筛孔的物料落到筛盘上，实现物料按不同粒度级别分级的一种矿物分级筛分设备，入料粒度可以从0mm到450mm级之间任一级别，筛孔尺寸可以达到做到15mm级到20mm级之间任一级别，最大处理量可以达到2500t/h；主要适用于煤矿、选煤厂、选矿厂、水泥厂、采石长等对散状物料的分级筛分场所，有利于湿粘物料的筛分。技术参数：（1）设备型号：XCG100/16（2）筛面尺寸：1480×4560（3）最大入料粒度：400mm（4）筛下粒度：＜100mm（5）处理能力：1000t/h（6）电动机：YB-225M-6N=30KWn=980转/分380伏（7）减速机：ZLY224-8-Ii=8（8）外形尺寸：6050×2400×1850（长×宽×高）

2、主要技术措施

目前我公司实施井下集中运输煤矸分离综合技术研究与应用；在各工作面运煤系统煤仓口第一部皮带机头处安设一部简易分矸器，矸石经分矸器筛选将矸石自动装入矿车，由人工转运；在主井煤仓安设滚轴筛，原煤经过滚轴筛机，被筛分成不等粒度的块体，不同等级的煤和矸石块分别输送到对应的给送机构；当块体流经选择性破碎分选机时，对物料施加适当的作用力；硬度小的煤块完全破碎成为末煤，在其重力作用下自动落到煤仓内；硬度较大的矸石块不被破碎，因而块度较大，不能通过选择性破碎分选机的孔板而被排队运输到驱动滚筒前方的运矸皮带机，进而运至矸石回填系统。

1）在运输线路上设专人捡矸石，将矸石堆积在输送带巷的行人侧，堆满后，工作面停产集中装运矸石。这种方法投入工时多而且停产时间长，不利于生产，另外，捡矸是在输送带运行过程中进行的，细小矸石无法捡出，除矸效果不彻底。

2）在运输巷设矸石窑，人工捡矸堆放在矸石窑内。这种方法虽不需停产装运矸石，但投入大、效率低，而且影响巷道支护安全和文明生产，除矸效果同样不理想。

3）为此矿上进一步组织技术人员深入现场实地考察，在煤仓上口和矸石仓口上口分别设置了分煤器和煤矸分离装置，实现了煤矸同时进入工作面运输系统，在煤仓上口不需停机就能快速将煤矸分别装入煤仓和矸石仓内，从而达到了煤矸在煤仓和矸石仓下口进行分装分运的目的。

理论研究和试验内容如能按预期效果完成，则能避免地表塌陷、减少环境污染，同时节省矸石的井下、井上的运输量，提高生产效率、降低设备损耗、大幅降低运行成本、维护费用与能耗；可实现井下就地作业，“矸石换煤”，大幅度提高煤炭开采率。

实施效果

我矿从6603、21302、工作面的开采，经过几次研究和实践，将井下集中运输系统煤矸分离综合技术应用到矿井生产的各煤层和各水平，有效的避免了工作面煤矸混运现象发生，确保原煤质量，明显降低矸石升井量，减轻洗煤负担。同时节省矸石的井下、井上的运输量，提高生产效率、降低设备损耗、大幅降低运行成本、维护费用与能耗；可实现井下就地作业，“矸石换煤”，大幅度提高煤炭开采率，通过该成果技术研究，实现煤与煤矸石的自动有效分离，达到“排矸、降灰、除硫、除杂”的目的。

三、推广应用现状及建议

我矿从6603、21302工作面的开采，经过几次研究和实践，将井下集中运输系统煤矸分离综合技术应用到矿井生产的各煤层和各水平，有效的避免了工作面煤矸混运现象发生，确保原煤质量，明显降低矸石升井量，减轻洗煤负担。同时节省矸石的井下、井上的运输量，提高生产效率、降低设备损耗、大幅降低运行成本、维护费用与能耗；可实现井下就地作业，“矸石换煤”，大幅度提高煤炭开采率，通过该成果技术研究，实现煤与煤矸石的自动有效分离，达到“排矸、降灰、除硫、除杂”的目的。煤矸分离系统优化的使用，避免了地表塌陷、减少了环境污染，同时节省了矸石的井下、井上的运输量，提高了生产效率、降低了设备损耗、大幅降低运行成本、维护费用与能耗；可实现井下就地作业，“矸石换煤”，大幅度提高煤炭开采率。

参考文献：

[1]【煤矿总工程师技术手册】，【建筑物下、水体、铁路及主要井巷煤柱留设与压煤开采规范】，