井下煤矸分离技术在矿山开采中的应用研究

Il传统的煤矸分离方式为井下原煤直接提升至地面 ， l经洗煤 厂重介洗洋 ，分选出的煤矸石运至矸石 山存放 。矸石山的堆积不但 占用了大量土地 ，而且严重污染周边环境。原煤中含有大量夹矸，降低了矿井提升系统 J能力，造成不必要的能源消耗。 ：井下煤矸分离技术使原煤在井下直接进行分选 ，排 l除的矸石不升井、就地充填，既节省了矸石从井下到地 l面的提升费用，提高立井提升煤炭能力，又可提高原煤 l质量 ，降低 吨煤能耗 ，从根本上解决矸石地面排放难题。本文在研究动筛跳汰选煤理论及工作原理的基础 I上，对井下煤矸分离系统及丁艺进行了设计，并针对该 l技术在阳煤某矿的成功应用进行效果评估，为井下煤矸 1分离技术 的推广应用提供了理论依据与经验借鉴。 -I- - - - - - - - - - - - I修稿日期：2012-12-07 作者简介：杨晓成(1982-)，中国矿业大学(北京)资源与安全工：程学院采矿工程硕士研究生。阳泉煤业(集团)有限责任公司技1术中心采矿研究所所长。主要从事煤矿生产技术开发与管理。l421 矿井概况山西阳煤集团某矿矿井采用立井开拓 、多绳摩擦提升 。l3采 区设计 生产能力 为 1.5Mt/a，煤层厚 度 2.37～3.71m.平均 2.92m，工作面采，Lj走向长壁综合机械化采煤法 ，设计 可 采储 量 5249万 t。原煤 含矸 率 为 5%～10%，平均 8%，含矸量较高。

该矿 目前共有五个工作面同时生产 ◇井生产能力町达 8.0Mt以上 .立井提升能力制约了产量进-步提高。

该矿地表堆积有五处大型矸石山 ，污染环境 。严重影响附近居民生活。为提高立井煤炭提升运输能力 ，同时减少矸石地面排放 ，在 13采区设计采用井下煤矸分离系统 ，使矸石不井 、就地充填。

2 动筛跳汰选煤理论研究利用动筛跳汰选煤最显著的特点是依据其煤与矸石密度差异 ，在动筛筛体 L下往复运动过程 中.使煤矸组成的床层随之松散 ，在周期性松散中使物料分层。

颗粒脱离筛面后，在水介质中沉降，颗粒的运动微分方程 (假定颗粒向下运动方向为正 )为 ：·产品与市场 ·m - vG P R -R (1)式 中：m-颗粒质量 (g)；G.颗粒在水介质 中的重力 (N)；P J-加速运动的水流对颗粒产生的附加推力 (N)；R -水介质的加速度惯性阻力 (N)；R-颗粒与水介质因相对运动而引起的介质阻力 (N)。

假设动筛驱动机构偏心轮的偏 tk，距或 曲柄长度为 r，则驱动机构运动速度和加速度分别为： Coslno (2)aro3oseot式中：co2"rrn/60；t-运动时间(s)；n-曲柄机构或凸轮机构转动速度 (r/min)。机械筛体在人料端的位移可表示为 ：hJ vdtj rwsinot-rcosok (3)当 t0时 。动筛机构处于最低位置 ，h0，则 kr，代入上式得 ：hr(1-eostot) (4)由此可知 ，筛体人料端主要撒于时间 t和曲柄长度r。运动速度v与曲柄长度 r和转动角速度 co成正比，加速度与曲柄长度 r和转动角速度 CO的平方成正 比，最大振幅是偏心距 的 2倍.且随着 曲柄长度 r增大，振幅、速度 、加速度随之增大 ；随着角速度 CO增大 ，速度和加速度随之增大。

动筛跳汰分选 中 ，物 料的松散主要 由两个 因素决定 ，-是入料粒度较大 ，二是床层振幅大。因此 ，动筛跳汰分选中，动筛体上升过程中在最高点是否静止对煤炭的分层基本无影响，尤其是到达最高点的休止期内物料与动筛体依然是静止的。对于物料的松散没有影响。而上升与下降的速比及频率、振幅对分层效果起决定作用。

动筛跳汰机的处理量撒于动筛筛面宽度和物料通过筛 面的速度。由于动筛的运动是绕固定轴摆动 ，动筛每-次上下运动 ，既将物料垂直托起 ，又使物料水平前移。如果忽略洗水的横向波动 ∩由下式计算此速度：vt·tsin0t (5)式中 ：v-物料通过筛面的速度 ；t-物料处动筛 的振幅：e-动筛的摆角 ：T-跳汰周期。

从上式可见 ，动筛 的处理量与动筛 的运动曲线无关 ，主要撒于动筛的振幅、摆角、跳汰周期及筛面宽度。而在每-周期内 ，动筛上 、下运动的速比是使动筛能否在下降期迅速脱离床层 ，给床层在水介质中松散 、沉降、分层的足够时间和空间的关剑3 井下煤矸分离系统及工艺井下煤矸分离的核心技术是采用动筛跳汰机分选原煤和分离块矸，井下煤矸分离人洗范围为0-350mm。主 l要设备由动筛体、分级筛 、机械驱动机构 、脱水设备和自动排矸装置等组成。

井下动筛跳汰机工作原理：动筛体在驱动设备的带动下。绕固定销轴作上下往复运动。物料在筛板上经过跳汰分洋 ，按密度大小分层，处于上层的轻物料 (精煤).从溢流堰的上面经溜槽流到块煤刮板机中，然后由块煤刮板机送出动筛进人后续设备：处于下层的重物料(矸石)，从溢流堰的下面通过排矸轮排出经溜槽流到矸石刮板机中。然后 由矸石刮板机送出动筛进入后续设备 ；同时，透筛细物料 ，由槽体下面排料 口经溜槽流到块煤刮板机中与块煤-同排出。井下动筛机保留了地面机械动筛跳汰机的核心技术 ，即动筛体、机械驱动机构和自动排矸装置，而其余结构根据井下峒室的需要，改进为-个长条形的机体和刮板式提升脱水机构。见图 1所示。

图 1 井下动筛跳汰机示意图井下煤矸分离系统工艺流程设计 ：井下原煤通过分级筛，筛上物(50mm以上)进入人料皮带机，筛下物进入末煤皮带机(或煤仓)，进人人料皮带机的筛上物经过机械动筛跳汰机分洋 ，矸石人矸石仓 ，经仓底给料机、运矸皮带至工作面实施矸石充填 ，块煤通过配煤皮带入末煤皮带机；机械动筛跳汰机的煤泥水通过渣浆泵传输送至高频筛，对煤泥水进行脱水处理，筛上物再进入末煤皮带机，剩余水进入沉淀池沉淀后，最后经过渣浆泵输送至煤泥压滤机压滤后，压滤形成的煤泥饼进入末煤皮带机 ，压滤后的水再进入清水池输送至机械动筛跳汰机循环使用。具体工艺流程如图 2所示。

动筛跳汰机 2.分级 筛破碎机 4.脱 水机沉 淀 池图 2 井下煤矸分离工艺流程图4 井下煤矸分离效果根据设计要求和现场应用相对比。该煤矸分离设备各项技术性能指标均满足设计要求 。并达到以下效果 ：(1)分洋矸石中含煤率小于 l%， (下转第 41页)43·产 品与市场 ·2.2 系统基本 I功能 l特 殊 工 种 J人 员信 息管 理系统 由人员 信 l息浏览、添加、修 l改 、导 出 四个 部分组成。其系统 j界面图(略)。 I系 统 的设 l计 方 便 管 理 人 - - L ～ ～ - 列名 赣嬲 允许№I僵9 warID Itrt№ MdⅣ(蝎§ rIv打 (神 燃nⅥ (埘 [蜀 ∞∞忡 咖 ㈣ 呐Hh rNerov(so) 潮 m nvmer(SO) 潮日 nvm tso)R nvharO00)P " l 脚 Vrmto2 啤 凰图 4 人员信息表Fig.4 Personnel information table复录入同-个人员信息的情况，从数据库后台把关，提高了录入信息的准确率。

3 总结本文提出的特殊工种人员信息管理系统 。对大型制造企业 的特殊工种人员信息进行统-管理 ，使企业的人员信息管理更加高效、方便 、准确。数据库后 台的短信自动提醒功能，提高了管理人员在 日常人员管理工作的效率和准确率 。另外系统还支持管理人员对人员信息导出成 excel形式 ，这样方便公司按照 自己的形式对人员信息表进行二次处理 .对公 司人员文档资料 的管理也起到了良好的改进作用。