陳四樓煤礦南五采區(qū)煤矸分流裝置設計與應用

摘 要：針對原南五采區(qū)一部強力皮帶煤矸分流裝置在運用過程中出現(xiàn)的問題，重新對該煤矸分流裝置進行研究和設計。根據(jù)南五采區(qū)開拓隊的出矸量計算和火成巖的分布特點，提出可行性設計方案。介紹了該裝置的運轉(zhuǎn)方法，并闡述了該裝置在實際運轉(zhuǎn)的效果和取得的經(jīng)濟效益。

關鍵詞：煤矸分流；分矸；設計

在煤炭生產(chǎn)運輸過程中，影響煤炭質(zhì)量的因素較多，比如采區(qū)巖巷掘進出矸、煤巷斷層巖石、火成巖以及進入煤流的鐵器等，其中鐵器可以通過除鐵器吸走，而混入煤流中的大量矸石給洗煤工作帶來困難。陳四樓煤礦屬于97年投產(chǎn)礦井，隨著生產(chǎn)年限的增長，煤礦井下開采深度逐步加深，地質(zhì)構(gòu)造也隨之逐漸變差，煤炭質(zhì)量差，導致了運輸成本的增加。而南五采區(qū)的巖巷出矸和煤巷火成巖數(shù)量眾多導致的煤質(zhì)問題成為該采區(qū)的首要問題。大量巖石渣塊經(jīng)皮帶運出，不僅污染煤流，還給煤質(zhì)管理帶來很大麻煩。為了避免矸石污染煤流，保證煤流的純潔度，我礦工程技術人員在煤矸進入煤倉之前的分流工作中增加新煤矸分流裝置，將采區(qū)的矸石和煤炭分離出來。

1 存在問題

1.1 舊煤矸分流裝置使用一塊斜向安裝在強力皮帶上方的厚橡膠刮板來刮掉強力皮帶上的矸石，當厚橡膠刮板與強力皮帶接觸后，橡膠刮板會對強力皮帶造成破壞性損傷，極大程度上影響了強力皮帶的使用周期，增加了煤礦的生產(chǎn)成本。

1.2 原煤矸分流裝置把矸石從皮帶上刮掉，然后用刮板輸送機把矸石運送至礦車內(nèi)，若礦車不能及時跟進，會導致矸石堆積在刮板輸送機上，強力皮帶也被迫停止運轉(zhuǎn)，強力皮帶停止后無法滿足區(qū)隊正常出矸要求，影響了主煤流的正常運行，造成整個南五采區(qū)無法出矸。

1.3 原煤矸分流使用刮板輸送機運輸矸石，一人操作刮板機，一人在落矸點清理撒下的矸石，兩人必須同時進行分矸工作，不僅增加了分矸工人的勞動強度，還造成了相應人力成本的增加。此外，因刮板輸送機運輸矸石時也使用刮板刮運矸石，導致刮板輸送機的刮板和鏈條磨損非常嚴重，增加配件費用，加大運輸成本。

1.4 在使用刮板輸送機運輸矸石過程中，刮板鏈條很容易出現(xiàn)卡矸、跳矸等現(xiàn)象，這種不安全因素嚴重威脅著現(xiàn)場人員的人身安全。

1.5 我礦南五采區(qū)地質(zhì)情況惡劣，掘進巷道面經(jīng)常出現(xiàn)大片火成巖，而開拓隊也使用皮帶機出矸，導致原煤矸分流裝置遠遠不能滿足現(xiàn)階段南五采區(qū)煤矸分流的需要，重新設計新的煤矸分流裝置來滿足南五采區(qū)不斷增長的分矸工作成為亟需解決的難題。

2 設計方案

針對南五采區(qū)原煤矸分流裝置在運轉(zhuǎn)過程中出現(xiàn)的問題，根據(jù)該采區(qū)特殊的地質(zhì)狀況，南五采區(qū)的火成巖分布相對集中和開拓隊出矸時間相對固定等特點，我礦專業(yè)技術人員結(jié)合實際，制定一套新的煤矸分流裝置來適應南五采區(qū)的惡劣地質(zhì)條件。

新煤矸分流裝置包括：QBZ-80起動器、機尾小車、液壓推桿油缸、電機、皮帶機等，矸石倉的位置在皮帶機頭方向30米處。新煤矸分流裝置拋棄了原煤矸分流方法，通過轉(zhuǎn)載皮帶將強力皮帶上的矸石運送至矸石倉內(nèi)，期間只使用皮帶進行運輸，避免了矸石與機械的硬性摩擦。

轉(zhuǎn)載皮帶設計：現(xiàn)階段南五采區(qū)只有開拓五隊使用皮帶機出矸，一班進尺1.6米巷道，1.6米巷道矸石量為25方，使用4個小時出完，平均每小時出6.25方。新煤矸分流裝置鋪設長20米寬800mm的皮帶機，采用37kw電動滾筒作為驅(qū)動，有效保證了南五采區(qū)500噸/小時的運輸能力。該轉(zhuǎn)載皮帶通過安裝在機尾液壓油缸的伸縮來延伸電滾筒皮帶機與強力皮帶機搭接。當集中出矸石時，使用液壓油缸將電滾筒皮帶機尾小車延伸至強力皮帶落煤點處，矸石落在電滾筒皮帶機上，再經(jīng)電滾筒皮帶機運至矸石倉內(nèi)，當集中出煤時，油缸收縮將電滾筒機尾小車收回，主煤流裝置又可保持正常運轉(zhuǎn)，此煤矸分流裝置與主煤流裝置分開運作，互不影響。既提高了煤矸分流的效率，又保護強力皮帶使之免于受到傷害。

3 技術特點

3.1 采用帶式轉(zhuǎn)載裝置，不影響主煤流運行。

3.2 新煤矸分流避免矸石與強力皮帶接觸，可有效保護皮帶不被刮傷。

3.3 采用動態(tài)分流，解決了矸石堆積影響出矸的問題。

4 經(jīng)濟效益

原煤矸分流裝置使用刮板刮掉皮帶上的矸石，造成強力皮帶表面損傷。更換前，南五一部強力皮帶長790米，單價為1千元/米，總價79萬元，預計更換周期為3年，平均每月?lián)p耗2.19萬元。更換煤矸分流裝置后，新裝置不再對強力皮帶造成傷害，其使用年限可延長至5年，初步估計可節(jié)約損耗費21.13萬元。

4.1 由于矸石倉具有存儲矸石的功能，因而新的煤矸分流裝置可以連續(xù)運轉(zhuǎn)來進行分矸工作，從根本上杜絕了堆矸現(xiàn)象的發(fā)生，同時減少處理堆矸事故的時間，節(jié)約時間成本，提高了礦井的生產(chǎn)效率。

4.2 新煤矸分流裝置的應用，節(jié)省了工人的勞動力。原煤矸分流需要兩名工作人員在分矸處同時進行清矸工作，出矸量較大時，則需要三人同時清矸。采用新煤矸分流裝置后，只需一人操作電滾筒皮帶機開關便可獨立完成分矸工作。此設備減少了人力投資，有效降低人員傷亡率，確保了清矸人員的人身安全。

4.3 新運用的煤矸分流裝置較原煤矸分流裝置不僅提高了分矸效率，而且新設計的煤矸分流裝置各項參數(shù)均超出現(xiàn)分矸量標準，為以后南五采區(qū)的持續(xù)開拓掘進巷道打好基礎。

4.4 經(jīng)過5個月以來的連續(xù)運轉(zhuǎn)，新煤矸分流裝置運行穩(wěn)定，性能可靠，有效確保了南五采區(qū)的煤炭運輸質(zhì)量。連續(xù)運行以來，平均每月多生產(chǎn)原煤2400噸，創(chuàng)造綜合效益120萬元，產(chǎn)生了巨大的經(jīng)濟效益。

5 結(jié)束語

新煤矸分流裝置在連續(xù)運轉(zhuǎn)5個月的時間內(nèi)，運轉(zhuǎn)效果完全符合設計要求。既保證了未來南五復雜地質(zhì)條件的分矸需要，又確保在不損傷皮帶的前提下進行皮帶分矸工作。新煤矸分流裝置應用后，南五采區(qū)強力皮帶再未發(fā)生因堆矸而影響生產(chǎn)進度的事件。此外，新采用的煤矸分流裝置對本礦其他采區(qū)的煤矸分流提供了值得借鑒的參考方案。

參考文獻

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作者簡介：王叢金（1988-），男，河南夏邑人，助理工程師，2010年畢業(yè)于河南理工大學，現(xiàn)在機電科從事機電設備設計工作。