風(fēng)能煤矸分離器的探索及應(yīng)用

劉國(guó)棟　張軍峰

摘要：風(fēng)能煤矸分離器就是通過對(duì)DTⅡ-1000皮帶運(yùn)輸機(jī)中間機(jī)架進(jìn)行部分設(shè)計(jì)改造，安設(shè)風(fēng)能分煤矸裝置，解決單條皮帶運(yùn)輸機(jī)難以分離煤炭和矸石的難題，對(duì)于提高煤炭質(zhì)量具有較好效果。文章對(duì)風(fēng)能煤矸分離器的探索及應(yīng)用進(jìn)行了探討。

關(guān)鍵詞：風(fēng)動(dòng)煤矸分離器；皮帶運(yùn)輸機(jī)；中間機(jī)架；風(fēng)能分煤矸裝置；煤炭；矸石 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

中圖分類號(hào)：TD94 文章編號(hào)：1009-2374（2015）31-0046-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2015.31.022

兗礦集團(tuán)南屯煤礦是1973年建成投產(chǎn)的煤礦，年產(chǎn)300萬噸，地處山東鄒城市北宿鎮(zhèn)。經(jīng)過40多年的開采，煤炭資源趨向枯竭。為了可持續(xù)發(fā)展，南屯煤礦煤炭開采已向邊角煤和半煤巖儲(chǔ)量區(qū)發(fā)展。

1 -350水平運(yùn)煤系統(tǒng)簡(jiǎn)介

第一，南屯煤礦七采區(qū)運(yùn)煤系統(tǒng)布置于-350水平回風(fēng)巷，由三部DTⅡ-1000皮帶運(yùn)輸機(jī)連續(xù)搭接組成。各工作面運(yùn)煤系統(tǒng)由順槽皮帶運(yùn)輸機(jī)運(yùn)至溜煤眼，通過溜煤眼漏煤至七采區(qū)主運(yùn)煤皮帶系統(tǒng)至井口煤倉(cāng)。

第二，為提高產(chǎn)品質(zhì)量，不影響礦井信譽(yù)，需將掘進(jìn)期間出的煤矸進(jìn)行分離，煤矸經(jīng)回風(fēng)巷主皮帶運(yùn)輸系統(tǒng)的風(fēng)能煤矸分離器分別運(yùn)入煤倉(cāng)和矸石倉(cāng)。

2 73上26工作面情況簡(jiǎn)介

該礦73上26工作面位于七采北部，西南部為七采西部回風(fēng)巷，東部為73上21及73上24工作面采空區(qū)，北部靠近3上煤層風(fēng)氧化帶，南部為73上24工作面采空區(qū)。巷道兩側(cè)均為實(shí)體煤，沿施工方向巷道左側(cè)靠近3上煤層風(fēng)氧化帶，右側(cè)為待采煤層。煤層賦存穩(wěn)定，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，黑色，玻璃光澤，條帶狀結(jié)構(gòu)，上部夾炭質(zhì)泥巖薄層，工作面北部受風(fēng)氧化影響煤層變薄。煤層普氏硬度為f=2～3。煤層厚度：3.0～6.6m，平均厚度：5.8m。煤層傾角：2°～8°，平均4°。為確保在風(fēng)氧化帶區(qū)域施工的安全，按懸吊理論計(jì)算錨桿參數(shù)。

2.1 錨桿長(zhǎng)度計(jì)算

L=KH+L1+L2

式中：

L——錨桿長(zhǎng)度，m

K——安全系數(shù)，一般取K=2

H——冒落拱高度，m

L1——錨桿錨入穩(wěn)定巖層的深度，m，一般按經(jīng)驗(yàn)取0.5m

L2——錨桿在巷道中的外露長(zhǎng)度，m，一般取0.1m

其中：

式中：

B——巷道開掘?qū)挾龋琺，取巷道最寬荒斷面4.5m

f——頂板煤巖堅(jiān)固性系數(shù)，根據(jù)地質(zhì)資料取3

則：

L=2×0.75+0.5+0.1=2.1

2.2 錨桿間、排距計(jì)算

通常間排距相等，取a：

a=

式中：

a——錨桿間排距，m

Q——錨桿設(shè)計(jì)錨固力，kN/根，取150kN/根

H——冒落拱高度，m，根據(jù)上述計(jì)算，取0.58m

r——被懸吊巖石的密度，kN/m3，取23.7kN/m3

K——安全系數(shù)，一般取K=2

a==2.05

2.3 錨固長(zhǎng)度計(jì)算

L0===2083.33

式中：

L0——錨固長(zhǎng)度，mm

L——樹脂藥卷長(zhǎng)度，mm，取1000mm

D——鉆孔直徑，mm，取28mm

D1——樹脂藥卷直徑，mm，取25mm

D2——錨桿直徑，mm，取22mm

通過以上計(jì)算，頂部選用Φ22×2500mm KMG500左旋無縱筋等強(qiáng)螺紋鋼錨桿，兩幫選用Φ20×2200mm KMG400左旋無縱筋等強(qiáng)螺紋鋼錨桿或選用Φ20×2200mm MSGLD-335等強(qiáng)螺紋鋼錨桿。頂錨固劑選用CK25100型，1支/孔；幫錨固劑選用CK2880型，1支/孔。

3 改裝風(fēng)能煤矸分離器原因

該礦經(jīng)40多年開采后，不規(guī)則邊角煤和各采區(qū)保護(hù)煤柱成為不能輕易丟掉的回收資源，而為提高邊角煤回收率，確保產(chǎn)量最大化，技術(shù)部門設(shè)計(jì)工作面時(shí)，盡可能將掘進(jìn)順槽設(shè)計(jì)在風(fēng)氧化帶附近，施工隊(duì)伍進(jìn)場(chǎng)后，多數(shù)綜掘區(qū)隊(duì)面臨半煤巖巷道施工的局面，造成煤質(zhì)摻矸過多，煤炭質(zhì)量下滑，熱值降低，引起客戶投訴。

4 工作原理及創(chuàng)新點(diǎn)

該裝置根據(jù)DTⅡ-1000皮帶運(yùn)輸機(jī)清煤器的清煤原理，在皮帶運(yùn)輸機(jī)上皮帶底下安裝多個(gè)直托輥，皮帶運(yùn)輸機(jī)上面安設(shè)風(fēng)缸控制的煤矸分離器隔板。該卸料隔板采用20～45mm厚度牛筋板，加工成全斷面1.7m，安裝角度為55°～60°。當(dāng)皮帶運(yùn)輸機(jī)運(yùn)行時(shí)，靠有傾斜角度的卸料隔板，強(qiáng)制利用卸料隔板把物料刮到皮帶運(yùn)輸機(jī)的一側(cè)，起到矸石分離的作用。

該卸料裝置采用風(fēng)缸控制，固定出煤出矸時(shí)間，實(shí)現(xiàn)了控制半機(jī)械化。

DTⅡ-1000皮帶運(yùn)輸機(jī)上皮帶內(nèi)的2個(gè)一組槽形托輥改造成直托輥并加密。在上膠帶上加工制作卸料板裝置，該卸料板裝置為可拆卸式并加裝牛筋皮子。該卸料裝置安裝風(fēng)閥、風(fēng)缸，采用風(fēng)能帶動(dòng)風(fēng)缸動(dòng)作；需要分煤時(shí)，將風(fēng)動(dòng)風(fēng)缸拉動(dòng)皮帶機(jī)分煤器，實(shí)現(xiàn)了煤矸

分流。

5 方法步驟

第一，加工卸料板，將牛筋清煤皮固定在隔離板上。該卸料裝置安裝有風(fēng)缸，利用風(fēng)缸拉動(dòng)。需要煤矸分離時(shí)，利用風(fēng)能將風(fēng)動(dòng)風(fēng)缸拉動(dòng)皮帶機(jī)分離器，實(shí)現(xiàn)了控制半機(jī)械化，能夠隨時(shí)改變風(fēng)動(dòng)煤矸分離器的起落，起到改變煤矸的運(yùn)輸方向。此方法簡(jiǎn)單易行，易于操作。

第二，在距煤矸分離點(diǎn)部位8m長(zhǎng)度范圍內(nèi)，將原皮帶機(jī)的三組上托輥更換為直托輥（改為直托輥后，卸料板與膠帶緊貼，刮矸效果較好），安裝到改造的框架上，間隔0.6m，共安裝10組，確保上膠帶達(dá)到一個(gè)平面運(yùn)輸?shù)囊螅员阌谂c風(fēng)動(dòng)煤矸分離器卸料板接觸平直，更全面地分離煤矸。endprint

第三，在風(fēng)能分離器底部、底膠帶上方安裝防止來回煤的擋煤板，長(zhǎng)度超過風(fēng)動(dòng)分離器兩端不低于1m。這樣有效防止風(fēng)動(dòng)分離器刮掉的煤矸掉入底膠帶上拉回煤，減少皮帶運(yùn)輸機(jī)機(jī)尾煤矸清掃的工作量。

第四，連接好風(fēng)閥控制管路，利用風(fēng)缸控制分離器卸料靴的抬起和落下，控制煤和矸石的運(yùn)輸路線，達(dá)到煤矸分離的效果。實(shí)現(xiàn)半自動(dòng)化控制，人工操作簡(jiǎn)單

易行。

第五，安裝風(fēng)能煤矸分離器后，當(dāng)掘進(jìn)迎頭出煤時(shí)皮帶機(jī)正常運(yùn)轉(zhuǎn)，當(dāng)出矸時(shí)，將該風(fēng)動(dòng)煤矸分離器卸隔板落下，這樣矸石會(huì)順利通過分離器，灌入矸石倉(cāng)，實(shí)現(xiàn)了矸石不灌入溜煤眼的目的，起到了煤矸分離的

效果。

第六，安裝上DTⅡ-1000皮帶運(yùn)輸機(jī)風(fēng)動(dòng)煤矸分離器后，解決了由于掘進(jìn)期間的矸石太多而影響煤質(zhì)的

難題。

6 實(shí)施安裝

第一，清理巷道底板，平整安裝分離器前后15m范圍內(nèi)的浮煤和雜物，以便安裝分離器時(shí)巷道平整。

第二，打設(shè)起吊錨桿。起吊錨桿均采用Ф22mm×1500mm的KMG400螺紋鋼錨桿，起吊錨桿根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況由專人布置。

第三，確定安裝位置，將基準(zhǔn)線在安裝分離器的巷道頂?shù)装迕黠@位置上標(biāo)識(shí)清楚。

第四，根據(jù)設(shè)計(jì)，安裝改造成可以安裝直托輥的皮帶兩側(cè)邊梁。

第五，采用5噸手拉葫蘆共同將整個(gè)分離器整體吊高直安裝位置，利用頂板上方打設(shè)的錨桿將整個(gè)機(jī)身吊掛平直，各連接件的螺栓應(yīng)擰緊，確保整個(gè)分離器的穩(wěn)定性。然后將風(fēng)缸固定，接好風(fēng)源。

第六，安裝完皮帶機(jī)分離器后，鋪放上、下膠帶，合茬膠帶。

第七，開動(dòng)皮帶機(jī)頭部張緊絞車，調(diào)節(jié)膠帶張力至適宜程度，即可開空車試運(yùn)轉(zhuǎn)調(diào)整。

第八，安裝過程中，設(shè)計(jì)人員在現(xiàn)場(chǎng)指揮，班長(zhǎng)負(fù)責(zé)班組成員在安裝設(shè)備時(shí)的安全，形成統(tǒng)一指揮機(jī)制，確保皮帶機(jī)分離器的安裝、固定、調(diào)試階段的安全。

該風(fēng)能煤矸分離器試用后，實(shí)現(xiàn)了操作半機(jī)械化，減少了員工體力消耗，切實(shí)提高了煤質(zhì)，取得了較好的實(shí)用效果。

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作者簡(jiǎn)介：劉國(guó)棟（1975-），男，山東濰坊人，兗礦集團(tuán)南屯煤礦綜掘一區(qū)政工師，助理工程師，研究方向：工程管理。

（責(zé)任編輯：陳 倩）endprint