大塊處理車間固定篩改造研究

姜志勛

（晉能控股煤業集團北辛窯煤業有限公司，山西 忻州 036700）

引言

隨著人工智能與煤礦機械化程度的不斷融合，煤礦正朝著高產高效、集約化、智能化方向發展，礦井安全程度大幅度提升。隨著礦山采煤技術不斷發展，礦井產量大幅度提升，礦井因煤流運輸問題容易導致礦井井下運輸停滯的問題[1-2]。因而，首先要解決的就是煤流運輸問題，這就要求礦井在目前的實際生產條件下，維護好煤流運輸系統[3-4]。大塊處理車間在礦井煤流由主皮帶進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，還需進一步進行技術改造。要求礦井不斷進行技術革新，使礦井原煤生產系統日臻完善，不斷提高原煤運輸能力，為該礦快速發展奠定了堅實的基礎。

1 工程概況

某煤礦作為集團新建千萬噸礦井，處于8103 綜放工作面試生產期和8102 綜放工作面準備期，以及其他準備大巷的掘進期，生產和掘進過程中，產生矸石塊大、量多，混入煤流系統中，通過主井皮帶運達大塊選矸車間再輸送到地面新建選煤廠，進而增加了洗選負擔，同時由于洗煤廠初期運行不穩定，從而容易導致煤倉存滿的情形，全礦井面臨停產的可能性。面對緊張的生產任務，以及接替工作面銜接任務的緊迫性，需要將煤流輸送系統進行改造。利用目前現有的生產設備，全礦認真調研，本著“以技術進步求發展，向科學管理要效益務”的原則，研究決定對大塊處理車間固定篩進行改造。

2 研究內容

依據礦井最初設計大塊處理車間103 固定篩運行原理及所面臨的問題，對103 固定篩進行改造。提出以液壓裝置為動力，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 個液壓缸作為啟停的動力，固定到6 塊鐵板外側，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 皮帶輸送煤流系統通過篩上溜槽到大塊處理車間，煤流系統直接通過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”，煤流輸送系統輸送正常，地面106 皮帶，洗煤廠運行平穩，工人點擊啟動按鈕，通過液壓動力裝置，可將“三扇傾斜門”打開。若地面洗煤廠運行不穩定、106 皮帶出現故障、井下掘進隊掘進巖巷時，安排井下各掘進隊伍集中早班2 小時出矸，工人點擊關閉按鈕，通過液壓傳動裝置，可以將“傾斜門”關閉，矸石可外排。若井下掘進煤巷時，煤流系統正常運行時，可在生產班時間，工人點擊啟動按鈕，再通過液壓傳動裝置，將“傾斜門”打開，進行正常的煤流系統。

圖3 煤流右側103固定篩改造圖

圖4 煤流左側固定篩改造圖

2.3 “三扇傾斜門”材料選型選型依據

考慮到“三扇傾斜門”要承受煤流系統沖擊性，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，優先選取含有鎳、鉬、釩等合金元素。蓋板的化學成分及參數列表如表1 所示。

表1 蓋板的化學成分及參數列表

依據103 固定篩篩下溜槽實際參數（表2）。

表2 大塊處理車間主要設備布置參數 mm

依據L1=6 000 mm，考慮工程實際安裝蓋板的方便易操作，選取蓋板長度2 m，依據103 固定篩總寬度L2=2 800 mm，邊篩條距離篩下溜槽側最近距離L4=400 mm，依據式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長度×寬度×厚度=2m×1.4 m×0.13 m。

3 創新點

基于最初設計方案基礎，依據煤流系統運輸實際的生產大背景下，在大塊矸石處理車間103 固定篩原基礎上，有如下創新點：

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，控制煤流系統輸送方向，保障井下各工作面順利生產。

2）引入液壓裝置，分情況啟動關閉“三扇傾斜門”，減少工人勞動體力，節約生產成本。

3）管理模式上創新，集中安排到井下掘進隊組在早班兩小時排矸石。節省洗煤廠勞動強度，提高洗選率，降低洗煤成本，有效實現煤矸分離。

4 應用情況以及經濟效益

4.1 應用情況

根據103 固定篩蓋板實際選型，當洗煤廠運行不穩定或者106 皮帶出現故障時，可以將三扇“傾斜門”關閉，覆蓋到103 固定篩，煤流系統可通過大塊選矸車間直接排到地面。當洗煤廠且106 皮帶運行正常情況下，通過液壓傳動裝置，將“三扇傾斜門”打開，保證大塊處理車間正常使用。以此往復持續使用約20 d，保障了洗煤廠對于新設備調試運轉、106 皮帶試運轉時間和工人對新設備的熟悉時間，同時更重要的是保證在井下正常生產，不會由于地面洗煤廠運行不穩定或106 皮帶運行故障情況下影響礦井生產任務，提高礦井生產效率，保證順利完成生產任務。

4.2 經濟效益

依據礦試生產階段，使用“三扇傾斜門”排出煤流系統20 d的時間，當日原煤產量3 000 t，市場噸煤成交價150 元，通過采用“三扇傾斜門”所創造經濟效益3 000×20×150=900 萬元。

對原有設備進行工藝改造，添加6 個液壓缸，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。規定每日早班安排2 h，統一進行掘進隊組排矸，有效實現煤矸分離，節省噸煤洗選成本。