动筛跳汰排矸车间设计探讨

乔青山

(煤炭工业太原设计研究院，山西 太原 030001)

随着我国煤矿矿井生产规模不断扩大，现代化程度不断提高以及工人工作环境的逐步改善，传统的人工手选拣矸已不能适应煤矿发展要求，逐步被机械排矸取代。目前，常用的机械排矸方式主要有:动筛跳汰机，单段、双段跳汰机，浅槽重介质分选机，斜轮、直轮重介质分选机及重介质旋流器等。动筛跳汰机由于其工艺布置简单、单位处理量大、分选精度高(不完善度I值在0.010以下)、入料粒度上限大(300～400 mm)、生产成本低及循环水量小等特点，在动力煤排矸、选煤厂预排矸或块煤排矸等方面已得到广泛应用，但在动筛跳汰机设备选型及排矸车间工艺布置方面还存在诸多问题，从而导致许多煤矿的动筛排矸车间刚建成投产不久就不得不进行改造，下面就常见的布置方式及存在的问题进行阐述。

1 入排矸车间原煤系统布置

在许多矿井的地面生产系统中，由于工业场地地形条件受限或是为了节省工程投资等原因，设计时没有在入排矸车间的原煤系统中设置在线储煤设施或在线缓冲仓，而是将井口来煤直接由带式输送机运至排矸车间，虽然系统简单、转载环节少，但存在以下问题:

1)从井口至排矸车间(包括排矸车间)的全部设备其小时生产能力必须和主提升设备最大小时提升(运输)能力一致，从而使排矸车间的设备能力加大，增加土建、设备等投资，加大生产成本等。

2)在生产过程中当排矸车间任一台设备突然发生故障时，不仅导致井下生产系统停产，而且可能导致生产事故的发生。

3)矿井井下工作制度与地面工作制度不同(井下4班/天、地面3班/天)，在排矸车间故障设备检修期间，井下也得停产，对矿井的正常生产影响较大。

4)一些煤矿通常采取以下办法减少对矿井正常生产的影响:a)排矸车间内所有设备均为双系统布置(一用一备)，当一套系统发生故障或是设备需要检修时，使用另一套系统，从而可避免对矿井正常生产的影响。由于排矸车间为双系统，设备台数多、厂房布置又高又大，从而带来投资增大、管理难度大等问题。b)在排矸车间内设旁路系统，当排矸车间设备故障或是设备需要检修时，原煤可直接由旁路系统通过，可避免对矿井正常生产的影响，但必须有临时储煤及返煤设施(增加转载环节及投资)，否则可能给排矸车间后续生产环节带来一系列问题。因而以上两种方法都没有从根本上解决存在的问题。

为了彻底解决上述问题，建议在设计入排矸车间原煤系统时，最好在主井与排矸车间之间布置在线原煤储煤设施(储煤与缓冲功能合二为一)，或当大容量储煤设施为旁路布置时，在主井与排矸车间之间设在线原煤缓冲仓，不仅使排矸车间与主提升设备之间没有直接的闭锁关系，减少对矿井正常生产的影响，而且可以控制入排矸车间的给煤量，排矸车间设备生产能力可按设计规范的工作制度选型，降低设备、土建等工程投资。对于大块煤或矸石堵仓问题，可通过在缓冲仓顶部设破碎机的方法解决。

2 排矸车间工艺布置

不同矿井或选煤厂排矸车间工艺布置虽然不同，但总的来说都是由预先筛分、人工检查性手选、动筛跳汰机排矸、斗式提升机脱水、循环水系统等环节组成，但在具体布置时有以下不同认识:

1)有些业主或设计人员认为动筛跳汰机对入料量的波动很敏感，因而在排矸车间内动筛跳汰机前设置缓冲仓。需要进行排矸的块原煤首先进入缓冲仓，再由缓冲仓下的变频给煤机送入动筛跳汰机中进行排矸处理，可以控制入动筛跳汰机的给煤量，但存在以下问题:当缓冲仓容量太小时，起不到缓冲作用;当容量稍大时，缓冲仓高度增加，块原煤落差增大，在入仓过程中矸石与块煤的严重互砸，造成大量块煤的二次破碎，导致动筛跳汰机入料限下率超标，影响其正常排矸分选，而且由于布置缓冲仓，需增加厂房高度，因而在跳汰机前设缓冲仓要谨慎。

其实动筛跳汰机对入料量的波动不如普通跳汰机敏感，这与动筛跳汰机的结构与工作原理有关。其工作时，槽体中的水不脉动，而是靠筛板在水介质中作上、下往复运动进行跳汰分选，不用风，也不用冲水，因而一旦入料量出现大幅度波动时，可通过停止跳汰机运行的方式，使筛板停止运动，不会破坏床层，而且被分选的物料是块煤，也就不存在床层好坏对末煤透筛影响问题。设计时只要在入动筛排矸车间原煤系统中设在线缓冲设施(或是缓冲仓)，通过设在缓冲设施下面的变频给煤机就可对入动筛的煤量进行控制，而不必要在动筛跳汰机前再设缓冲仓。

2)检查性手选环节的设置。一些矿井为了降低投资，通常在排矸车间内不设手选带式输送机，但在实际运行过程中跳汰机槽体中经常因为有大的木屑等杂物而停运。建议在排矸车间布置时必须设检查性手选环节，其主要目的是将块煤中的木屑、特大块矸等杂物提前清除，保证跳汰机安全运行。

3 动筛跳汰机设备选型注意事项

1)有效分选上、下限的确定。尽管许多动筛设备厂家提供的技术参数表中标明其有效分选粒度在25～350 mm，但是在设计过程中下限应该≥35 mm。如果下限太低，在原煤预先筛分过程中可导致筛上物限下率增高，难以保证动筛跳汰机要求入料中限下率低于5%的要求，从而影响跳汰机的分选效果，而且导致原煤分级筛的筛分面积增大，增加设备投资。

2)合理选择动筛跳汰机面积。动筛跳汰机的筛板在水中作上、下往复运动过程中，其振幅和频率可根据入料量进行调整来实现物料按密度分层，从而达到最佳的分选效果。不同型号的跳汰机都有一个最佳的入料范围，当设备处理能力太大，而入料量太小时，无法形成稳定合理的床层，达不到理想的分选效果，因而在设备选型时，应根据入料量来确定合理的面积，而不是跳汰机面积越大分选效果越好。

4 结语

随着越来越多的煤矿采用动筛跳汰机进行机械排矸，作为地面生产系统中的一个重要环节，排矸车间系统布置及设备选型是否合理将直接影响矿井井下及地面生产系统的正常运行。因而本文结合实际情况，介绍了入排矸车间原煤系统几种非常典型的不合理布置方式以及由此可能引起的问题，提出了合理的设计方法，并就动筛跳汰机设备选型及排矸车间工艺布置需要注意的事项进行说明，以在设计排矸车间时应注意这些问题，使生产系统设计更加合理、完善。