大块处理车间固定筛改造研究

姜志勋

（晋能控股煤业集团北辛窑煤业有限公司，山西 忻州 036700）

引言

随着人工智能与煤矿机械化程度的不断融合，煤矿正朝着高产高效、集约化、智能化方向发展，矿井安全程度大幅度提升。随着矿山采煤技术不断发展，矿井产量大幅度提升，矿井因煤流运输问题容易导致矿井井下运输停滞的问题[1-2]。因而，首先要解决的就是煤流运输问题，这就要求矿井在目前的实际生产条件下，维护好煤流运输系统[3-4]。大块处理车间在矿井煤流由主皮带进入洗煤厂过程中有重要的作用。但是，对于大块处理车间固定筛的筛选功能，还需进一步进行技术改造。要求矿井不断进行技术革新，使矿井原煤生产系统日臻完善，不断提高原煤运输能力，为该矿快速发展奠定了坚实的基础。

1 工程概况

某煤矿作为集团新建千万吨矿井，处于8103 综放工作面试生产期和8102 综放工作面准备期，以及其他准备大巷的掘进期，生产和掘进过程中，产生矸石块大、量多，混入煤流系统中，通过主井皮带运达大块选矸车间再输送到地面新建选煤厂，进而增加了洗选负担，同时由于洗煤厂初期运行不稳定，从而容易导致煤仓存满的情形，全矿井面临停产的可能性。面对紧张的生产任务，以及接替工作面衔接任务的紧迫性，需要将煤流输送系统进行改造。利用目前现有的生产设备，全矿认真调研，本着“以技术进步求发展，向科学管理要效益务”的原则，研究决定对大块处理车间固定筛进行改造。

2 研究内容

依据矿井最初设计大块处理车间103 固定筛运行原理及所面临的问题，对103 固定筛进行改造。提出以液压装置为动力，六块铁板和12 条合页为原材料，盖板尺寸长×宽×高为1.95 m×1.4 m×0.13 m的合金材料，将六块铁板作为“三扇倾斜门”，将6 个液压缸作为启停的动力，固定到6 块铁板外侧，最后将6 块铁板覆盖到103 固定筛。

2.1 大块处理车间103 固定筛运行原理

103 固定筛固定筛由8 根平行排列的钢棒（格条）和横杆连接组成，如图1 所示，一般倾斜安装，倾斜角应大于煤流和筛面之间的摩擦角，约为45°。主要用于筛选粒度大于300 mm 大块矸石。如图2 所示，地面101 皮带输送煤流系统通过筛上溜槽到大块处理车间，煤流系统直接通过103 固定筛，颗粒粒度大于300 mm的大块矸石直接排出到仓外，颗粒粒度小于300 mm的煤流则通过103 固定筛筛选作用，进入到筛下溜槽到地面106 皮带，最后流入到原煤仓。

图1 大块处理车间103 固定筛

图2 大块处理车间主要设备布置图

2.2 大块处理车间103 固定筛改造后情况

如图3 和如图4 所示，采用六块2 m×1.4 m×0.13 m 盖板做成“三扇倾斜门”，煤流输送系统输送正常，地面106 皮带，洗煤厂运行平稳，工人点击启动按钮，通过液压动力装置，可将“三扇倾斜门”打开。若地面洗煤厂运行不稳定、106 皮带出现故障、井下掘进队掘进岩巷时，安排井下各掘进队伍集中早班2 小时出矸，工人点击关闭按钮，通过液压传动装置，可以将“倾斜门”关闭，矸石可外排。若井下掘进煤巷时，煤流系统正常运行时，可在生产班时间，工人点击启动按钮，再通过液压传动装置，将“倾斜门”打开，进行正常的煤流系统。

图3 煤流右侧103固定筛改造图

图4 煤流左侧固定筛改造图

2.3 “三扇倾斜门”材料选型选型依据

考虑到“三扇倾斜门”要承受煤流系统冲击性，所需选取的盖板需要具备耐磨性、耐冲击性能。因而不能单纯选用普通的高铬铸铁，优先选取含有镍、钼、钒等合金元素。盖板的化学成分及参数列表如表1 所示。

表1 盖板的化学成分及参数列表

依据103 固定筛筛下溜槽实际参数（表2）。

表2 大块处理车间主要设备布置参数 mm

依据L1=6 000 mm，考虑工程实际安装盖板的方便易操作，选取盖板长度2 m，依据103 固定筛总宽度L2=2 800 mm，边筛条距离筛下溜槽侧最近距离L4=400 mm，依据式1 可得宽度取1.4 m。考虑盖板耐冲击性，选取0.13 m 为宜。

最终选取选取盖板参数长度×宽度×厚度=2m×1.4 m×0.13 m。

3 创新点

基于最初设计方案基础，依据煤流系统运输实际的生产大背景下，在大块矸石处理车间103 固定筛原基础上，有如下创新点：

1）采用6 块盖板做成“三扇倾斜门”，利用“三扇倾斜门”开启闭合，控制煤流系统输送方向，保障井下各工作面顺利生产。

2）引入液压装置，分情况启动关闭“三扇倾斜门”，减少工人劳动体力，节约生产成本。

3）管理模式上创新，集中安排到井下掘进队组在早班两小时排矸石。节省洗煤厂劳动强度，提高洗选率，降低洗煤成本，有效实现煤矸分离。

4 应用情况以及经济效益

4.1 应用情况

根据103 固定筛盖板实际选型，当洗煤厂运行不稳定或者106 皮带出现故障时，可以将三扇“倾斜门”关闭，覆盖到103 固定筛，煤流系统可通过大块选矸车间直接排到地面。当洗煤厂且106 皮带运行正常情况下，通过液压传动装置，将“三扇倾斜门”打开，保证大块处理车间正常使用。以此往复持续使用约20 d，保障了洗煤厂对于新设备调试运转、106 皮带试运转时间和工人对新设备的熟悉时间，同时更重要的是保证在井下正常生产，不会由于地面洗煤厂运行不稳定或106 皮带运行故障情况下影响矿井生产任务，提高矿井生产效率，保证顺利完成生产任务。

4.2 经济效益

依据矿试生产阶段，使用“三扇倾斜门”排出煤流系统20 d的时间，当日原煤产量3 000 t，市场吨煤成交价150 元，通过采用“三扇倾斜门”所创造经济效益3 000×20×150=900 万元。

对原有设备进行工艺改造，添加6 个液压缸，采用小液压泵站，定期更换乳化液，故而投资成本较低，改造成本约为5 万元。洗煤成本明显下降。规定每日早班安排2 h，统一进行掘进队组排矸，有效实现煤矸分离，节省吨煤洗选成本。