喬青山

(煤炭工業(yè)太原設計研究院，山西 太原 030001)

隨著我國煤礦礦井生產規(guī)模不斷擴大，現(xiàn)代化程度不斷提高以及工人工作環(huán)境的逐步改善，傳統(tǒng)的人工手選揀矸已不能適應煤礦發(fā)展要求，逐步被機械排矸取代。目前，常用的機械排矸方式主要有:動篩跳汰機，單段、雙段跳汰機，淺槽重介質分選機，斜輪、直輪重介質分選機及重介質旋流器等。動篩跳汰機由于其工藝布置簡單、單位處理量大、分選精度高(不完善度I值在0.010以下)、入料粒度上限大(300～400 mm)、生產成本低及循環(huán)水量小等特點，在動力煤排矸、選煤廠預排矸或塊煤排矸等方面已得到廣泛應用，但在動篩跳汰機設備選型及排矸車間工藝布置方面還存在諸多問題，從而導致許多煤礦的動篩排矸車間剛建成投產不久就不得不進行改造，下面就常見的布置方式及存在的問題進行闡述。

1 入排矸車間原煤系統(tǒng)布置

在許多礦井的地面生產系統(tǒng)中，由于工業(yè)場地地形條件受限或是為了節(jié)省工程投資等原因，設計時沒有在入排矸車間的原煤系統(tǒng)中設置在線儲煤設施或在線緩沖倉，而是將井口來煤直接由帶式輸送機運至排矸車間，雖然系統(tǒng)簡單、轉載環(huán)節(jié)少，但存在以下問題:

1)從井口至排矸車間(包括排矸車間)的全部設備其小時生產能力必須和主提升設備最大小時提升(運輸)能力一致，從而使排矸車間的設備能力加大，增加土建、設備等投資，加大生產成本等。

2)在生產過程中當排矸車間任一臺設備突然發(fā)生故障時，不僅導致井下生產系統(tǒng)停產，而且可能導致生產事故的發(fā)生。

3)礦井井下工作制度與地面工作制度不同(井下4班/天、地面3班/天)，在排矸車間故障設備檢修期間，井下也得停產，對礦井的正常生產影響較大。

4)一些煤礦通常采取以下辦法減少對礦井正常生產的影響:a)排矸車間內所有設備均為雙系統(tǒng)布置(一用一備)，當一套系統(tǒng)發(fā)生故障或是設備需要檢修時，使用另一套系統(tǒng)，從而可避免對礦井正常生產的影響。由于排矸車間為雙系統(tǒng)，設備臺數(shù)多、廠房布置又高又大，從而帶來投資增大、管理難度大等問題。b)在排矸車間內設旁路系統(tǒng)，當排矸車間設備故障或是設備需要檢修時，原煤可直接由旁路系統(tǒng)通過，可避免對礦井正常生產的影響，但必須有臨時儲煤及返煤設施(增加轉載環(huán)節(jié)及投資)，否則可能給排矸車間后續(xù)生產環(huán)節(jié)帶來一系列問題。因而以上兩種方法都沒有從根本上解決存在的問題。

為了徹底解決上述問題，建議在設計入排矸車間原煤系統(tǒng)時，最好在主井與排矸車間之間布置在線原煤儲煤設施(儲煤與緩沖功能合二為一)，或當大容量儲煤設施為旁路布置時，在主井與排矸車間之間設在線原煤緩沖倉，不僅使排矸車間與主提升設備之間沒有直接的閉鎖關系，減少對礦井正常生產的影響，而且可以控制入排矸車間的給煤量，排矸車間設備生產能力可按設計規(guī)范的工作制度選型，降低設備、土建等工程投資。對于大塊煤或矸石堵倉問題，可通過在緩沖倉頂部設破碎機的方法解決。

2 排矸車間工藝布置

不同礦井或選煤廠排矸車間工藝布置雖然不同，但總的來說都是由預先篩分、人工檢查性手選、動篩跳汰機排矸、斗式提升機脫水、循環(huán)水系統(tǒng)等環(huán)節(jié)組成，但在具體布置時有以下不同認識:

1)有些業(yè)主或設計人員認為動篩跳汰機對入料量的波動很敏感，因而在排矸車間內動篩跳汰機前設置緩沖倉。需要進行排矸的塊原煤首先進入緩沖倉，再由緩沖倉下的變頻給煤機送入動篩跳汰機中進行排矸處理，可以控制入動篩跳汰機的給煤量，但存在以下問題:當緩沖倉容量太小時，起不到緩沖作用;當容量稍大時，緩沖倉高度增加，塊原煤落差增大，在入倉過程中矸石與塊煤的嚴重互砸，造成大量塊煤的二次破碎，導致動篩跳汰機入料限下率超標，影響其正常排矸分選，而且由于布置緩沖倉，需增加廠房高度，因而在跳汰機前設緩沖倉要謹慎。

其實動篩跳汰機對入料量的波動不如普通跳汰機敏感，這與動篩跳汰機的結構與工作原理有關。其工作時，槽體中的水不脈動，而是靠篩板在水介質中作上、下往復運動進行跳汰分選，不用風，也不用沖水，因而一旦入料量出現(xiàn)大幅度波動時，可通過停止跳汰機運行的方式，使篩板停止運動，不會破壞床層，而且被分選的物料是塊煤，也就不存在床層好壞對末煤透篩影響問題。設計時只要在入動篩排矸車間原煤系統(tǒng)中設在線緩沖設施(或是緩沖倉)，通過設在緩沖設施下面的變頻給煤機就可對入動篩的煤量進行控制，而不必要在動篩跳汰機前再設緩沖倉。

2)檢查性手選環(huán)節(jié)的設置。一些礦井為了降低投資，通常在排矸車間內不設手選帶式輸送機，但在實際運行過程中跳汰機槽體中經常因為有大的木屑等雜物而停運。建議在排矸車間布置時必須設檢查性手選環(huán)節(jié)，其主要目的是將塊煤中的木屑、特大塊矸等雜物提前清除，保證跳汰機安全運行。

3 動篩跳汰機設備選型注意事項

1)有效分選上、下限的確定。盡管許多動篩設備廠家提供的技術參數(shù)表中標明其有效分選粒度在25～350 mm，但是在設計過程中下限應該≥35 mm。如果下限太低，在原煤預先篩分過程中可導致篩上物限下率增高，難以保證動篩跳汰機要求入料中限下率低于5%的要求，從而影響跳汰機的分選效果，而且導致原煤分級篩的篩分面積增大，增加設備投資。

2)合理選擇動篩跳汰機面積。動篩跳汰機的篩板在水中作上、下往復運動過程中，其振幅和頻率可根據(jù)入料量進行調整來實現(xiàn)物料按密度分層，從而達到最佳的分選效果。不同型號的跳汰機都有一個最佳的入料范圍，當設備處理能力太大，而入料量太小時，無法形成穩(wěn)定合理的床層，達不到理想的分選效果，因而在設備選型時，應根據(jù)入料量來確定合理的面積，而不是跳汰機面積越大分選效果越好。

4 結語

隨著越來越多的煤礦采用動篩跳汰機進行機械排矸，作為地面生產系統(tǒng)中的一個重要環(huán)節(jié)，排矸車間系統(tǒng)布置及設備選型是否合理將直接影響礦井井下及地面生產系統(tǒng)的正常運行。因而本文結合實際情況，介紹了入排矸車間原煤系統(tǒng)幾種非常典型的不合理布置方式以及由此可能引起的問題，提出了合理的設計方法，并就動篩跳汰機設備選型及排矸車間工藝布置需要注意的事項進行說明，以在設計排矸車間時應注意這些問題，使生產系統(tǒng)設計更加合理、完善。