動(dòng)篩跳汰排矸車(chē)間設(shè)計(jì)探討

喬青山

(煤炭工業(yè)太原設(shè)計(jì)研究院，山西 太原 030001)

隨著我國(guó)煤礦礦井生產(chǎn)規(guī)模不斷擴(kuò)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(yīng)煤礦發(fā)展要求，逐步被機(jī)械排矸取代。目前，常用的機(jī)械排矸方式主要有:動(dòng)篩跳汰機(jī)，單段、雙段跳汰機(jī)，淺槽重介質(zhì)分選機(jī)，斜輪、直輪重介質(zhì)分選機(jī)及重介質(zhì)旋流器等。動(dòng)篩跳汰機(jī)由于其工藝布置簡(jiǎn)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(chǎn)成本低及循環(huán)水量小等特點(diǎn)，在動(dòng)力煤排矸、選煤廠預(yù)排矸或塊煤排矸等方面已得到廣泛應(yīng)用，但在動(dòng)篩跳汰機(jī)設(shè)備選型及排矸車(chē)間工藝布置方面還存在諸多問(wèn)題，從而導(dǎo)致許多煤礦的動(dòng)篩排矸車(chē)間剛建成投產(chǎn)不久就不得不進(jìn)行改造，下面就常見(jiàn)的布置方式及存在的問(wèn)題進(jìn)行闡述。

1 入排矸車(chē)間原煤系統(tǒng)布置

在許多礦井的地面生產(chǎn)系統(tǒng)中，由于工業(yè)場(chǎng)地地形條件受限或是為了節(jié)省工程投資等原因，設(shè)計(jì)時(shí)沒(méi)有在入排矸車(chē)間的原煤系統(tǒng)中設(shè)置在線儲(chǔ)煤設(shè)施或在線緩沖倉(cāng)，而是將井口來(lái)煤直接由帶式輸送機(jī)運(yùn)至排矸車(chē)間，雖然系統(tǒng)簡(jiǎn)單、轉(zhuǎn)載環(huán)節(jié)少，但存在以下問(wèn)題:

1)從井口至排矸車(chē)間(包括排矸車(chē)間)的全部設(shè)備其小時(shí)生產(chǎn)能力必須和主提升設(shè)備最大小時(shí)提升(運(yùn)輸)能力一致，從而使排矸車(chē)間的設(shè)備能力加大，增加土建、設(shè)備等投資，加大生產(chǎn)成本等。

2)在生產(chǎn)過(guò)程中當(dāng)排矸車(chē)間任一臺(tái)設(shè)備突然發(fā)生故障時(shí)，不僅導(dǎo)致井下生產(chǎn)系統(tǒng)停產(chǎn)，而且可能導(dǎo)致生產(chǎn)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(chē)間故障設(shè)備檢修期間，井下也得停產(chǎn)，對(duì)礦井的正常生產(chǎn)影響較大。

4)一些煤礦通常采取以下辦法減少對(duì)礦井正常生產(chǎn)的影響:a)排矸車(chē)間內(nèi)所有設(shè)備均為雙系統(tǒng)布置(一用一備)，當(dāng)一套系統(tǒng)發(fā)生故障或是設(shè)備需要檢修時(shí)，使用另一套系統(tǒng)，從而可避免對(duì)礦井正常生產(chǎn)的影響。由于排矸車(chē)間為雙系統(tǒng)，設(shè)備臺(tái)數(shù)多、廠房布置又高又大，從而帶來(lái)投資增大、管理難度大等問(wèn)題。b)在排矸車(chē)間內(nèi)設(shè)旁路系統(tǒng)，當(dāng)排矸車(chē)間設(shè)備故障或是設(shè)備需要檢修時(shí)，原煤可直接由旁路系統(tǒng)通過(guò)，可避免對(duì)礦井正常生產(chǎn)的影響，但必須有臨時(shí)儲(chǔ)煤及返煤設(shè)施(增加轉(zhuǎn)載環(huán)節(jié)及投資)，否則可能給排矸車(chē)間后續(xù)生產(chǎn)環(huán)節(jié)帶來(lái)一系列問(wèn)題。因而以上兩種方法都沒(méi)有從根本上解決存在的問(wèn)題。

為了徹底解決上述問(wèn)題，建議在設(shè)計(jì)入排矸車(chē)間原煤系統(tǒng)時(shí)，最好在主井與排矸車(chē)間之間布置在線原煤儲(chǔ)煤設(shè)施(儲(chǔ)煤與緩沖功能合二為一)，或當(dāng)大容量?jī)?chǔ)煤設(shè)施為旁路布置時(shí)，在主井與排矸車(chē)間之間設(shè)在線原煤緩沖倉(cāng)，不僅使排矸車(chē)間與主提升設(shè)備之間沒(méi)有直接的閉鎖關(guān)系，減少對(duì)礦井正常生產(chǎn)的影響，而且可以控制入排矸車(chē)間的給煤量，排矸車(chē)間設(shè)備生產(chǎn)能力可按設(shè)計(jì)規(guī)范的工作制度選型，降低設(shè)備、土建等工程投資。對(duì)于大塊煤或矸石堵倉(cāng)問(wèn)題，可通過(guò)在緩沖倉(cāng)頂部設(shè)破碎機(jī)的方法解決。

2 排矸車(chē)間工藝布置

不同礦井或選煤廠排矸車(chē)間工藝布置雖然不同，但總的來(lái)說(shuō)都是由預(yù)先篩分、人工檢查性手選、動(dòng)篩跳汰機(jī)排矸、斗式提升機(jī)脫水、循環(huán)水系統(tǒng)等環(huán)節(jié)組成，但在具體布置時(shí)有以下不同認(rèn)識(shí):

1)有些業(yè)主或設(shè)計(jì)人員認(rèn)為動(dòng)篩跳汰機(jī)對(duì)入料量的波動(dòng)很敏感，因而在排矸車(chē)間內(nèi)動(dòng)篩跳汰機(jī)前設(shè)置緩沖倉(cāng)。需要進(jìn)行排矸的塊原煤首先進(jìn)入緩沖倉(cāng)，再由緩沖倉(cāng)下的變頻給煤機(jī)送入動(dòng)篩跳汰機(jī)中進(jìn)行排矸處理，可以控制入動(dòng)篩跳汰機(jī)的給煤量，但存在以下問(wèn)題:當(dāng)緩沖倉(cāng)容量太小時(shí)，起不到緩沖作用;當(dāng)容量稍大時(shí)，緩沖倉(cāng)高度增加，塊原煤落差增大，在入倉(cāng)過(guò)程中矸石與塊煤的嚴(yán)重互砸，造成大量塊煤的二次破碎，導(dǎo)致動(dòng)篩跳汰機(jī)入料限下率超標(biāo)，影響其正常排矸分選，而且由于布置緩沖倉(cāng)，需增加廠房高度，因而在跳汰機(jī)前設(shè)緩沖倉(cāng)要謹(jǐn)慎。

其實(shí)動(dòng)篩跳汰機(jī)對(duì)入料量的波動(dòng)不如普通跳汰機(jī)敏感，這與動(dòng)篩跳汰機(jī)的結(jié)構(gòu)與工作原理有關(guān)。其工作時(shí)，槽體中的水不脈動(dòng)，而是靠篩板在水介質(zhì)中作上、下往復(fù)運(yùn)動(dòng)進(jìn)行跳汰分選，不用風(fēng)，也不用沖水，因而一旦入料量出現(xiàn)大幅度波動(dòng)時(shí)，可通過(guò)停止跳汰機(jī)運(yùn)行的方式，使篩板停止運(yùn)動(dòng)，不會(huì)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(duì)末煤透篩影響問(wèn)題。設(shè)計(jì)時(shí)只要在入動(dòng)篩排矸車(chē)間原煤系統(tǒng)中設(shè)在線緩沖設(shè)施(或是緩沖倉(cāng))，通過(guò)設(shè)在緩沖設(shè)施下面的變頻給煤機(jī)就可對(duì)入動(dòng)篩的煤量進(jìn)行控制，而不必要在動(dòng)篩跳汰機(jī)前再設(shè)緩沖倉(cāng)。

2)檢查性手選環(huán)節(jié)的設(shè)置。一些礦井為了降低投資，通常在排矸車(chē)間內(nèi)不設(shè)手選帶式輸送機(jī)，但在實(shí)際運(yùn)行過(guò)程中跳汰機(jī)槽體中經(jīng)常因?yàn)橛写蟮哪拘嫉入s物而停運(yùn)。建議在排矸車(chē)間布置時(shí)必須設(shè)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(jī)安全運(yùn)行。

3 動(dòng)篩跳汰機(jī)設(shè)備選型注意事項(xiàng)

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

2)合理選擇動(dòng)篩跳汰機(jī)面積。動(dòng)篩跳汰機(jī)的篩板在水中作上、下往復(fù)運(yùn)動(dòng)過(guò)程中，其振幅和頻率可根據(jù)入料量進(jìn)行調(diào)整來(lái)實(shí)現(xiàn)物料按密度分層，從而達(dá)到最佳的分選效果。不同型號(hào)的跳汰機(jī)都有一個(gè)最佳的入料范圍，當(dāng)設(shè)備處理能力太大，而入料量太小時(shí)，無(wú)法形成穩(wěn)定合理的床層，達(dá)不到理想的分選效果，因而在設(shè)備選型時(shí)，應(yīng)根據(jù)入料量來(lái)確定合理的面積，而不是跳汰機(jī)面積越大分選效果越好。

4 結(jié)語(yǔ)

隨著越來(lái)越多的煤礦采用動(dòng)篩跳汰機(jī)進(jìn)行機(jī)械排矸，作為地面生產(chǎn)系統(tǒng)中的一個(gè)重要環(huán)節(jié)，排矸車(chē)間系統(tǒng)布置及設(shè)備選型是否合理將直接影響礦井井下及地面生產(chǎn)系統(tǒng)的正常運(yùn)行。因而本文結(jié)合實(shí)際情況，介紹了入排矸車(chē)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(wèn)題，提出了合理的設(shè)計(jì)方法，并就動(dòng)篩跳汰機(jī)設(shè)備選型及排矸車(chē)間工藝布置需要注意的事項(xiàng)進(jìn)行說(shuō)明，以在設(shè)計(jì)排矸車(chē)間時(shí)應(yīng)注意這些問(wèn)題，使生產(chǎn)系統(tǒng)設(shè)計(jì)更加合理、完善。