轎子山煤礦塊煤率提升研究與實踐

王二虎(貴州豫能投資有限公司，貴州 貴陽 550081)

1 塊煤率提升的目的和意義

1.1 安順地區(qū)電煤供應持續(xù)緊張

當前，安順地區(qū)電煤供應仍然緊張，地方政府已經(jīng)通過控制煤炭開票系統(tǒng)來保證電煤供應，市場末煤銷售渠道已經(jīng)被堵死。轎子山煤礦所出產(chǎn)的末煤也只能多數(shù)供應電廠，電煤的坑口結算價約為0.7元/卡，坑口結算單價約350元/噸，遠遠低于市場末煤和粒煤。因此，提升塊煤率減少末煤量，很有必要。

1.2 安順地區(qū)粒煤需求旺盛

然而，通過對安順周邊的洗煤廠及貨場的調研情況，我們發(fā)現(xiàn)安順市周邊洗煤廠10～30mm精煤的出廠價普遍在900元左右。轎子山煤礦出售的粒煤經(jīng)過周邊洗煤廠可以洗出四個品種：5mm以下、5～8mm、8～13mm和13mm以上，其中粒度越大價格越高。安順周邊市場對粒煤需求量大且價格高。

1.3 末煤客戶對粒度有一定的要求

(1)安順煤礦煤炭種類為三號無煙煤，主要作為動力煤銷往電廠、水泥廠，少部分末煤經(jīng)周邊洗煤廠洗選后供應鋼廠作為高爐噴吹煤，也可以經(jīng)洗選后發(fā)往化工廠作為原料煤。

(2)無論是電廠、水泥廠，還是化工廠、鋼廠，對末煤(末精煤)的粒度要求控制在6mm以內，限上率控制在合理范圍內。作為動力煤使用時，電廠或水泥廠需要使用磨煤機將末煤磨碎到1mm以內。煤的可磨性與粒度成反比，粒度大影響磨碎效果。

2 塊煤率提升實施方案及實施過程

2.1 防破碎螺旋溜槽安裝工藝

2.1.1 螺旋溜槽的防破碎原理

所謂破碎是塊煤在在外力作用下遭到破壞的過程。在重力作用下，煤炭再生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的碰撞是塊煤破碎的主要表現(xiàn)形式，塊煤受到顆粒和其他物體的作用力或反作用力的作用是破碎的重要原因。

根據(jù)牛頓運動方程：

式中：f為物體所受的力；m為物體的質量；dv為物體的速度變化；dt為作用時間的變化。

假設(實踐中也近似是這種情況)煤炭顆粒間及煤炭顆粒與其他物體間的碰撞為完全非彈性碰撞，碰撞后煤炭顆粒的運動速度為零。從公式不難看出塊煤受力與其運動速度成正比，與碰撞時間成反比。因此解決塊煤破碎的問題應該從兩個方面入手：一是降低塊煤的運動速度；二是延長顆粒間及其他物體間的碰撞時間。

2.1.2 螺旋溜槽結構

螺旋溜槽的結構類似一個螺紋，從上向下一般分為導入段、加速段、勻速段三部分。導入段即膠帶機機頭到立煤倉的導料槽，導入段的設計方向必須與卸載方向一致；加速段的角度與方向設計須根據(jù)煤的性質、倉的具體情況確定；溜槽的關鍵在于勻速段，其基本參數(shù)為溜槽平面投影半徑r、螺旋角a、底面內傾角β、底面寬度b、立面高度h五個參數(shù)，溜槽參數(shù)需根據(jù)煤倉直徑、煤質、煤的粒度、煤的含水量、溜槽過煤量及使用的耐磨材料等經(jīng)計算確定。一般來說，溜槽螺旋角可在25～40°選取，底面內傾角可在20～55°選取，底面寬度和立面高度可為350～600mm。

防破碎原理在結構上應用了降低塊煤運動速度和延長顆粒的碰撞時間，同時在顆粒有運動到靜止的過程中，具有一個切向分速度，避免了完全非彈性碰撞，有效地防止了塊煤的破碎。

2.1.3 安裝設備的經(jīng)濟效益

通過對安順、新田煤礦螺旋溜槽防破碎設施考察，安裝螺旋溜槽防破碎設施后，經(jīng)過現(xiàn)場實測，塊煤率提高3～5個百分點，噸煤綜合經(jīng)濟效益提高6.6元/噸(3%×當前塊煤和末煤綜合價差221.61)-11.1元/噸，經(jīng)濟效益提升明顯。

經(jīng)過排查，轎子山礦煤倉需加裝螺旋溜槽防破碎設施共1處，施工總費用預計35萬元。通過提高塊煤率、降低貴州省電煤政策對轎子山礦生產(chǎn)經(jīng)營的影響、持續(xù)挖掘品種煤效益是轎子山礦既定戰(zhàn)略之一。為提高項目實施效率，由礦根據(jù)煤倉的實際不同參數(shù)，與廠家簽訂每個煤倉具體的項目施工組織合同。

2.1.4 井下煤倉安裝螺旋溜槽相關要求

煤倉安裝螺旋溜槽需滿足瞬間最大出煤量需求，確保螺旋溜槽制造質量、安裝性能符合要求，并保證售后服務。

(1)螺旋溜槽系統(tǒng)按煤倉溜槽卸煤方式設置，遵循整個系統(tǒng)上快、中穩(wěn)、下慢的原則，塊煤保護率不低于70%。

(2)依據(jù)每個煤倉實際參數(shù)設計安裝，下一節(jié)不高于上一節(jié)，不能有戧茬和錯臺；溜槽流煤必須順暢，不堵塞，并且讓煤沿溜槽下滑，中途不掉落。溜槽連接滿足平滑、固定牢固的要求。

(3)螺旋溜槽應允許通過煤塊的最大尺寸不小于500mm。最大過煤量不低于600t/h，更換周期不低于兩年，過煤總量不少200萬噸。

(4)螺旋溜槽采用框架式，框架采用(16～20mm的Q235鋼板)作框架，牢固耐用。

(5)導流槽耐磨板采用兩層20mm耐磨板(材質NM400耐磨板)，總厚度不得少于40mm、壁掛溜槽用兩層20mm耐磨板厚度不得少于40mm，面板平滑、流煤順暢。

(6)螺旋溜槽與卸載滾筒搭接合理，設計尺寸符合要求。

(7)螺旋溜槽組裝緊密、牢固，連接螺栓齊全，滿足安全使用需要。

(8)導流槽用槽鋼支撐固定于倉口鋼梁上；非標溜槽用φ30圓鋼吊掛于倉口鋼梁上；標準溜槽用φ28×1000mm錨桿+樹脂藥包錨固于煤倉壁上，每節(jié)7～9根。

2.1.5 工程施工組織相關要求

項目部要求設在項目所在地，按照礦井的安全管理、項目管理相關要求配齊各種管理人員，配備相關的安全防護措施；施工組織設計必須由礦井審核后方可實施。

2.1.6 工程項目竣工驗收

目前我礦新井井下煤倉螺旋滑槽已順利安裝完畢，正常投入使用。

2.2 轎子山礦篩分系統(tǒng)改造

轎子山礦通過末煤深度篩分加工，來提高塊煤率。將平橋井滾筒篩下限孔徑由8mm降為6mm，將新井振動篩篩孔孔徑由13mm降為8mm。

3 建立健全管理機構，提升考核力度

3.1 建立健全各礦井塊煤管理機構

3.1.1 完善管理制度

(1)制定對區(qū)隊的塊煤管理考核辦法。

(2)培訓采制化人員及煤質檢查員，規(guī)范采制化管理，采制化結果的審查及煤質資料的統(tǒng)計上報；負責建設規(guī)范的采制樣及化驗場所，做好強檢設備的檢定。

(3)負責組織制定各區(qū)隊塊煤率、發(fā)熱量等煤質考核計劃，進行塊煤率現(xiàn)場實測與考核，監(jiān)督各區(qū)隊落實煤質保證措施。定期對煤質、塊煤率進行分析、通報，分析查找未完成煤質指標的原因，制定整改措施，并督促落實。

(4)強化現(xiàn)場管控，當工作面出現(xiàn)斷層、薄煤帶、底板鼓起、出水等特殊地質情況時，煤質檢查員跟班落實煤質現(xiàn)場管理措施的執(zhí)行情況，負責及時指導采掘區(qū)隊采取有效管控措施；開展礦井運輸、篩選系統(tǒng)防破碎設施，各轉載點噴霧裝置運行情況的日常檢查；跟蹤落實掘進頭及采面的合理配采及分采分運工作。

(5)負責工程設計中保證煤質技術方案的制定、審查，審核煤流系統(tǒng)各轉載點和卸煤點落差、緩沖防破碎裝置的設計是否合理并指導安裝，參與驗收。

(6)幫助區(qū)隊解決煤質管理過程中出現(xiàn)的突出問題，并向礦上提出改進和提高的建議和措施。

(7)根據(jù)銷售市場的變化，調整產(chǎn)品結構，實現(xiàn)經(jīng)濟效益最大化。

(8)開展煤質、選煤管理質量標準化工作，提升基礎管理水平。

3.1.2 強化源頭管理，提高毛煤塊煤率

(1)采煤工作面執(zhí)行單向(從機尾向機頭方向重刀割煤，從機頭向機尾方向返空刀拾煤、清底)割煤工藝，保證重刀割煤時截深不得低于0.6m；不過地質構造情況下采煤機滾筒必須使用塊煤截齒；采面使用破碎機的，要嚴格控制破碎粒度。

(2)原煤倉無特殊情況不準放空，各煤倉應有完善的防破碎設施，減少塊煤破碎。

(3)優(yōu)化煤流系統(tǒng)的設計，減少轉載點；無特殊情況原煤必須直接進入洗選系統(tǒng)避免落地返洗造成二次破碎。

(4)運輸系統(tǒng)中各轉載點高度大于0.5m必須使用防破碎設施，落煤點必須使用緩沖裝置。

(5)工作面過地質構造時必須制定專項管理措施，經(jīng)相關領導、部室、區(qū)隊會審后執(zhí)行。

3.1.3 強化洗選管理，多生產(chǎn)高附加值品種煤

(1)原煤必須經(jīng)過篩分、洗選后銷售，嚴禁銷售原煤。

(2)選煤廠要加強產(chǎn)品質量檢測與及時調整生產(chǎn)工藝指標，根據(jù)銷售合同嚴格控制產(chǎn)品質量指標，確保產(chǎn)品均質穩(wěn)定。凡出現(xiàn)商品煤質量不符合用戶需求的情況，必須立即組織分析查找原因，并研究制定有效措施，杜絕類似情況再次發(fā)生。

(3)加強設備檢修維護，減少原煤返洗量；煤質管理部門定期組織對篩分系統(tǒng)設備運行情況的檢查考核，要備足相關備品備件，風選機、振動篩、運輸機等出現(xiàn)損壞時在當天處理完畢，保證正常運轉；若當天不能處理的，匯報礦煤質管理中心、機電部。

(4)未經(jīng)礦領導同意，不得隨意調整各產(chǎn)品粒度下限。鼓勵降低混粒煤產(chǎn)品下限，混粒煤下限不得超過6mm。

(5)煤質部對負責洗選工作的單位從洗選數(shù)量、質量、設備維護等幾方面進行月度考核。

3.1.4 加強煤場管理

(1)煤場杜絕不同品種塊煤混存現(xiàn)象，必須有明顯的分界線。

(2)加強塊煤的存儲和銷售管理，盡量減少塊煤庫存量和庫存時間，避免因風化、污染、短盤導致產(chǎn)品質量不合格，造成經(jīng)濟損失，有塊煤倉的單位塊煤不得落地。

4 結語

總的來說，在對當前轎子山煤礦塊煤率的提高過程中，是需要從整個過程來進行分析與研究，其中首先是需要根據(jù)區(qū)域來制定出科學合理化的實施方案，并且在具體的實施過程中是需要遵循相關規(guī)則，從而來進一步的提高轎子山煤礦塊率的數(shù)值。同時，還需要建立起對應的完善管理制度，強化源頭管理，提高毛煤塊煤率，強化洗選管理，多生產(chǎn)高附加值品種煤，加強煤場管理，從而來進一步的提升轎子山可以滿足安順地區(qū)出現(xiàn)的電煤供應持續(xù)緊張，安順地區(qū)粒煤需求旺盛，末煤客戶對粒度的一系列的要求，最終促進轎子山煤礦企業(yè)經(jīng)濟的快速發(fā)展。