CN101905189B - 一种实现原煤井下分选的方法 - Google Patents

Abstract

一种实现原煤井下分选的方法。具体实施方法是：a、制定井下选煤工艺；b、设备选型；c、硐室支护；d、设备布置；e、矸石回填；f、自动化系统设置；g、线缆布置；h、安全系统。本发明既可以减少地面占地，又能将原煤中的矸石升井之前排出，将选出的矸石直接用于井下喷浆和采空区回填材料，将会产生巨大的经济效益和社会效益；井下开采造成了严重的地面采动破坏，矸石在井下分选后直接回填采空区，可大大减少开采对地面的影响，降低环境污染；建筑工程费用在选煤厂投资构成中约占40％，在井下硐室中建设选煤厂可大大降低这部分投资。

Description

一种实现原煤井下分选的方法

技术领域

本发明涉及一种原煤分选方法，具体地说是一种实现原煤井下分选的方法。 

背景技术

随着矿井大型化和采煤机械化程度的不断提高，尤其是放顶煤开采技术的广泛应用，导致工作面断层或煤层顶、底板及夹矸大量混入煤流线中，从而造成了毛煤中可见矸石量增加。而在采煤作业中，毛煤在井下一般不做处理，而是直接进入井底煤仓，由提升系统提升上井后再进行排矸作业，而排出的矸石还需设专门的堆放场地。显然，井下煤流系统中矸石运输属于矿井的无效运输，这部分无效运输量会大大降低矿井的实际产能。基于我国煤炭资源的特点，过去采用传统的地面建设选煤厂的方式，造成以下问题： 

(1)由于原煤从井下运输至地面后才进行洗选加工，造成矸石运输能耗浪费，而且选后矸石在堆放时易产生自燃，不仅占用大量的土地，而且严重污染生态环境； 

(2)选煤厂生产中造成的粉尘，是煤矿重点污染源之一，尤其是选煤厂的原煤储装运系统，造成空气中可吸入颗粒含量超标； 

(3)选煤厂生产造成的噪音污染也不容忽视，选煤厂主厂房噪音一般不低于80db，原煤准备车间大于100db，不仅严重影响工人的身心健康，对厂外环境也产生较大影响； 

(4)选煤厂产生的污水是多年治理的老大难问题，虽然在“洗水闭路循环”方面取得了明显的进步，但外排煤泥水造成土壤污染和水污染的情况时有发生。 

发明内容

本发明是针对现有技术中存在的诸多不足，提供一种实现原煤井下分选的方法，这种方法是将选煤厂整体建设在井下硐室中，只将精煤产品升井，实现采煤、选煤、矸石回填一体化。 

实现上述目的采用的技术方案是：一种实现原煤井下分选的方法，原煤分选包括原煤预先筛分工艺、产品洗选工艺、产品脱水工艺和煤泥水处理工艺，其特征在于，将原煤分选各阶段工艺的设备均设置在井下，它的具体实施方法是： 

a、制定井下选煤工艺：根据所选井下硐室宽度窄、高度低、长度长的特点，根据对煤质的差异和产品煤质量要求，选择适合所选硐室的原煤分选工艺，将各阶段工艺的设备设置在选定的符合条件的硐室内； 

b、设备选型：根据硐室的特点为原煤分选各阶段工艺选定具体设备，在符合选煤设备选型原则的条件下，选择组合式、易移动、自动化程度高的设备； 

c、硐室支护：具体根据硐室附近的煤岩层的地应力、煤岩体强度和结构选 取支护参数，硐室的支护方式采用锚杆、锚索强力支护系统，且各硐室间存在高度差； 

d、设备布置：原煤分选各阶段工艺的设备均水平布置，且将有高度差要求的设备设置在不同高度的硐室内； 

e、矸石回填：将洗选工艺过程选出的矸石通过设备直接回填到采空区，不同采空区需要不同粒度的矸石填充：煤柱巷采区用粗细混合的矸石填充；综放工作面隅角区用细矸管道填充；采空区垮裂带用细矸钻孔充填； 

f、自动化系统设置：主控制室设置在地面，集中控制室设置在主洗车间；井下生产现场设置控制室，该控制室内设置防爆工控机和显示器；筛分工艺车间和主洗车间采用两套独立的PLC系统分别控制； 

g、线缆布置：线缆布置采用以光缆为骨干，无线网络为延伸，在井下设立多个基站，通过无线局域网络覆盖井下硐室，在井下建立局域网； 

h、安全系统： 

①采用硐室全负压通风与局部通风引风流系统相结合的通风方式，且各部分独立回风； 

②采用局部引风流管、导风帘和脉冲压风的稀释法以及加大硐室风量，消除硐室独头和高冒处局部的积存瓦斯； 

③井下局部通风设备和电气设备装有风、电闭锁装置； 

④井下选煤厂区域内采取综合防尘措施。 

与现有技术相比，本发明既可以减少地面占地，又能将原煤中的矸石升井之前排出，将选出的矸石直接用于井下喷浆和采空区回填材料，将会产生巨大的经济效益和社会效益；井下开采造成了严重的地面采动破坏，矸石在井下分选后直接回填采空区，可大大减少开采对地面的影响，降低环境污染；建筑工程费用在选煤厂投资构成中约占40％，在井下硐室中建设选煤厂可大大降低这部分投资。 

附图说明

图1为井下选煤厂的设备布置平面图。 

图2为矸石充填技术路线图。 

图中：浮选精煤压滤机1，精煤磁选尾矿振动弧形筛2，精煤脱介筛3，三产品旋流器4，中矸联合脱介筛5，中矸尾矿高频筛6，浮选尾矿压滤机7，浮选机8，煤泥脱水高频筛9，脱泥筛10，混料桶11，煤泥水桶12，通风管道13，斜管浓缩机14，浮选尾矿压滤机入料搅拌桶15，循环水池16，磁尾分级旋流器溢流桶17，检修通道18。 

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。 

本实施例中，原煤分选工艺包括入选原煤预先筛分工艺、产品洗选工艺、 产品脱水工艺和煤泥水处理工艺，将原煤分选各阶段工艺的设备均设置在井下，将采煤、选煤、回填联合起来，实现采选填一体化，其整体过程为：将采出的原煤经皮带输送机送入储煤硐室，再从储煤硐室用皮带输送到选煤硐室进行洗选，选出的精煤产品由原来的原煤提升皮带升井后存入地面产品仓；洗选出的矸石回填到采空区。而整个选煤工艺亦在井下完成，具体的实施方法是： 

a、制定井下选煤工艺：根据所选井下硐室地理条件的特点，即硐室的宽度窄、高度低、长度长的特点，根据对煤质的差异和产品煤质量要求，选择适合所选硐室的原煤分选工艺，将原煤分选各阶段工艺的所用设备设置在选定的符合条件的硐室内，即根据每个硐室的特点不同，利用各硐室自身的特点，在原煤分选的某个工艺环节中，选定适合的设备设置在该硐室内。 

b、设备选型：根据硐室的宽度窄、高度低、长度长的地理特点为原煤分选各阶段工艺选定具体设备，在满足工艺处理量要求及遵循地面选煤厂选型原则的条件下，选择系统简单、体积小、易移动、自动化程度高的设备。为了减小体积，一般采用的设备为组合式设备。例如：1、分选工艺中采用有压入料三产品重介旋流器，既有利于配合脱泥分选工艺，又可以满足井下硐室的高度要求。与无压旋流器相比，有压重介旋流器还具有分选精度高，处理能力大，分选下限低等优点。2、分选工艺中，可用机械式动筛跳汰机代替底面的液压式动筛跳汰机，可以省去复杂的液压系统，简化系统。3、对煤泥水的处理采用高效斜管浓缩机，既降低了浓缩机的高度又使沉降浓缩效果更好。这样，既能符合行业规定，还能适应井下选煤厂的特殊环境。 

c、硐室支护：井下选煤厂硐室断面大，各硐室间间距小、数量多，变形控制要求高且硐室能承受一定的振动，稳定性要求高，所处地质条件复杂。硐室的主要支护方式采用高预应力锚杆、锚索强力支护系统组合支护，并且采用钢带实现锚杆预应力的有效扩散，显著提高对锚杆之间围岩的支护作用。具体根据硐室附近的煤岩层的地应力、煤岩体强度和结构选取支护参数。锚杆、锚索直径越大、强度越高、长度越大，施加的预应力应越高。选用新型的煤矿专用锚杆、锚索，实现大直径、大吨位及高延伸率，适合煤矿井下特有的条件。例如某在建矿井的井下选煤厂硐室锚杆选用最新研制HRB600锚杆，锚索材料采用φ22-1×19-8300高强锚索，并在孔内注浆。由于井下含煤地层及围岩结构的不同，支护完毕的硐室间存在自然的高度差。 

d、设备布置：由于硐室的宽度窄、高度低、长度长的特点，工艺布置放弃采用地面选煤厂的纵向分层布置方式，且将有高度差要求的设备设置在不同高度的硐室内，可以利用硐室的高低以及硐室的长度引起的落差来实现设备中物料的自流，这样就可以克服井下硐室对设备布置的困扰。 

附图1为井下选煤厂设备布置平面图。其中：三产品旋流器4设置在地理位置最高平面的硐室内；浮选精煤压滤机1，精煤磁选尾矿振动弧形筛2，精煤 脱介筛3，中矸联合脱介筛5，中矸尾矿高频筛6，浮选尾矿压滤机7，浮选机8，煤泥脱水高频筛9，脱泥筛10水平设置在第二高度的同一水平面的硐室内；混料桶11，煤泥水桶12，斜管浓缩机14，浮选尾矿压滤机入料搅拌桶15，磁尾分级旋流器溢流桶17，循环水池16水平设置在最低的水平面的硐室内。而通风管道13和检修通道18设置在设备周围。 

e、矸石回填：将洗选工艺过程选出的矸石通过设备直接回填到采空区，不同采空区需要不同粒度的矸石填充：煤柱巷采区用粗细混合的矸石填充；综放工作面隅角区用细矸管道填充；采空区垮裂带用细矸钻孔充填。也可以利用回填的矸石代替传统技术中不能回收的煤柱，根据需要，还可以对矸石进行破碎后再回填。例如：某一典型井下选煤厂洗选矸石占洗选煤量的26.4％，其中0-0.5mm浮选尾煤占总矸石量的35％；0.5-50mm粒径占65％。拟采用两种充填方法综合应用的方法进行矸石处理。首先将0.5-50mm矸石分选为0.5-10mm和10-50mm两种，0.5-10mm粒径矸石和20％的0-0.5mm浮选尾煤实施采空区垮裂带细矸钻孔充填，10-50mm矸石和80％的0-0.5mm浮选尾煤进行煤矸置换区粗细矸混合充填，具体的充填处理技术路线见附图2。 

f、自动化系统设置：主控制室设置在地面，集中控制室设置在主洗车间；井下生产现场设置控制室，该控制室内设置防爆工控机和显示器，方便现场人员对设备运行情况进行监视控制；筛分工艺车间和主洗车间采用两套独立的PLC系统分别控制。另外，控制室内设置DLP大屏以及电视墙，监视井下工业电视信号。 

g、线缆布置：在煤矿井下不方便布线或者基站的移动性较强的地方，都采用Mesh的组网方式，即线缆布置采用以光缆为骨干，无线网络为延伸，在井下设立多个基站，通过无线局域网络覆盖井下硐室，在井下建立有线或无线混合型的局域网，这样，井下选煤厂不需大量工人在现场，通过井上对井下的调度和控制，实现自动化生产，提高效率，减少劳动力，减少安全隐患。 

h、安全系统： 

①采用硐室全负压通风与局部通风引风流系统相结合的通风方式，且各部分独立回风，保持硐室内的通风还能有效防止瓦斯爆炸等安全隐患。 

②瓦斯的防治包括瓦斯积聚防治和瓦斯爆炸防治：防治瓦斯积聚的重点是硐室独头和高冒处局部积存瓦斯，可以采用局部引风流管、导风帘和脉冲压风等稀释法及适当加大硐室风量，解决硐室独头和高冒处局部积存瓦斯。另外就是稳定通风系统加强瓦斯含量检测。 

③瓦斯防爆的防治：加强井下选煤厂通风，严格执行瓦斯检查制度，特别是在硐室过构造时更应加强监测，防止瓦斯超限。井下局部通风设备和电气设备都必须装有风、电闭锁装置，加强机电设备的检查和维修，保持良好的防爆性能，严防电器失爆。井下爆破器材的使用及操作工艺必须遵守《煤矿安全规程》 的有关规定。 

防火：在区域内若干地点设置干四氯化碳灭火器和防火砂箱。井下选煤厂区域的煤层硐室必须喷浆防火处理，硐室支护采用砌碹。设备的严格按照《煤矿安全规程》的有关规定，选用ST型(阻燃型)钢绳芯胶带输送机，担负原煤的运输任务。井下选煤厂区域内必须安装可以检测火灾的报警传感器。 

④防尘：井下选煤厂区域内设计采取综合防尘措施：对可能产尘地点选择适当的局部除尘系统、风流净化、机械捕尘、个体防护等综合防尘措施；对装载点、卸载点、煤流运输、储存等产生粉尘地点，采用喷雾洒水、控制风速、清扫冲洗、水幕隔爆等综合防尘措施。在各含尘量较大的进风巷中设置水幕，降低粉尘浓度，避免进风流污染。 

防水：井下选煤厂周边安全煤岩柱留设设计参照《建筑物、水体、铁路及主要井巷煤柱留设与压煤开采规程》。必须在井下选煤厂设计畅通的排水水沟，一直到水泵房。 

这种将洗选厂建在井下，将采选、洗选和回填统一在井下实现作业的方法，也适用于其他矿物。 

Claims (1)

1.一种实现原煤井下分选的方法，原煤分选包括原煤预先筛分工艺、产品洗选工艺、产品脱水工艺和煤泥水处理工艺，其特征在于，将原煤分选各阶段工艺的设备均设置在井下，它的具体实施方法是：

a、制定井下选煤工艺：根据所选井下硐室宽度窄、高度低、长度长的地理特点，根据对煤质的差异和产品煤质量要求，选择适合所选硐室的原煤分选工艺，将各阶段工艺的设备设置在选定的符合条件的硐室内；

b、设备选型：根据硐室的地理特点为原煤分选各阶段工艺选定具体设备，在符合选煤设备选型原则的条件下，选择体积小、易移动、自动化程度高的设备；

c、硐室支护：根据硐室附近的煤岩层的地应力、煤岩体强度和结构选取支护参数，硐室的支护方式采用锚杆、锚索强力支护系统，且各硐室间存在高度差；

d、设备布置：原煤分选各阶段工艺的设备均水平布置，且将有高度差要求的设备设置在不同高度的硐室内；

e、矸石回填：将洗选工艺过程选出的矸石通过设备直接回填到采空区，不同采空区需要不同粒度的矸石填充：煤柱巷采区用粗细混合的矸石填充；综放工作面隅角区用细矸管道填充；采空区垮裂带用细矸钻孔充填；

f、自动化系统设置：主控制室设置在地面，集中控制室设置在主洗车间；井下生产现场设置控制室，该控制室内设置防爆工控机和显示器；筛分工艺车间和主洗车间采用两套独立的PLC系统分别控制；

g、线缆布置：线缆布置采用以光缆为骨干，无线网络为延伸，在井下设立多个基站，通过无线局域网络覆盖井下硐室，在井下建立局域网；

h、安全系统：

①采用硐室全负压通风与局部通风引风流系统相结合的通风方式，且各部分独立回风；

②采用局部引风流管、导风帘和脉冲压风的稀释法以及加大硐室风量，消除硐室独头和高冒处局部的积存瓦斯；

③井下局部通风设备和电气设备装有风、电闭锁装置；

④井下选煤厂区域内采取综合防尘措施。

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