CN107755283A - 煤矿井下干选排矸装置及工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种煤矿井下干选排矸装置及工艺，其特征在于：包括：用于运输矿井毛煤的矿井毛煤胶带运输机；用于对矿井毛煤进行分级筛选的分级筛分机；分级筛分机包括末煤出料口和块原煤出料口；用于运输块原煤的筛上块煤胶带运输机；筛上块煤胶带运输机位于块原煤出料口处；用于将块煤进行精选的智能干选系统；智能干选系统位于筛上块煤胶带运输机的卸料端；智能干选系统包括精煤出口和矸石出口；位于精煤出口处的选后精煤运输系统；位于矸石出口处的井下矸石运输系统；位于末煤出料口处的筛下末煤胶带运输机。该发明改变目前井下毛煤不作处理或现有井下动筛、浅槽等工艺排矸效果差的技术现状，有效减少井下矸石的无效运输，为矿井提高实际产能。
Description
技术领域
本发明涉及矿物干法分选技术领域，特别是涉及一种煤矿井下干选排矸装置及工艺。
背景技术
煤炭是中国的主体能源，在一次能源生产和消费中，煤炭所占比例高达70％，以煤炭为主的能源结构在长期内难以改变。煤炭开采往往伴随着环境污染，国家号召发展洁净煤技术，调整煤炭产业结构，提高煤炭清洁利用率，实现煤炭工业的可持续发展。
煤炭开采过程中，井下毛煤一般不作处理，由矿井提升运输系统运至井上再进行排矸作业。随煤流运至井上的矸石属于矿井的无效运输，其占用了矿井原煤的规定产量，导致矿井的实际产能大大降低，并需进行后续处理，浪费了大量的运力、占用了矸石堆积场地的储存能力并造成环境污染。若能减少矸石的无效运输则能够有效增加矿井的实际产能，大大降低原煤灰分，提高原煤质量，因此发展推进井下排矸意义重大。
井下排矸将传统的地面原煤准备环节转移至井下，在井下实现对原煤的分级、排矸。但目前井下排矸存在着一定的技术障碍，一方面用于井下的煤矿设备需进行煤矿安全认证，对设备安全性要求更高；另一方面，井下空间狭窄、环境复杂，要求设备结构紧凑、工艺简单可靠。目前，部分矿井设置了井下人工手选，手选作为最传统的排矸方式一直存在工作环境差，工人劳动强度大的问题，而且人工操作不能保证拣出率；少数较先进的煤矿采用浅槽、动筛等分选工艺进行井下排矸，但存在以下问题：
①浅槽、动筛系统庞大冗杂，设备台数多、占用体积大，难以与井下狭窄的空间匹配。
②浅槽、动筛系统需耗用水、介，在井下后续煤泥水的浓缩压滤环节处理相对困难。
③浅槽、动筛系统布置复杂，难以适应井下开采面的不断移动。
鉴于以上原因，现有的井下浅槽及动筛排矸系统基本处于长期弃用状态，由此可见现有的井下机械排矸系统难以实现其预期的应用效果，推广十分困难。
发明内容
本发明要解决的技术问题是：提供一种煤矿井下干选排矸装置及工艺；该煤矿井下干选排矸装置及工艺可以在井下实现对井下毛煤的分级并对设定粒级以上的块煤进行智能化机械排矸，改变目前井下毛煤不作处理或现有井下动筛、浅槽等工艺排矸效果差的技术现状，有效减少井下矸石的无效运输，为矿井提高实际产能。
本发明为解决公知技术中存在的技术问题所采取的技术方案是：
一种煤矿井下干选排矸装置，沿着生产线依次包括：
用于运输矿井毛煤的矿井毛煤胶带运输机(1)；
用于对矿井毛煤进行分级筛选的分级筛分机(2)；所述分级筛分机(2)包括末煤出料口和块原煤出料口；
用于运输块原煤的筛上块煤胶带运输机(6)；所述筛上块煤胶带运输机(6)位于块原煤出料口处；
用于将块煤进行精选的智能干选系统(7)；所述智能干选系统(7)位于筛上块煤胶带运输机(6)的卸料端；所述智能干选系统(7)包括精煤出口和矸石出口；
位于精煤出口处的选后精煤运输系统(9)；
位于矸石出口处的井下矸石运输系统(8)；
位于末煤出料口处的筛下末煤胶带运输机(4)。
作为优选，本发明还采用了如下的技术方案：
进一步：所述智能干选系统(7)包括：
实现物料的单层平铺，并使物料间存在一定间距的布料装置；
基于射线、光谱和图像分析进而识别出煤与矸石的识别装置；
将识别的煤或矸石推离其原运动轨迹，进而实现煤矸分离的执行装置。
更进一步：所述煤矿井下干选排矸装置还包括防爆装置、隔爆装置和防静电装置。
一种煤矿井下干选排矸装置的工艺，至少包括如下步骤：
步骤101、准备矿井毛煤，具体为：
从井下掘进面开采的毛煤通过矿井毛煤胶带运输机(1)转运，经除杂装置除杂后通过溜槽给入分级筛分机(2)，在分级筛分机(2)上设置粒度级，分级筛分机(2)按照预设的粒度级分级：小于预设粒度级的末煤通过溜槽或筛下末煤胶带运输机(4)给入井下煤仓进行储运；大于预设粒度级的块煤则通过筛上块煤胶带运输机(6)给智能干选系统(7)，进而执行步骤102；
步骤102、智能块煤干选，即智能干选系统(7)将块煤分选为精煤和矸石；具体为：
首先通过布料装置实现物料的单层平铺，随后识别装置通过射线技术和图像技术对布料装置上的煤与矸石进行区分，并将煤与矸石的位置信息输出给执行装置，最后执行装置将精煤或矸石推离其原始运动轨迹，实现精煤与矸石的分离；
步骤103、精煤储运和矸石回填；
精煤储运具体为：精煤通过溜槽给入对应的块精煤运输系统或落入井下煤仓进行储运，最终通过矿井提升系统提升至地面进行洗选或销售；
矸石回填具体为：即将排出矸石进行井下回填，智能干选系统(7)分选出的矸石通过溜槽给入矸石胶带运输机或矿用窄轨车辆运至废弃巷道或采空区，经充填机抛射充填。
本发明具有的优点和积极效果是：
通过采用上述技术方案，弥补了目前煤矿井下毛煤不作处理或现有井下动筛、浅槽等工艺排矸效果差的不足，可将矿井毛煤中大量矸石预先排出，以某矿井毛煤中+50mm含量为40％，其中矸石量40％；-50mm含量为60％，其中矸石量30％为例计算，毛煤中矸石总量为40％×40％+60％×30％＝34％，采用所述系统对+50mm物料排矸后，剩余物料中矸石含量仅为60％×30％＝18％左右，即通过井下排矸可将毛煤中一半左右的矸石在井下预先排出，减少了大量矸石的无效运输、出井，由此本发明可带来非常明显的经济、环保、社会效益：
1.减少了矸石的无效运输，提升矿井的实际产能，以一座300万吨/年提升能力的矿井为例，每年可在井下排出约300×40％×40％＝48万吨矸石，可为矿井带来非常显著的经济效益。
2.矸石提前排出大大降低了原煤灰分，提高了原煤质量。
矸石用于井下采空区回填，矸石废弃物得到了合理利用，还能有效防治地面塌陷，同时节省了地面的矸石堆积场地，避免了环境污染，由此带来良好的环保、社会效益。
附图说明
图1是本发明优选实施例的工艺流程图；
图2是本发明优选实施例的结构图；
其中：1、矿井毛煤胶带运输机；2、分级筛分机；3、筛前溜槽；4、筛下末煤胶带运输机；5、井下煤仓；6、筛上块煤胶带运输机；7、智能干选系统；8、井下矸石运输系统；9、选后精煤运输系统。
具体实施方式
为能进一步了解本发明的发明内容、特点及功效，兹例举以下实施例，并配合附图详细说明如下：
请参阅图1至图2，一种煤矿井下干选排矸装置，该煤矿井下干选排矸装置应用于井下巷道中，沿着生产线依次包括：
用于运输矿井毛煤的矿井毛煤胶带运输机1；
用于对矿井毛煤进行分级筛选的分级筛分机2；所述分级筛分机2包括末煤出料口和块原煤出料口；
用于运输块原煤的筛上块煤胶带运输机6；所述筛上块煤胶带运输机6位于块原煤出料口处；原煤出料口通过筛前溜槽3将块煤引导至筛上块煤胶带运输机6上；
用于将块煤进行精选的智能干选系统7；所述智能干选系统7位于筛上块煤胶带运输机6的卸料端；所述智能干选系统7包括精煤出口和矸石出口；
位于精煤出口处的选后精煤运输系统9；
位于矸石出口处的井下矸石运输系统8；
位于末煤出料口处的筛下末煤胶带运输机4。
作为优选，所述智能干选系统7为本专利的核心部件，智能干选系统7是基于射线、光谱分析或图像识别煤矸石的智能自动分选技术。现有的中国专利CN205518682U中所公开的TDS智能干选机技术已非常成熟，智能干选系统7主要包括：
实现物料的单层平铺，并使物料间存在一定间距的布料装置；
基于射线、光谱和图像分析进而识别出煤与矸石的识别装置；
将识别的煤或矸石推离其原运动轨迹，进而实现煤矸分离的执行装置。
为了保证井下的安全性：所述煤矿井下干选排矸装置还包括防爆装置、隔爆装置和防静电装置。
一种煤矿井下干选排矸装置的工艺，通过矿井毛煤准备、智能块煤干选、产品储运及矸石回填这四个环节实现矿井毛煤的分级及排矸，所述工艺的步骤如下：
S1、矿井毛煤准备环节：毛煤准备是对矿井毛煤在井下除杂、分级，从井下掘进面开采的毛煤通过毛煤运输系统转运，经除杂装置除杂后通过溜槽给入毛煤分级筛分装置，按照预设的粒度级分级后，小于预设粒度级的末煤通过溜槽等给入末煤运输系统或井下煤仓等进行储运，大于预设粒度级的块煤则通过块煤运输系统或给料装置等给入智能干选系统；
S2、智能块煤干选环节：智能块煤干选是通过智能干选系统将矿井毛煤准备环节分离的块煤分选为精煤和矸石，智能干选系统主要由布料装置、识别装置、执行机构等组成，进入智能干选系统的块煤首先通过布料装置实现物料的单层平铺，随后识别装置通过射线、图像等识别原理将布料装置上的物料分辨为煤与矸石，并将煤与矸石的位置信息输出给执行装置，执行装置准确开启将煤或矸石推离其原始运动轨迹，实现煤与矸石的分离；
S3、产品储运环节：产品储运是对排矸后的精煤进行储运，智能干选系统分选出的块精煤通过溜槽给入对应的块精煤运输系统或落入井下煤仓进行储运，最终通过矿井提升系统提升至地面进行洗选或销售；
S4、矸石回填环节：矸石回填是将排出矸石进行井下回填，智能干选系统分选出的矸石通过溜槽给入矸石胶带运输机或矿用窄轨车辆等运输工具运至废弃巷道或采空区，经充填机等抛射充填。
本发明的设计思想是：通过将地面应用成熟的原煤准备及智能干选排矸工艺应用于矿井井下，解决当前井下毛煤不做处理或其他机械排矸工艺处理效果差的难题，智能干选系统排矸优势如下：
以山东一座300万吨矿井，300-50mm大块排矸，+50mm块煤量40％，块煤中矸石含量40％为例估算：从投资成本看，以浅槽系统为基数，动筛系统约为浅槽系统的70％，而智能干选系统仅为浅槽系统的50％；从运行成本来看，同样以浅槽系统为基数，动筛系统约为浅槽系统的50％，智能干选系统约为浅槽系统的40％；从分选精度上来看，行业动筛矸中带煤率在5％左右，浅槽小于1％，TDS智能干选2％左右，从矸石带煤损失来看，浅槽系统每年带煤损失0.48万吨，动筛系统每年带煤损失2.28万吨，智能干选系统每年带煤损失0.91万吨；从煤泥效应来看，按次生煤泥3％来计，动筛和浅槽系统每年产生3.6万吨煤泥，而智能干选系统不用水介，不产生次生煤泥。综上可见，智能干选机投资成本、运行成本均远低于动筛、浅槽系统，矸石带煤损失也相对较低，不产生次生煤泥，减少了煤泥处理的费用，由此可见智能干选技术用于井下效益显著，意义重大。
上述优选实施例主要包括矿井毛煤胶带运输机1、分级筛分机2、筛前溜槽3、筛下末煤胶带运输机4或井下煤仓5、筛上块煤胶带运输机6、智能干选系统7、井下矸石运输系统8、选后精煤运输系统9，具体实施步骤为：
S1、矿井毛煤开采后由毛煤胶带运输机1输送至分级筛分机2，按照50mm粒级分级后，-50mm筛下末煤落入筛下末煤胶带运输机4或井下煤仓5储运，+50mm筛上块原煤由筛前溜槽3给入筛上块煤胶带运输机6，运送至适用于本粒度级的智能干选系统7；
S2、智能干选系统7的布料装置首先实现块原煤的单层平铺，随后识别装置通过射线、图像等识别原理将布料装置上的物料分辨为煤与矸石，并将煤与矸石的位置信息输出给执行装置，执行装置准确开启将煤或矸石推离其原始运动轨迹，实现煤与矸石的分离；
S3、通过智能干选系统7分选的块精煤通过精煤胶带运输系统9转运升井；
S4、通过智能干选系统7分选的块矸石则通过矸石运输系统8转运至井下废弃巷道或采空区回填。
以上对本发明的实施例进行了详细说明，但所述内容仅为本发明的较佳实施例，不能被认为用于限定本发明的实施范围。凡依本发明申请范围所作的均等变化与改进等，均应仍归属于本发明的专利涵盖范围之内。
Claims (4)
1.一种煤矿井下干选排矸装置，其特征在于：沿着生产线依次包括：
用于运输矿井毛煤的矿井毛煤胶带运输机(1)；
用于对矿井毛煤进行分级筛选的分级筛分机(2)；所述分级筛分机(2)包括末煤出料口和块原煤出料口；
用于运输块原煤的筛上块煤胶带运输机(6)；所述筛上块煤胶带运输机(6)位于块原煤出料口处；
用于将块煤进行精选的智能干选系统(7)；所述智能干选系统(7)位于筛上块煤胶带运输机(6)的卸料端；所述智能干选系统(7)包括精煤出口和矸石出口；
位于精煤出口处的选后精煤运输系统(9)；
位于矸石出口处的井下矸石运输系统(8)；
位于末煤出料口处的筛下末煤胶带运输机(4)。
2.根据权利要求1所述的煤矿井下干选排矸装置，其特征在于：所述智能干选系统(7)包括：
实现物料的单层平铺，并使物料间存在一定间距的布料装置；
基于射线、光谱和图像分析进而识别出煤与矸石的识别装置；
将识别的煤或矸石推离其原运动轨迹，进而实现煤矸分离的执行装置。
3.根据权利要求2所述的煤矿井下干选排矸装置，其特征在于：所述煤矿井下干选排矸装置还包括防爆装置、隔爆装置和防静电装置。
4.基于权利要求2或3所述煤矿井下干选排矸装置的工艺，其特征在于：至少包括如下步骤：
步骤101、准备矿井毛煤，具体为：
从井下掘进面开采的毛煤通过矿井毛煤胶带运输机(1)转运，经除杂装置除杂后通过溜槽给入分级筛分机(2)，在分级筛分机(2)上设置粒度级，分级筛分机(2)按照预设的粒度级分级：小于预设粒度级的末煤通过溜槽或筛下末煤胶带运输机(4)给入井下煤仓进行储运；大于预设粒度级的块煤则通过筛上块煤胶带运输机(6)给智能干选系统(7)，进而执行步骤102；
步骤102、智能块煤干选，即智能干选系统(7)将块煤分选为精煤和矸石；具体为：
首先通过布料装置实现物料的单层平铺，随后识别装置通过射线技术和图像技术对布料装置上的煤与矸石进行区分，并将煤与矸石的位置信息输出给执行装置，最后执行装置将精煤或矸石推离其原始运动轨迹，实现精煤与矸石的分离；
步骤103、精煤储运和矸石回填；
精煤储运具体为：精煤通过溜槽给入对应的块精煤运输系统或落入井下煤仓进行储运，最终通过矿井提升系统提升至地面进行洗选或销售；
矸石回填具体为：即将排出矸石进行井下回填，智能干选系统(7)分选出的矸石通过溜槽给入矸石胶带运输机或矿用窄轨车辆运至废弃巷道或采空区，经充填机抛射充填。
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