陳四樓煤礦南五采區煤矸分流裝置設計與應用

摘 要：針對原南五采區一部強力皮帶煤矸分流裝置在運用過程中出現的問題，重新對該煤矸分流裝置進行研究和設計。根據南五采區開拓隊的出矸量計算和火成巖的分布特點，提出可行性設計方案。介紹了該裝置的運轉方法，并闡述了該裝置在實際運轉的效果和取得的經濟效益。

關鍵詞：煤矸分流；分矸；設計

在煤炭生產運輸過程中，影響煤炭質量的因素較多，比如采區巖巷掘進出矸、煤巷斷層巖石、火成巖以及進入煤流的鐵器等，其中鐵器可以通過除鐵器吸走，而混入煤流中的大量矸石給洗煤工作帶來困難。陳四樓煤礦屬于97年投產礦井，隨著生產年限的增長，煤礦井下開采深度逐步加深，地質構造也隨之逐漸變差，煤炭質量差，導致了運輸成本的增加。而南五采區的巖巷出矸和煤巷火成巖數量眾多導致的煤質問題成為該采區的首要問題。大量巖石渣塊經皮帶運出，不僅污染煤流，還給煤質管理帶來很大麻煩。為了避免矸石污染煤流，保證煤流的純潔度，我礦工程技術人員在煤矸進入煤倉之前的分流工作中增加新煤矸分流裝置，將采區的矸石和煤炭分離出來。

1 存在問題

1.1 舊煤矸分流裝置使用一塊斜向安裝在強力皮帶上方的厚橡膠刮板來刮掉強力皮帶上的矸石，當厚橡膠刮板與強力皮帶接觸后，橡膠刮板會對強力皮帶造成破壞性損傷，極大程度上影響了強力皮帶的使用周期，增加了煤礦的生產成本。

1.2 原煤矸分流裝置把矸石從皮帶上刮掉，然后用刮板輸送機把矸石運送至礦車內，若礦車不能及時跟進，會導致矸石堆積在刮板輸送機上，強力皮帶也被迫停止運轉，強力皮帶停止后無法滿足區隊正常出矸要求，影響了主煤流的正常運行，造成整個南五采區無法出矸。

1.3 原煤矸分流使用刮板輸送機運輸矸石，一人操作刮板機，一人在落矸點清理撒下的矸石，兩人必須同時進行分矸工作，不僅增加了分矸工人的勞動強度，還造成了相應人力成本的增加。此外，因刮板輸送機運輸矸石時也使用刮板刮運矸石，導致刮板輸送機的刮板和鏈條磨損非常嚴重，增加配件費用，加大運輸成本。

1.4 在使用刮板輸送機運輸矸石過程中，刮板鏈條很容易出現卡矸、跳矸等現象，這種不安全因素嚴重威脅著現場人員的人身安全。

1.5 我礦南五采區地質情況惡劣，掘進巷道面經常出現大片火成巖，而開拓隊也使用皮帶機出矸，導致原煤矸分流裝置遠遠不能滿足現階段南五采區煤矸分流的需要，重新設計新的煤矸分流裝置來滿足南五采區不斷增長的分矸工作成為亟需解決的難題。

2 設計方案

針對南五采區原煤矸分流裝置在運轉過程中出現的問題，根據該采區特殊的地質狀況，南五采區的火成巖分布相對集中和開拓隊出矸時間相對固定等特點，我礦專業技術人員結合實際，制定一套新的煤矸分流裝置來適應南五采區的惡劣地質條件。

新煤矸分流裝置包括：QBZ-80起動器、機尾小車、液壓推桿油缸、電機、皮帶機等，矸石倉的位置在皮帶機頭方向30米處。新煤矸分流裝置拋棄了原煤矸分流方法，通過轉載皮帶將強力皮帶上的矸石運送至矸石倉內，期間只使用皮帶進行運輸，避免了矸石與機械的硬性摩擦。

轉載皮帶設計：現階段南五采區只有開拓五隊使用皮帶機出矸，一班進尺1.6米巷道，1.6米巷道矸石量為25方，使用4個小時出完，平均每小時出6.25方。新煤矸分流裝置鋪設長20米寬800mm的皮帶機，采用37kw電動滾筒作為驅動，有效保證了南五采區500噸/小時的運輸能力。該轉載皮帶通過安裝在機尾液壓油缸的伸縮來延伸電滾筒皮帶機與強力皮帶機搭接。當集中出矸石時，使用液壓油缸將電滾筒皮帶機尾小車延伸至強力皮帶落煤點處，矸石落在電滾筒皮帶機上，再經電滾筒皮帶機運至矸石倉內，當集中出煤時，油缸收縮將電滾筒機尾小車收回，主煤流裝置又可保持正常運轉，此煤矸分流裝置與主煤流裝置分開運作，互不影響。既提高了煤矸分流的效率，又保護強力皮帶使之免于受到傷害。

3 技術特點

3.1 采用帶式轉載裝置，不影響主煤流運行。

3.2 新煤矸分流避免矸石與強力皮帶接觸，可有效保護皮帶不被刮傷。

3.3 采用動態分流，解決了矸石堆積影響出矸的問題。

4 經濟效益

原煤矸分流裝置使用刮板刮掉皮帶上的矸石，造成強力皮帶表面損傷。更換前，南五一部強力皮帶長790米，單價為1千元/米，總價79萬元，預計更換周期為3年，平均每月損耗2.19萬元。更換煤矸分流裝置后，新裝置不再對強力皮帶造成傷害，其使用年限可延長至5年，初步估計可節約損耗費21.13萬元。

4.1 由于矸石倉具有存儲矸石的功能，因而新的煤矸分流裝置可以連續運轉來進行分矸工作，從根本上杜絕了堆矸現象的發生，同時減少處理堆矸事故的時間，節約時間成本，提高了礦井的生產效率。

4.2 新煤矸分流裝置的應用，節省了工人的勞動力。原煤矸分流需要兩名工作人員在分矸處同時進行清矸工作，出矸量較大時，則需要三人同時清矸。采用新煤矸分流裝置后，只需一人操作電滾筒皮帶機開關便可獨立完成分矸工作。此設備減少了人力投資，有效降低人員傷亡率，確保了清矸人員的人身安全。

4.3 新運用的煤矸分流裝置較原煤矸分流裝置不僅提高了分矸效率，而且新設計的煤矸分流裝置各項參數均超出現分矸量標準，為以后南五采區的持續開拓掘進巷道打好基礎。

4.4 經過5個月以來的連續運轉，新煤矸分流裝置運行穩定，性能可靠，有效確保了南五采區的煤炭運輸質量。連續運行以來，平均每月多生產原煤2400噸，創造綜合效益120萬元，產生了巨大的經濟效益。

5 結束語

新煤矸分流裝置在連續運轉5個月的時間內，運轉效果完全符合設計要求。既保證了未來南五復雜地質條件的分矸需要，又確保在不損傷皮帶的前提下進行皮帶分矸工作。新煤矸分流裝置應用后，南五采區強力皮帶再未發生因堆矸而影響生產進度的事件。此外，新采用的煤矸分流裝置對本礦其他采區的煤矸分流提供了值得借鑒的參考方案。

參考文獻

[1]王冠宇.大傾角煤矸分流系統設計及應用[J].礦山機械，2009（18）.

[2]徐星華.車集煤礦煤矸分流與獨立通風系統設計[C].創新發展-河南省第五屆學術年會論文選集，2010（3）.

[3]杜貽晶、封娜.普掘巷道連續排矸技術的研究與應用[J].價值工程，2011（18）.

作者簡介：王叢金（1988-），男，河南夏邑人，助理工程師，2010年畢業于河南理工大學，現在機電科從事機電設備設計工作。