風能煤矸分離器的探索及應用

劉國棟　張軍峰

摘要：風能煤矸分離器就是通過對DTⅡ-1000皮帶運輸機中間機架進行部分設計改造，安設風能分煤矸裝置，解決單條皮帶運輸機難以分離煤炭和矸石的難題，對于提高煤炭質量具有較好效果。文章對風能煤矸分離器的探索及應用進行了探討。

關鍵詞：風動煤矸分離器；皮帶運輸機；中間機架；風能分煤矸裝置；煤炭；矸石 文獻標識碼：A

中圖分類號：TD94 文章編號：1009-2374（2015）31-0046-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2015.31.022

兗礦集團南屯煤礦是1973年建成投產的煤礦，年產300萬噸，地處山東鄒城市北宿鎮。經過40多年的開采，煤炭資源趨向枯竭。為了可持續發展，南屯煤礦煤炭開采已向邊角煤和半煤巖儲量區發展。

1 -350水平運煤系統簡介

第一，南屯煤礦七采區運煤系統布置于-350水平回風巷，由三部DTⅡ-1000皮帶運輸機連續搭接組成。各工作面運煤系統由順槽皮帶運輸機運至溜煤眼，通過溜煤眼漏煤至七采區主運煤皮帶系統至井口煤倉。

第二，為提高產品質量，不影響礦井信譽，需將掘進期間出的煤矸進行分離，煤矸經回風巷主皮帶運輸系統的風能煤矸分離器分別運入煤倉和矸石倉。

2 73上26工作面情況簡介

該礦73上26工作面位于七采北部，西南部為七采西部回風巷，東部為73上21及73上24工作面采空區，北部靠近3上煤層風氧化帶，南部為73上24工作面采空區。巷道兩側均為實體煤，沿施工方向巷道左側靠近3上煤層風氧化帶，右側為待采煤層。煤層賦存穩定，結構簡單，黑色，玻璃光澤，條帶狀結構，上部夾炭質泥巖薄層，工作面北部受風氧化影響煤層變薄。煤層普氏硬度為f=2～3。煤層厚度：3.0～6.6m，平均厚度：5.8m。煤層傾角：2°～8°，平均4°。為確保在風氧化帶區域施工的安全，按懸吊理論計算錨桿參數。

2.1 錨桿長度計算

L=KH+L1+L2

式中：

L——錨桿長度，m

K——安全系數，一般取K=2

H——冒落拱高度，m

L1——錨桿錨入穩定巖層的深度，m，一般按經驗取0.5m

L2——錨桿在巷道中的外露長度，m，一般取0.1m

其中：

式中：

B——巷道開掘寬度，m，取巷道最寬荒斷面4.5m

f——頂板煤巖堅固性系數，根據地質資料取3

則：

L=2×0.75+0.5+0.1=2.1

2.2 錨桿間、排距計算

通常間排距相等，取a：

a=

式中：

a——錨桿間排距，m

Q——錨桿設計錨固力，kN/根，取150kN/根

H——冒落拱高度，m，根據上述計算，取0.58m

r——被懸吊巖石的密度，kN/m3，取23.7kN/m3

K——安全系數，一般取K=2

a==2.05

2.3 錨固長度計算

L0===2083.33

式中：

L0——錨固長度，mm

L——樹脂藥卷長度，mm，取1000mm

D——鉆孔直徑，mm，取28mm

D1——樹脂藥卷直徑，mm，取25mm

D2——錨桿直徑，mm，取22mm

通過以上計算，頂部選用Φ22×2500mm KMG500左旋無縱筋等強螺紋鋼錨桿，兩幫選用Φ20×2200mm KMG400左旋無縱筋等強螺紋鋼錨桿或選用Φ20×2200mm MSGLD-335等強螺紋鋼錨桿。頂錨固劑選用CK25100型，1支/孔；幫錨固劑選用CK2880型，1支/孔。

3 改裝風能煤矸分離器原因

該礦經40多年開采后，不規則邊角煤和各采區保護煤柱成為不能輕易丟掉的回收資源，而為提高邊角煤回收率，確保產量最大化，技術部門設計工作面時，盡可能將掘進順槽設計在風氧化帶附近，施工隊伍進場后，多數綜掘區隊面臨半煤巖巷道施工的局面，造成煤質摻矸過多，煤炭質量下滑，熱值降低，引起客戶投訴。

4 工作原理及創新點

該裝置根據DTⅡ-1000皮帶運輸機清煤器的清煤原理，在皮帶運輸機上皮帶底下安裝多個直托輥，皮帶運輸機上面安設風缸控制的煤矸分離器隔板。該卸料隔板采用20～45mm厚度牛筋板，加工成全斷面1.7m，安裝角度為55°～60°。當皮帶運輸機運行時，靠有傾斜角度的卸料隔板，強制利用卸料隔板把物料刮到皮帶運輸機的一側，起到矸石分離的作用。

該卸料裝置采用風缸控制，固定出煤出矸時間，實現了控制半機械化。

DTⅡ-1000皮帶運輸機上皮帶內的2個一組槽形托輥改造成直托輥并加密。在上膠帶上加工制作卸料板裝置，該卸料板裝置為可拆卸式并加裝牛筋皮子。該卸料裝置安裝風閥、風缸，采用風能帶動風缸動作；需要分煤時，將風動風缸拉動皮帶機分煤器，實現了煤矸

分流。

5 方法步驟

第一，加工卸料板，將牛筋清煤皮固定在隔離板上。該卸料裝置安裝有風缸，利用風缸拉動。需要煤矸分離時，利用風能將風動風缸拉動皮帶機分離器，實現了控制半機械化，能夠隨時改變風動煤矸分離器的起落，起到改變煤矸的運輸方向。此方法簡單易行，易于操作。

第二，在距煤矸分離點部位8m長度范圍內，將原皮帶機的三組上托輥更換為直托輥（改為直托輥后，卸料板與膠帶緊貼，刮矸效果較好），安裝到改造的框架上，間隔0.6m，共安裝10組，確保上膠帶達到一個平面運輸的要求，以便于與風動煤矸分離器卸料板接觸平直，更全面地分離煤矸。endprint

第三，在風能分離器底部、底膠帶上方安裝防止來回煤的擋煤板，長度超過風動分離器兩端不低于1m。這樣有效防止風動分離器刮掉的煤矸掉入底膠帶上拉回煤，減少皮帶運輸機機尾煤矸清掃的工作量。

第四，連接好風閥控制管路，利用風缸控制分離器卸料靴的抬起和落下，控制煤和矸石的運輸路線，達到煤矸分離的效果。實現半自動化控制，人工操作簡單

易行。

第五，安裝風能煤矸分離器后，當掘進迎頭出煤時皮帶機正常運轉，當出矸時，將該風動煤矸分離器卸隔板落下，這樣矸石會順利通過分離器，灌入矸石倉，實現了矸石不灌入溜煤眼的目的，起到了煤矸分離的

效果。

第六，安裝上DTⅡ-1000皮帶運輸機風動煤矸分離器后，解決了由于掘進期間的矸石太多而影響煤質的

難題。

6 實施安裝

第一，清理巷道底板，平整安裝分離器前后15m范圍內的浮煤和雜物，以便安裝分離器時巷道平整。

第二，打設起吊錨桿。起吊錨桿均采用Ф22mm×1500mm的KMG400螺紋鋼錨桿，起吊錨桿根據現場實際情況由專人布置。

第三，確定安裝位置，將基準線在安裝分離器的巷道頂底板明顯位置上標識清楚。

第四，根據設計，安裝改造成可以安裝直托輥的皮帶兩側邊梁。

第五，采用5噸手拉葫蘆共同將整個分離器整體吊高直安裝位置，利用頂板上方打設的錨桿將整個機身吊掛平直，各連接件的螺栓應擰緊，確保整個分離器的穩定性。然后將風缸固定，接好風源。

第六，安裝完皮帶機分離器后，鋪放上、下膠帶，合茬膠帶。

第七，開動皮帶機頭部張緊絞車，調節膠帶張力至適宜程度，即可開空車試運轉調整。

第八，安裝過程中，設計人員在現場指揮，班長負責班組成員在安裝設備時的安全，形成統一指揮機制，確保皮帶機分離器的安裝、固定、調試階段的安全。

該風能煤矸分離器試用后，實現了操作半機械化，減少了員工體力消耗，切實提高了煤質，取得了較好的實用效果。

參考文獻

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作者簡介：劉國棟（1975-），男，山東濰坊人，兗礦集團南屯煤礦綜掘一區政工師，助理工程師，研究方向：工程管理。

（責任編輯：陳 倩）endprint