煤矸分离系统在煤矿中的应用

【摘 要】本文阐述煤矸分离系统大断面的施工工艺与分离筛分离技术将原煤中的大块矸石分离出来，大块矸石经破碎后进入矸石运输系统。该技术处理能力比较大，系统比较简单，能够直接处理原煤主运输系统矸石。

【关键词】煤矸分离；大断面；台阶法

前言

在传统的煤炭开采系统中，井下开采出来的矸石与煤炭通过原煤运输系统运至地面洗选厂洗选，分选后的煤矸石堆积成山，占用土地，造成污染环境。鹤岗矿业集团以科学发展观统领全局，紧紧围绕“转方式、调结构”这条主线，以建设资源节约型、环境友好型矿区为目标，运用循环经济和低碳经济的发展思路，针对老矿井生产环节多、原煤含矸率高的生产实际，在矿井“煤矸分离”节能技术研究中探索出了一条提高矿井原煤质量、实现“绿色开采”的节能减排新思路。

1、工程概况

益新煤矿三水平是矿井现阶段主产煤水平，年产量130万吨，随之带来的是大量矸石。根据对国内外矸石分离技术的了解，结合益新煤矿的实际情况，经综合研究决定在主运输系统中建立煤矸分离系统。根据煤矸分离系统方案，对三水平井底2#煤仓上口系统进行改造，新施工638m的煤矸分离设备安装硐室和矸石仓。

2、施工工艺

由于该巷道断面大（最大断面100m2），服务年限长，正确选择它的支护方式及施工工艺，就保证了它将来的安全使用。

2.1施工工艺：由于巷道最大断面100m2，巷道高10.5米，宽10.2米。为了加快大断面岩巷快速掘进，采用正台阶法施工，台阶工作面施工法就是将掘进工作面分成3个分层（每个分层的高度为3.5m），上台阶为巷道拱形部分，下台阶为巷道直墙部分，下台阶滞后上台阶约5m，上下台阶最大限度的平行作业，一次成巷加快了巷道掘进速度。在施工不同断面硐室及巷道衔接处时，采取流线型造型，保证了风流可以正常通过，解决了不同断面硐室衔接处上隅角容易积聚瓦斯的问题，确保了硐室投入使用后的安全。

2.2支护形式：一梁三索、锚杆、挂网喷碹支护。锚梁排距为1.0m、锚索梁选择长7米32Ｕ型钢加工成拱形梁，每根梁打3根锚索。钢筋网选择规格1.0×2米，网眼规格75×75mm，使用425#水泥，水泥与沙石按1：2：2配比，水灰比0.45，混凝土标号达到200#，最终喷碹厚度为150mm。锚固剂选择聚脂树酯锚固剂，选用快速和中速两种，锚索锚固剂直径为23mm，锚杆锚固剂为25mm，当锚索或锚杆使用2个锚固药卷时，眼底用快速锚固剂，外侧使用中速锚固剂。

2.3锚索钢梁能充分发挥岩体的自身承载能力，锚索在安装时能以较大的预应力对岩体施加压力，并传递主体结构的支护应力至深部稳定岩层。在预应力的作用下，围岩产生压缩，在锚索的弹性压缩下形成载体，提高了围岩的整体性和内在抗力，加强了围岩强度和稳定程度，降低了劳动强度，锚索、锚杆重量轻，安装容易，无繁重的体力劳动，同时加快了工程进度。

3、煤矸分离的工艺原理

根据重力选矿（跳汰机、分选机、破碎机）分选原理，煤矸石经过筛分破碎（矸石入洗粒度为-50mm），利用煤（高灰煤、中煤）与矸石物理性质的差异性，将不同密度级的中煤与矸石分离。

4、煤矸分离系统解决问题

4.1将煤炭和矸石在煤矿井下分离，煤炭运输到地面，矸石不出井，通过本项目矸石粉碎、充填设备充填井下巷道或采空区，这样杜绝污染环境、大量占用土地的固体污染物煤矸石的排放，又可以减少土地沉陷对土地的破坏。

4.2可以实现矸石不出井直接充填采空区或巷道，破解“三下”（水下、道路下、建筑物下）压煤这一煤炭行业面临的共性难题。

5、经济效益对比

5.1减少了钢丝绳牵引皮带机运输矸石量，增加运输煤炭的能力，每天可以拣出矸石约200t，从三水平（-250m）提升到地面高度为　550m，按照每吨提升100m耗电1.6kWh计算，节约电能1920kWh，年节电70.08万kWh，节约电费35.2万元。

5.2减少皮带机运输系统卡堵的事故影响，减少了因事故停皮带机的次数，每年可以产生间接经济效益12万元。

5.3消除大块矸石在皮带上滚落伤人的现象，保证了安全生产。

5.4减少地面矸石处理量，实现井下矸石不转移不上山目标，减少地面人工及设备占用费用280万元。

5.5煤矸分离系统设备装机功率为120kW，运行负荷功率约　50kW，每天运行12h，每年耗电21.6万kWh，运行电费为12.96万元。

本项目实施后可以长期为矿井服务，其综合经济效益为：35.2　+12+280-12.96=315.24万元/年。

6、结束语

在传统的煤炭开采系统中，井下开采出来的矸石与煤炭通过原煤运输系统运至地面洗选厂洗选，分选后的煤矸石堆积成山，占用土地，造成污染环境。在矿井运用“煤矸分离”节能技术研究中探索出了一条提高矿井原煤质量、实现“绿色开采”的节能减排新思路。