摘 要：文章針對俄霍布拉克煤礦新建南主井生產(chǎn)系統(tǒng)在主井皮帶原煤提升、篩分儲裝運系統(tǒng)方面存在的制約因素進行分析研究，找出問題癥結(jié)所在，提出了解決辦法并付諸實施，逐步消除了各制約環(huán)節(jié)，系統(tǒng)運行順暢，促進了礦井安全生產(chǎn)和效益提升，效果良好。

關(guān)鍵詞：提升；篩分；儲裝運；制約因素；問題分析；改造

1 概述

俄霍布拉克煤礦是徐礦集團早期援疆企業(yè)，坐落在庫車縣北山礦區(qū)，2002年建礦，設(shè)計能力為90萬噸/年，后逐步改擴建于2008年達到280萬噸/年水平，當年再次啟動400萬噸/年改擴建工程，離北主井工廣5km處新建南主井及相應(yīng)生產(chǎn)系統(tǒng)，待南主井生產(chǎn)系統(tǒng)建成投產(chǎn)后，停用北主井生產(chǎn)系統(tǒng)。整個工程于2014年完工并試生產(chǎn)。由于礦井規(guī)劃設(shè)計早，建設(shè)年限長，南主井生產(chǎn)系統(tǒng)在設(shè)計理念、篩選工藝、生產(chǎn)流程、設(shè)備選型、施工工藝方面存在較多問題。特別在主井皮帶提升、篩分儲裝運系統(tǒng)方面問題較多，一度制約礦井生產(chǎn)，后經(jīng)過多次分析論證和技術(shù)改造，逐步消除了制約環(huán)節(jié)，各系統(tǒng)運行順暢，目前產(chǎn)能達600萬噸/年，并啟動700萬噸/年產(chǎn)能核定，成為新疆最大的現(xiàn)代化井工煤礦。

2 新主井提升及篩分儲裝運系統(tǒng)存在的主要制約因素

2.1 新主井皮帶能力不足

主井皮帶型號：DTL160/230/4×1500S，額定提升能力2300t/h，設(shè)計為四驅(qū)動，功率1500KW×4，由于訂貨時間較早，考慮當時實際煤炭市場需求和企業(yè)經(jīng)濟承受能力只采購了2個驅(qū)動，安裝運行后，提升能力只達到1300t/h，由于皮帶驅(qū)動力不足，當給煤機流量放大后，經(jīng)常出現(xiàn)壓皮帶悶車現(xiàn)象，重新重載啟動需要以0.5m/s低速運行15min，待皮帶卸載后，才能以額定速度運行，低速拖動時電控柜功率元件發(fā)熱嚴重，加速電氣老化損壞，主井提升能力卡脖子嚴重影響生產(chǎn)能力發(fā)揮。

2.2 篩分系統(tǒng)的設(shè)計缺陷和生產(chǎn)影響因素

2.2.1 客觀因素——入篩原煤中大塊煤、矸較多

主要影響因素如下：

（1）受南疆市場因素影響。南疆4地州對中塊和大塊煤的需求旺盛，長年有較大市場，價格也較高。為保證原煤塊煤率，井下的原煤不能破碎的過小，工作面破碎機破碎粒度最大為300×300mm左右。

（2）受回采工藝影響。綜采放頂工作面由于現(xiàn)場操作原因，為使頂炭放盡，部分矸石放煤時混入煤流中；一次采全高工作面的部分偽頂由于采高控制不好的原因，少量大塊混入煤流；堅硬頂板工作面由于周期來壓頂板下沉，工作面片幫，造成大塊煤較多。

以上二個因素客觀上導(dǎo)致了原煤中大塊煤矸較多，對篩分系統(tǒng)各個環(huán)節(jié)影響較大。

2.2.2 篩分系統(tǒng)設(shè)計缺陷，影響篩選

主要影響因素如下：

（1）設(shè)計沒有考慮大塊煤矸預(yù)選系統(tǒng)造成的影響。篩分系統(tǒng)設(shè)計流程是，井下原煤上井后，直接經(jīng)原煤入篩皮帶進入配煤刮板運輸機，配煤給2臺振動雙層香蕉篩，經(jīng)分層篩選后得到成品煤，設(shè)計時沒有考慮原煤中大塊煤矸預(yù)選系統(tǒng)，這種方式帶來的后果是：a.溜煤導(dǎo)槽易卡堵，砸壞。大塊煤矸對導(dǎo)槽的沖擊大，頻繁砸壞、涮透導(dǎo)槽，且極易在原煤機尾承載點、機頭卸載點發(fā)生卡堵，處理導(dǎo)槽內(nèi)卡堵不方便，影響生產(chǎn)。b.配煤溜子事故率高。配煤溜子的底板、側(cè)板、上蓋板是封閉結(jié)構(gòu)，采用底鏈刮板帶炭到漏煤口卸載，上鏈回空方式運行，當煤流中大塊較多時，極易發(fā)生漏煤口大塊下落時，被運行中刮板抵住，造成刮板機憋卡，拉壞鏈條、刮板、連接環(huán)，耦合器頻爆易熔塞事故；或者大塊卡在了上下刮板間，造成刮板憋卡，溜子底板頂鼓事故；或者垂直下落大塊將鏈道砸變形錯茬，刮板憋卡事故。c.香蕉篩事故率高。由于香蕉篩的篩板采用鋼板外履聚氨酯材料，有一定強度，但當大塊重量超過限度，從高處垂直下落時，將篩板砸彎變形，篩梁砸開焊、砸斷，造成篩面垮塌，大塊煤矸進入中塊系統(tǒng)，中塊煤矸進入沫煤系統(tǒng)，使得篩分失去作用。

（2）中塊煤選矸工藝不合實際，處理效果差。由于礦井產(chǎn)能大，中塊產(chǎn)量占日產(chǎn)量的8%左右，即日產(chǎn)30000×8%=2400t/d左右，設(shè)計選用了FGX復(fù)合式干選機，該設(shè)備采用自生介質(zhì)與空氣組成氣固兩相混合介質(zhì)，借助機械振動使物料做螺旋翻轉(zhuǎn)運動進行多次分選，再充分利用逐漸提高的床層密度產(chǎn)生的浮力效應(yīng)進行分選的原理，經(jīng)過實際使用，由于俄礦的中塊煤密度與矸石相差不大，存在大量水分、煤泥，因此選矸困難，且揚塵較大，環(huán)境保護困難，該機不適合俄礦使用；而后又改用人工手選方式，但混矸太多，選不盡，效率太低而放棄。

（3）設(shè)備選型與工藝不配套問題。香蕉篩篩板孔徑、孔形設(shè)計不合理易堵塞。香蕉篩篩板一層選用的是80mm-150mm的“田”字格篩眼，二層選用的是25mm-80mm的“田”字格篩眼，這種篩眼雖然篩板開孔率高，但篩眼極易發(fā)生堵塞，造成篩子不能正常工作。

（4）溜煤導(dǎo)槽設(shè)計缺陷。主要表現(xiàn)在：a.導(dǎo)槽的斷面普遍設(shè)計較小，易發(fā)生卡、堵。b.部分導(dǎo)槽角度不合理，部分角度太大，煤流速度過快沖擊大砸壞轉(zhuǎn)載點皮帶及托輥，甚至煤矸飛出轉(zhuǎn)載點；部分導(dǎo)槽角度太小，造成煤流速度過慢，在槽底滯煤形成堆積最終形成堵塞。c.部分導(dǎo)槽為直槽，垂直下落的大塊直接砸皮帶或篩面，造成皮帶硫化接頭砸裂，或篩面變形，篩梁砸斷。d.部分導(dǎo)槽導(dǎo)槽設(shè)計強度不夠不耐磨。導(dǎo)槽的鋼板不是耐磨板，四周封板也未襯砌耐磨減震襯塊，槽底封板易砸鼓變形，時間長后被刷透。

（5）篩分樓設(shè)計缺陷。主要表現(xiàn)在：a.篩分樓震動大，安全隱患突出。篩分樓為一獨立6層建筑，總高度36m，按照篩選工藝，6樓布置原煤皮帶機頭，5樓布置配煤溜子，4樓布置香蕉篩，3樓布置手選皮帶機，2樓布置中塊及沫煤皮帶機，1樓為電控室。篩子溜子等噸位大的重型裝備約200t左右，布置在4-6樓高層，造成篩分樓“頭重腳輕”，所有設(shè)備的基礎(chǔ)是和篩分樓的大梁結(jié)構(gòu)連為一體的，設(shè)備運行時篩分樓振動劇烈：2-6樓出現(xiàn)樓層地板跳動，墻體出現(xiàn)裂縫，特別是香蕉篩運行時與樓發(fā)生共震，篩分樓5-6樓出現(xiàn)明顯晃動，安全危險性大。b.卸載點過高，塊煤碎化。樓層間距最大達到9m，帶來的直接后果是卸載點高，下行煤流的沖擊慣量大，對篩子篩面、導(dǎo)槽、皮帶承載點破壞力大，加速設(shè)備損壞；大塊煤由于轉(zhuǎn)載點多，落差大受連續(xù)的撞擊，破碎嚴重，造成塊煤銳減，影響效益，粉碎的沫煤、中小塊混在大塊里，影響煤質(zhì)。c.原煤入篩皮帶與香蕉篩位置布置缺陷。設(shè)計時采用篩子中心線與入篩皮帶中心線成90°交角布置，造成入射點偏篩面一側(cè)，煤流不能正面撞擊篩面，側(cè)向沖擊篩面后形成縱向下滑煤流，在整個篩面不能均勻散開，篩選效果較差。

（6）無原煤應(yīng)急出煤通道設(shè)計。由于篩分系統(tǒng)環(huán)節(jié)多，設(shè)備多，且都處于一個連續(xù)工作鏈上，當系統(tǒng)中某臺設(shè)備出現(xiàn)故障時造成全線停機，主井皮帶被迫停運，井下儲煤井滿倉時，井上下停產(chǎn)，對生產(chǎn)造成重大影響。因此，無應(yīng)急出煤系統(tǒng)及回煤系統(tǒng)不能保證生產(chǎn)組織的從容進行。

2.2.3 儲裝運工藝缺陷

主要缺陷如下：

（1）中塊、沫煤成品不落地系統(tǒng)的缺陷。初始設(shè)計時，考慮環(huán)保因素，系統(tǒng)設(shè)計為中塊、沫煤成品不落地系統(tǒng)，即成品沫煤進3個2500t的沫煤倉，中塊進1個2500t的中塊煤倉，大塊進專用堆場，中塊與沫煤交替通過快裝皮帶和火車快裝站發(fā)運，大塊在堆場用裝載機裝運方式，這實際為理想化方式，由于南疆市場分散，大部分用戶火車倒運不到，需要多次轉(zhuǎn)場，運費高，火車發(fā)運量只占少部分，大部分要靠地銷，由汽車裝車外運。由于設(shè)計缺少汽車地銷裝載系統(tǒng)，構(gòu)成發(fā)運制約，當火車外運受限制時，相當部分沫煤、中塊在煤倉滿倉時就要進入地面堆場存放，否則，就要停產(chǎn)。

（2）局部設(shè)備能力不配套。中塊及轉(zhuǎn)載皮帶，原煤入篩皮帶，倉頂配煤皮帶能力過小，滿足不了800～1000萬噸/年的產(chǎn)能，要改造增加運能，形成喇叭口式的外運能力。

2.2.4 缺乏系統(tǒng)集中調(diào)度自動控制系統(tǒng)

由于系統(tǒng)尚未配置生產(chǎn)調(diào)度及集控系統(tǒng)，設(shè)備由人工就地控制，用人多，效率較低，相互聯(lián)系靠電話和電鈴信號，反應(yīng)過程慢，當系統(tǒng)中間環(huán)節(jié)有問題時，前后上下級設(shè)備不能及時停機，造成埋機頭，堵溜煤口現(xiàn)象時有發(fā)生；全線停車，啟動用時較長，制約整體生產(chǎn)能力發(fā)揮。

2.2.5 環(huán)保工程設(shè)計缺陷

主要缺陷如下：（1）生產(chǎn)過程噪音過大。篩分樓各樓層相通，與皮帶廊相連，生產(chǎn)過程中皮帶機、配煤刮板機、香蕉篩設(shè)備運行噪音，溜煤槽受砸噪聲，混在一起，廠房內(nèi)噪音最高達105dB，損壞工人聽力，嚴重影響工作人員的身體健康。（2）生產(chǎn)過程粉塵濃度過高。粉塵產(chǎn)生原因：室內(nèi)部分由于轉(zhuǎn)載點多造成拋煤揚塵，篩子振動揚塵，皮帶機運行揚塵。室外部分由于煤炭落地，炭場露天，風力揚塵，汽車，裝載設(shè)備揚塵。由于室內(nèi)設(shè)計僅僅考慮沫煤與震動篩采用布袋除塵器，其余轉(zhuǎn)載點采用噴霧防塵，室外安裝防風抑塵網(wǎng)的方案，總體除塵效果差，煤塵濃度高，影響工作人員身體健康。

3 問題解決方案或改進策略

3.1 主井皮帶機提升能力不足問題

解決辦法如下：（1）按設(shè)計要求，增加2個驅(qū)動，構(gòu)成4驅(qū)動，提高驅(qū)動力，使原煤提升能力達到額定2300t/h；（2）解決多驅(qū)動方式下4臺電機的同步和功率平衡問題。

3.2 篩分系統(tǒng)沒有大塊煤矸預(yù)選系統(tǒng)問題

篩分系統(tǒng)沒有大塊煤矸預(yù)選系統(tǒng)直接篩選是造成導(dǎo)煤槽卡堵、香蕉篩、配煤刮板運輸機損壞故障高的根本原因。解決方法如下：

（1）在保證一定塊煤率的前提下，強化井下生產(chǎn)組織管理，適當控制破碎機破碎粒度，控制大塊煤的上井量；（2）在主井皮帶機頭卸載電處增加重型棒條篩一部，將大塊煤矸在進入原煤皮帶之前預(yù)選出來，+300mm以上大塊配合新安裝的2部皮帶機進入原大塊手選系統(tǒng)，-300mm以下部分進入原篩選系統(tǒng)，大塊煤矸分離，并實現(xiàn)工藝閉合，避免香蕉篩、配煤刮板運輸機和導(dǎo)槽的損壞，降低事故。

3.3 中塊煤選矸工藝不合理問題

針對俄礦中塊的含矸情況，經(jīng)過比選和現(xiàn)場實際試驗，選用國內(nèi)ZM400型礦物高效分離機，該機引進美國賽博瑞特干法分離脫水技術(shù)，專門針對高低密度混合物的分離。是一種高密度礦物含量高的難分離物料的環(huán)保模塊集成化干法分離、脫水設(shè)備。在分離的同時脫去一定水分，進一步提高煤炭發(fā)熱量。具有產(chǎn)量大、分離效率高、煤質(zhì)好、污染小、噪音低，合符環(huán)保要求的特點，特別適合俄霍布拉克煤礦高寒缺水戈壁灘內(nèi)煤礦的選煤加工。

3.4 香蕉篩篩板孔易堵問題

解決辦法如下：（1）增大篩孔直徑。上層篩孔由80mm-150mm改為150mm-200mm，下層篩孔由25mm-50mm改為50mm-80mm；（2）更改篩孔孔型。篩孔孔型由“田”字型改為橫放的“目”字型，格條由扁鋼改為圓鋼，這樣在煤流方向上沒有太多橫格條阻擋，也便于煤流下滑不易堵篩孔。

3.5 溜煤槽不合理問題

根據(jù)不同卸煤點位置具體分析，解決方法如下：（1）適當增大導(dǎo)槽直徑便于物料下滑；取消導(dǎo)槽的直筒設(shè)計，改為斜導(dǎo)槽，根據(jù)反復(fù)試驗結(jié)果，為使煤流具有合理下滑速度，導(dǎo)槽角度30°-35°為宜，不因速度過快產(chǎn)生過大沖擊力而又不因速度過緩而淤積堵塞導(dǎo)槽；（2）高處下行煤流沖量大，在靠導(dǎo)槽下出口處設(shè)計自填充抗砸槽，可緩沖煤流速度，減小對卸載點的沖擊。

3.6 篩分樓振動問題

解決方法如下：（1）將香蕉篩的基礎(chǔ)獨立出來，在4樓用鋼結(jié)構(gòu)與篩子的基礎(chǔ)大梁相連接并頂上勁，用鐵板抱箍穿3層樓板后落地，并增大落地點閥板的面積和承重量。（2）加固皮帶機、溜子的基礎(chǔ)水泥梁，用鋼結(jié)構(gòu)相互連起來，合力共載。（3）通過調(diào)整篩子、刮板機、皮帶機的變頻器的工作頻率，躲過與篩分樓的共振區(qū)。

3.7 卸載點過高問題

樓層間距過大造成卸載點過高是設(shè)計固原缺陷，無法改變，采取解決方法如下：（1）改變導(dǎo)槽結(jié)構(gòu)，由直槽改為斜槽，長槽中增加阻尼板，出口增加緩沖擋鏈來控制煤流速度；（2）將大塊預(yù)選系統(tǒng)逆煤流方向前置，由篩分樓6樓改到主井皮帶卸載點處，高度由36m降為5m；（3）在承載點增加緩沖床或緩沖托輥，減少沖擊力。

3.8 香蕉篩與入篩煤流方向偏置問題

解決方法：加工特殊的給煤導(dǎo)槽，改變煤流方向。導(dǎo)槽分為3節(jié)，第一節(jié)直筒結(jié)構(gòu)；第二節(jié)內(nèi)置擋煤板，導(dǎo)槽口旋轉(zhuǎn)45°結(jié)構(gòu)；第三節(jié)內(nèi)置擋煤板，導(dǎo)槽口再旋轉(zhuǎn)45°，三節(jié)依次連在一起，這樣導(dǎo)槽入出口相對旋轉(zhuǎn)90°，使得最終從導(dǎo)槽出來的煤流方向與篩面垂直，煤流分散性好，便于篩選。

3.9 沫煤、中塊不落地問題

解決方法如下：（1）原煤倉分倉改造，火車運輸與汽車運輸分流，1～3號倉作為火車專用倉，4號倉作為汽車運輸專用倉，4號倉底改造，安裝2部汽車快速裝車皮帶機，配套建設(shè)皮帶廊、汽車裝車棧橋，保證1.5min裝滿一輛車。（2）在沫煤皮帶廊中部安設(shè)刮煤器，在倉滿時將沫煤掛下落地進地面堆場，不能因倉滿影響生產(chǎn)。

3.10 儲裝運設(shè)備能力不配套問題

解決方法如下：認真分析系統(tǒng)實際產(chǎn)能和每部皮帶能力，將中塊及轉(zhuǎn)載皮帶、原煤入篩皮帶、倉頂配煤皮帶的帶寬增加，帶速提高，以滿足最大流量需求。

3.11 集控與自動化系統(tǒng)問題

解決方法如下：根據(jù)自動化系統(tǒng)要求，整個系統(tǒng)增加以下3部分：（1）計算機集中控制系統(tǒng)。負責對生產(chǎn)系統(tǒng)設(shè)備實現(xiàn)集中監(jiān)控。所有設(shè)備的操作和系統(tǒng)的控制主要在集中控制中心完成。所有設(shè)備的運轉(zhuǎn)狀態(tài)、各工藝參數(shù)、各種保護裝置動作情況、各儀器儀表、傳感器的測量結(jié)果等均能在上位機上顯示、存儲、檢索、打印。（2）電話調(diào)度系統(tǒng)。由主機、調(diào)度臺、調(diào)度分機等幾部分組成；具備生產(chǎn)調(diào)度、行政電話交換、廣播擴音喊話一體化語音通信功能。（3）大屏幕監(jiān)控系統(tǒng)。直觀顯示篩選儲裝運工藝流程和設(shè)備運轉(zhuǎn)情況，各作業(yè)點的實時動態(tài)情況。

以上三部分構(gòu)成全工廣的綜合自動化系統(tǒng)，實現(xiàn)相互聯(lián)通、資源共享，達到減少事故提高開機率、減人增效的目的。

3.12 環(huán)保問題

解決辦法如下：（1）噪音問題。溜煤導(dǎo)槽改造，直筒改為緩坡斜槽，槽內(nèi)壁襯貼抗砸、耐磨、減振三合一的復(fù)合材料，槽筒外部包裹吸聲棉；篩子調(diào)整頻率，保證篩選情況下，減頻、減振、降噪，敞口處改為封閉口并加隔音皮；皮帶采用硫化接頭杜絕金屬接頭，托輥運轉(zhuǎn)靈活減噪。（2）粉塵問題。各皮帶機轉(zhuǎn)載點增加與皮帶機聯(lián)動的噴霧裝置；產(chǎn)塵大的篩子和沫煤卸載點增加布袋除塵器；大廠房內(nèi)安裝超聲波除塵器；定期對機道、機頭尾、廠房大廳沖洗消塵。室外部分增加炭場自動化防塵系統(tǒng)，建設(shè)防風抑塵網(wǎng)，盡量使用煤倉儲煤，減少地面風吹揚塵，設(shè)備揚塵、煤炭倒運揚塵。

3.13 應(yīng)急出煤通道問題

解決方法如下：在主井原煤機頭增加一套原煤應(yīng)急出煤系統(tǒng)，這樣，即使篩分系統(tǒng)停運，而主井仍可運行，保證井下生產(chǎn)不中斷。即在主井機頭設(shè)置可調(diào)整方向的導(dǎo)槽，正常情況煤流入棒條篩篩選，當后方篩選系統(tǒng)故障停車時，調(diào)整導(dǎo)槽的方向，給位于機頭前方的應(yīng)急皮帶上煤，應(yīng)急皮帶將原煤拉入應(yīng)急堆場儲存；在系統(tǒng)正常后，利用堆場內(nèi)的斗輪式裝煤機配合返煤皮帶向棒條篩給煤，重新入篩。

4 實施情況

新主井運煤系統(tǒng)、原煤篩分及儲裝運系統(tǒng)的優(yōu)化改造工程，分系統(tǒng)進行，共約1年時間。期間主要有以下項目：提高主井皮帶機提升能力；篩分系統(tǒng)增加大塊預(yù)選系統(tǒng)；篩分樓振動改造；篩子、導(dǎo)槽改造；沫煤、中塊煤倉改造，增加汽車地銷系統(tǒng)和地面存放堆場；環(huán)保工程改造；應(yīng)急出煤通道建設(shè)；自動化系統(tǒng)改造等方面。各個系統(tǒng)改造工作做到了事先論證、超前準備、分系統(tǒng)進行，施工利用生產(chǎn)間隙和休息日時間進行，整個工程有條不紊，互不干涉，對生產(chǎn)影響較小。

5 結(jié)束語

改造后系統(tǒng)運行表明：礦井生產(chǎn)卡脖子環(huán)節(jié)打通；篩分樓安全隱患消除；導(dǎo)槽卡堵事故，香蕉篩、配煤溜子、各轉(zhuǎn)運皮帶事故大大降低，生產(chǎn)連續(xù)性、開機率提高；篩選煤質(zhì)合格率大為提升；裝車外運系統(tǒng)順暢；篩選、操車自動化提高了運行效率，達到減人增效目的，改造工作獲得成功，值得借鑒與推廣。

作者簡介：陳國強（1972-），男，江蘇金壇人，畢業(yè)于中國礦業(yè)大學(xué)礦山機電專業(yè)，碩士研究生，現(xiàn)為徐礦集團天山礦業(yè)有限責任公司機電副總經(jīng)理，高級工程師。