重紅偉

(中煤西安設計工程有限責任公司，陜西 西安 710054)

1 生產(chǎn)現(xiàn)狀及人工揀矸存在的問題

2015年，韓城礦業(yè)公司桑樹坪礦二號井完成了生產(chǎn)系統(tǒng)擴能改造工作，礦井主運輸系統(tǒng)全面實現(xiàn)膠帶運輸。南北采區(qū)煤炭首先進入井底煤倉，再通過斜井主運帶式輸送機運至篩分車間進行篩分，分為大于60 mm篩上物塊煤、矸石及小于60 mm粒級篩下物混煤。塊煤中由于篩上物矸石含量達60%，為提升產(chǎn)品質(zhì)量，現(xiàn)有生產(chǎn)系統(tǒng)設置了3處人工揀矸環(huán)節(jié)。人工揀矸存在以下問題：① 員工配置較多，人工成本較高；② 工況復雜，安全管理壓力大；③ 工作環(huán)境差，粉塵大，噪音大，易使員工患上職業(yè)病；④ 勞動強度大，工作時間長，易疲勞，易造成漏選或錯選，分選效率低下；⑤ 員工的熟練程度和職業(yè)技能影響分選效果；⑥ 經(jīng)過三次人工揀矸環(huán)節(jié)，部分塊煤在轉載、轉運、推土機盤煤過程中成為末煤(損失高達65%)，總體經(jīng)濟效益降低。

2 一體化智能干選技術的應用

2.1 主要特點

同傳統(tǒng)的跳汰、重介等技術相比較，一體化智能干法選煤技術具有以下特點：投資??；不用水，省去了脫水干燥環(huán)節(jié)；能夠完全替代人工，能耗低；無其他介質(zhì)加入，既節(jié)省了水資源，又不會造成環(huán)境破壞和其他污染；由于采用機械自動化操作，可大大提升選煤精度。

2.2 一體化智能干選技術原理

一體化智能干選技術是利用煤炭和矸石物理屬性的不同，通過雙能X射線識別后，再由快速執(zhí)行機構進行煤矸分離。在雙能X射線照射下，煤炭和矸石由于對射線的吸收不同而形成成像差異；系統(tǒng)根據(jù)成像差異對煤炭和矸石進行識別后，將信號發(fā)送給執(zhí)行系統(tǒng)；執(zhí)行系統(tǒng)的臥式氣動噴射陣列噴射出高壓空氣，擊打煤或矸石，使其脫離原運動軌跡而進入遠端溜槽中；未受擊打的矸石或煤則沿原運動軌跡落入近端溜槽中，從而實現(xiàn)煤炭和矸石的高效精確分選。實際現(xiàn)場應用時，可根據(jù)待選混合物中煤和矸石的比例，自由確定擊打對象是煤還是矸石。雙能X射線煤與矸石成像采集見圖1，識別—擊打一體化模式智能干選系統(tǒng)見圖2。

2.3 分選工藝流程

桑樹坪二號井應用的塊煤智能干選工藝流程見圖3。一二次手選后的塊煤(0～300 mm)先經(jīng)雙層分級篩(上層篩孔φ100 mm，下層篩孔φ30 mm)進行分級，大于100 mm粒級經(jīng)人工揀出塊煤產(chǎn)品，100～30 mm塊煤進入智能干選系統(tǒng)，分選出塊煤產(chǎn)品及矸石，小于30 mm粒級作為末煤產(chǎn)品。

圖1 雙能X射線煤矸成像采集圖

圖2 識別—擊打一體化模式智能干選系統(tǒng)示意

圖3 桑樹坪二號井塊煤智能干選工藝流程示意

3 分選效果

一體化智能干選技術在桑樹坪二號井應用后的運行統(tǒng)計見表1。

由表1可看出，煤中含矸率小于5%，最低時達到1.4%；矸中帶煤率小于5%，最低時達到1.1%；煤的分選效率大于90%，指標良好，達到并超過了預期目標。

表1 一化化智能干選技術應用運行統(tǒng)計(30～100 mm)

4 效益分析

4.1 直接效益

采用智能干選代替人工揀選，分選成本大幅度降低，詳見表2。

表2 一體化智能干法選煤與人工揀選噸煤成本對比

由表2可看出，采用一體化智能干法選煤技術，噸煤成本費用較人工揀選少7.15元；按礦井實際生產(chǎn)能力3.0 Mt/a計算，每年約產(chǎn)生30萬t混雜煤，計算成本每年可節(jié)約214.5萬元。

4.2 預期效益(主井系統(tǒng))

桑樹坪主井系統(tǒng)應用智能干選系統(tǒng)后，預期經(jīng)濟效益為兩部分：分選人工費降低以及塊煤率提升。

(1)人工費：根據(jù)礦方提供資料，桑樹坪二號井三次揀矸配備工人96人，應用一體化智能干法選煤系統(tǒng)后，僅需要配備8人進行產(chǎn)品檢查分選，可節(jié)省揀矸工88人，全年可節(jié)省人工費528萬元(按人均年工資6萬元計算)。

(2)塊煤產(chǎn)率提高增加效益：人工揀矸生產(chǎn)時，需要將塊煤倒運三次，年損失6.30萬t，按照塊煤與末煤保守差價185元/t計算，年損失費用約1 165.5萬元。

(3)將智能干法選煤技術應用于井下排矸，將矸石提前排除，可使得矸石不升井，直接充填采空區(qū)，可節(jié)省大量運力、人工、場地費用。

5 結 語

一體化智能干選技術在桑樹坪二號井的成功應用，解決了企業(yè)面臨的現(xiàn)實問題，為企業(yè)創(chuàng)造了經(jīng)濟效益和社會效益，為實現(xiàn)煤炭生產(chǎn)的環(huán)保、高效、節(jié)能提供了新思路。