TDS智能干选在郭屯煤矿的应用前景.pdf

1802020 年第 5 期 TDS 智能干选在郭屯煤矿的应用前景 姜启彬 路皓然 （山东能源临矿集团郭屯煤矿，山东 菏泽 274700） 摘 要 为加快绿色矿山建设，保障矿井效益，减少煤流含矸量，以建设绿色生态和谐矿区为目标，以科技进步为支撑， 采用 TDS 智能干选机可做到将绝大部分煤流中的矸石提前排除，用于井下充填，有效改善和稳定原煤煤质，有益于建设 优质高效低耗选煤厂。 关键词 矸石 TDS 干选 设计 应用分析 中图分类号 TD94 文献标识码 B doi10.3969/j.issn.1005-2801.2020.05.066 The Application Prospect of TDS Intelligent Dry Selection in Guotun Coal Mine Jiang Qi-bin Lu Hao-ran （Guotun Coal Mine,Shandong Energy Linyi Mining Group, Shandong Heze 274700） Abstract In order to speed up the construction of green mine, ensure the benefit of mine, reduce the coal flow gangue content, take the construction of green ecological harmonious mining area as the goal, take the scientific and technological progress as the support, adopt the TDS intelligent dry separator to remove the gangue in most coal flow ahead of time, for underground filling, effectively improve and stabilize the raw coal, and benefit the construction of high quality, high efficiency and low consumption coal preparation plant. Key words gangue TDS selection design applied analysis 收稿日期 2019-09-03 作者简介 姜启彬（1987-），助理工程师，毕业于中国矿业大学采 矿工程专业，本科，主要从事矿井设计与采煤工艺研究工作。 信息化技术与绿色发展 郭屯煤矿采用立井开拓，大部为中厚煤层，煤 种好，但井田范围内地质构造较为复杂，断层分布 较密。随着复杂煤层开采比例的加大、回采工作面 过断层、采区巷道开拓、掘进巷道过地质构造带， 原煤中的矸石量增加。产出的矸石需由主井或副井 提升至地面，影响矿井的经济效益。为加快绿色矿 山建设，解决原煤中矸石含量高、矸石山污染环境 的问题，结合郭屯煤矿生产实际情况，可在井下建 立洗选（排矸）系统。选出的矸石直接用于井下喷 浆或充填采空区，实现原煤井下洗选矸石充填一 体化。井下洗选（排矸）既可以解决矸石排放占地、 污染环境等问题，又可以安全置换“三下”压煤， 是煤矿企业实现节能、降耗、减排、提升效益的主 要途径。 郭屯煤矿可考虑引进 TDS 智能干选设备，安装 于主运输皮带系统中，将井下原煤进行筛分后，对 35mm 以上的块煤矸进行分选。选出的煤提升到地 面后进入选煤厂进行洗选，可以有效提高精煤回收 率。选出的矸石，通过矸石充填系统，充填入回采 工作面老空区，可以有效防止冲击地压，并可减小 采动对地面的影响。 1 TDS 干选设备原理 TDS 智能干选机不同于传统选煤方法，它并不 是按密度差异进行分选的，而是将原煤排队后，通 过 X 射线传感器，利用大数据计算分析，针对不同 的煤质特征建立与之相适应的分析模型，对煤与矸 石进行数字化识别，最终通过高灵敏、高可靠执行 机构通过高压风将煤矸分开的技术。 TDS 智能干选机是干法高精度智能煤矸分选 设备，其分选精度接近浅槽，高于动筛、跳汰及其 他干选设备。矸石带煤率 1 ～ 3，煤中带矸率 35。TDS 智能干选与传统工艺相比（井下重介 浅槽排矸）具有分选精度高、井下硐室占用少、无 介质无煤泥、减人增效、节水环保等优点。因此， TDS 智能干选机在井下应用，有明显优势。 1812020 年第 5 期 2 干选系统设计 2.1 干选系统硐室布置 为进一步减少投资，实现对井下所有煤流中的 矸石进行筛选，干选设备必须安装在矿井主运皮带 或者主井煤仓位置。考虑到后期矸石充填需要，将 干选硐室设置在系统矸石仓上口，如图 1 所示。 即在 1矸石仓上口调向 -270施工干选硐室（掘 进断面 54.7m2，椭圆拱形，净宽 8m，净高 7m） 16.6m，然后调向 -180施工干选皮带巷（掘进断 面 32.7m2，直墙半圆拱形，净宽 6m，净高 6m） 14.4m 与 -808m 胶带石门贯通。 图 1 TDS 干选系统硐室布置图 2.2 设备布置 为防止 TDS 智能干选设备故障影响整个矿井煤 流运输，TDS 干选设备并不与主运皮带直接搭接， 而是通过四部转运皮带与 TDS 智能设备相结合的方 式实现煤流中的矸石筛选。 自主运皮带侧依次布置 调向滚筒→原煤皮带（并排布置筛选返煤皮带）→ 滚轴筛→布料筛→ 2 台 TDS 智能主机（下方布置块 煤皮带）→ 1矸石仓→排矸皮带→ 2矸石仓。如 图 2 所示。 此种布置方式具有以下优点（1）节省投资。 与矿井主运皮带搭接，不必每个采区装备一台 TDS 干选设备。（2）不影响主运皮带运输。如果干选 设备出现故障，主运皮带可以按照原运输路线继续 使用。（3）根据煤流中矸石量大小，可选择单双 机运行，实现能效最大化。每个采区煤质不同，煤 流中含矸量不同，通过大数据分析计算，通过调度 可提前设定单机运行或双机运行，确保矸石处理能 力达到最佳状态。 （4）节省空间。受深部矿压影响， 井下不宜掘进密集硐室群，此种设备布置方式可大 大减少硐室掘进量。（5）利于排矸。利用现有 2 个矸石仓的关系，可将筛选出的矸石集中存放，进 一步破碎之后用于充填开采。 图 2 干选系统设备布置图 2.3 工艺流程 毛煤通过第一部主运皮带调向滚筒卸载进入干 选皮带巷原煤皮带至滚轴筛。粒度小于 35mm 以下 的末原煤直接落入筛选返煤皮带，粒度大于 35mm 的块原煤进入 TDS 智能干选机。干选机块精煤产品 经块煤皮带至筛选返煤皮带一起进入第一部主运皮 带，块矸石产品直接进入 1矸石仓或经排矸皮带进 入 2矸石仓。如图 3 所示。 图 3 TDS 干选工艺流程图 3 应用前景和经济分析 3.1 应用前景 目前郭屯煤矿主要生产采区为二、三采区，各 采区采掘工作面生产的原煤及过地质构造带产生的 矸石经采区强力皮带运输进入采区煤仓，导致煤质 较差。同时因各采区生产时遇到的地质条件不同， 各采区煤质差异较大，造成矿井主运皮带煤流煤质 变化较大，不利于地面洗选。在系统矸石仓上部， 矿井主运皮带侧建立干选系统可极大提高煤质，外 排矸石亦可用于采空区充填。通过调度指挥，利用 采区煤仓的时间缓冲，可提前设定相关特性参数， （下转第 184 页） 1842020 年第 5 期 使 TDS 智能干选设备针对某一采区煤流进行筛选， 进一步降低煤中带矸率，提升煤质。TDS 智能干选 系统既可以提高产品煤回收率，增创经济效益，又 可减少进入地面洗选系统的无效洗选量，降低洗选 成本，有益于建设优质高效低耗选煤厂。 筛选出的矸石，经进一步破碎后，可用于井下 充填开采，实现矸石不升井，不产生矸石山，不占 压土地资源，不对水资源、大气造成严重污染，彻 底杜绝矸石山自燃事故的发生，为建设绿色矿山、 和谐矿区提供强有力的支持。 3.2 经济效益分析 3.2.1 投资概算 根据矿井实际情况对项目投资进行估算，井巷 工程费用（人工、材料费用）54.8 万元，设备购置 费用 2428.8 万元，预计投入资金约 2483.6 万元。 3.2.2 效益分析 （1）根据矿井核定生产能力 240 万 t/a 计算， 使用井下洗选系统后可减少外排大矸石含量 5 个百 分点。参照矿井近两年矸石洗出率，矿井每日矸石 量（含外排大矸石）约 800t，每年矸石量合计约 26.4 万 t，按原煤单价 700 元 /t 计算，每年直接提 高经济效益约 9800 万元。 （2）使用井下洗选系统后，减少井上洗选矸 石量。根据洗煤厂洗选成本约 20 元 /t，每年洗选矸 石按26.4万t计算， 每年可提高经济效益约530万元。 （上接第 181 页） 参数采集的装备，每个系统将处理后的数据资料都 汇总到煤矿的大数据库中，为煤矿的安全工作提供 数据资料，为今后的工作开展提供可参照的依据。 3 结论 煤企在新时期下面临着新的挑战，为了保持快 速稳定发展态势必须将现有的煤矿安全监测监控工 作进行升级，解决现有系统存在的问题，结合时代 的产物如大数据、互联网等，将全国煤企进行串联， 实现信息的互通，将煤矿生产过程中出现的问题事 故等进行数据分析，为今后煤矿的安全生产提供数 据的支持。王坪矿设计的新型安全监测监控系统就 是要充分发挥大数据的作用，分析各环节的关键点， 作为本矿监测的中心，通过数据来对本矿的安全进 行监测与控制，实现实时的监测，做到即时的动作， 保证矿井的安全生产，同时也可以为其他矿在监控 系统改革方面提供依据。 【参考书目】 ［1］ 艾惠明 . 煤矿生产信息化技术发展趋势［J］. 数 字技术与应用，201410218. ［2］ 卢炜 . 浅析“互联网 ”背景下煤矿管理信息系 统的应用 [J]. 山东煤炭科技，2019（05）204- 206. ［3］ 贺鑫 . 煤矿安全监测监控系统存在问题分析及优 化研究 [J]. 内蒙古煤炭济，2018（04）91-92. ［4］ 鲁远祥，樊荣 . 煤矿安全监控系统体系架构技术 的发展 [J]. 矿业安全与环保，2009，36（s1） 177-179. ［5］ 李东，周勇 . 大数据在煤矿安全领域应用方法研 究 [J]. 煤炭经济研究，2018，38（06）39-45. （3）使用井下洗选系统和矸石充填后每年可 减少矸石提升量约 26.4 万 t，每钩按 25 元 /t 计算， 需 10560 钩，每钩电费约 130 元，每年可减少电费 约 140 万元。 综合上述分析，井下干选系统投入使用后，每 年可提高经济效益为 980053014010470 万元。 井下洗选系统每天按 12 人操作维护，每人工资按 10 万元 /a，合计 120 万元，设备折旧费按 300 万 元 /a 计算，每年直接经济效益计算 10470-190-120- 300-1193.359056.65 万元，直接经济效益非常显著。 4 结论 所设计的 TDS 智能干选系统可连续高效地将主 煤流中的矸石筛选出，实现煤矸分离，而不影响主 煤流的运输，有效解决郭屯煤矿煤质较差的问题， 提升了煤炭质量，实现矿井安全高效生产，取得了 较好的经济效益。同时消除矸石外排，为进一步建 设绿色生态和谐矿区，提供支持。 【参考书目】 ［1］ 李连华，魏茂生，赵仁宝 . 煤仓、矸石仓联合运 输系统的设计与应用 [J]. 山东煤炭科技，2012 （05）61-63. ［2］ 陈荣柱，兰树员 . 浅析采区设计中煤仓与矸石仓 布置关系 [J]. 中州煤炭，2003（05）11-17.