风能煤矸分离器的探索及应用
2015-12-25刘国栋张军峰
刘国栋 张军峰
摘要：风能煤矸分离器就是通过对DTⅡ-1000皮带运输机中间机架进行部分设计改造，安设风能分煤矸装置，解决单条皮带运输机难以分离煤炭和矸石的难题，对于提高煤炭质量具有较好效果。文章对风能煤矸分离器的探索及应用进行了探讨。
关键词：风动煤矸分离器；皮带运输机；中间机架；风能分煤矸装置；煤炭；矸石 文献标识码：A
中图分类号：TD94 文章编号：1009-2374（2015）31-0046-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2015.31.022
兖矿集团南屯煤矿是1973年建成投产的煤矿，年产300万吨，地处山东邹城市北宿镇。经过40多年的开采，煤炭资源趋向枯竭。为了可持续发展，南屯煤矿煤炭开采已向边角煤和半煤岩储量区发展。
1 -350水平运煤系统简介
第一，南屯煤矿七采区运煤系统布置于-350水平回风巷，由三部DTⅡ-1000皮带运输机连续搭接组成。各工作面运煤系统由顺槽皮带运输机运至溜煤眼，通过溜煤眼漏煤至七采区主运煤皮带系统至井口煤仓。
第二，为提高产品质量，不影响矿井信誉，需将掘进期间出的煤矸进行分离，煤矸经回风巷主皮带运输系统的风能煤矸分离器分别运入煤仓和矸石仓。
2 73上26工作面情况简介
该矿73上26工作面位于七采北部，西南部为七采西部回风巷，东部为73上21及73上24工作面采空区，北部靠近3上煤层风氧化带，南部为73上24工作面采空区。巷道两侧均为实体煤，沿施工方向巷道左侧靠近3上煤层风氧化带，右侧为待采煤层。煤层赋存稳定，结构简单，黑色，玻璃光泽，条带状结构，上部夹炭质泥岩薄层，工作面北部受风氧化影响煤层变薄。煤层普氏硬度为f=2～3。煤层厚度：3.0～6.6m，平均厚度：5.8m。煤层倾角：2°～8°，平均4°。为确保在风氧化带区域施工的安全，按悬吊理论计算锚杆参数。
2.1 锚杆长度计算
L=KH+L1+L2
式中：
L——锚杆长度，m
K——安全系数，一般取K=2
H——冒落拱高度，m
L1——锚杆锚入稳定岩层的深度，m，一般按经验取0.5m
L2——锚杆在巷道中的外露长度，m，一般取0.1m
其中：
式中：
B——巷道开掘宽度，m，取巷道最宽荒断面4.5m
f——顶板煤岩坚固性系数，根据地质资料取3
则：
L=2×0.75+0.5+0.1=2.1
2.2 锚杆间、排距计算
通常间排距相等，取a：
a=
式中：
a——锚杆间排距，m
Q——锚杆设计锚固力，kN/根，取150kN/根
H——冒落拱高度，m，根据上述计算，取0.58m
r——被悬吊岩石的密度，kN/m3，取23.7kN/m3
K——安全系数，一般取K=2
a==2.05
2.3 锚固长度计算
L0===2083.33
式中：
L0——锚固长度，mm
L——树脂药卷长度，mm，取1000mm
D——钻孔直径，mm，取28mm
D1——树脂药卷直径，mm，取25mm
D2——锚杆直径，mm，取22mm
通过以上计算，顶部选用Φ22×2500mm KMG500左旋无纵筋等强螺纹钢锚杆，两帮选用Φ20×2200mm KMG400左旋无纵筋等强螺纹钢锚杆或选用Φ20×2200mm MSGLD-335等强螺纹钢锚杆。顶锚固剂选用CK25100型，1支/孔；帮锚固剂选用CK2880型，1支/孔。
3 改装风能煤矸分离器原因
该矿经40多年开采后，不规则边角煤和各采区保护煤柱成为不能轻易丢掉的回收资源，而为提高边角煤回收率，确保产量最大化，技术部门设计工作面时，尽可能将掘进顺槽设计在风氧化带附近，施工队伍进场后，多数综掘区队面临半煤岩巷道施工的局面，造成煤质掺矸过多，煤炭质量下滑，热值降低，引起客户投诉。
4 工作原理及创新点
该装置根据DTⅡ-1000皮带运输机清煤器的清煤原理，在皮带运输机上皮带底下安装多个直托辊，皮带运输机上面安设风缸控制的煤矸分离器隔板。该卸料隔板采用20～45mm厚度牛筋板，加工成全断面1.7m，安装角度为55°～60°。当皮带运输机运行时，靠有倾斜角度的卸料隔板，强制利用卸料隔板把物料刮到皮带运输机的一侧，起到矸石分离的作用。
该卸料装置采用风缸控制，固定出煤出矸时间，实现了控制半机械化。
DTⅡ-1000皮带运输机上皮带内的2个一组槽形托辊改造成直托辊并加密。在上胶带上加工制作卸料板装置，该卸料板装置为可拆卸式并加装牛筋皮子。该卸料装置安装风阀、风缸，采用风能带动风缸动作；需要分煤时，将风动风缸拉动皮带机分煤器，实现了煤矸
分流。
5 方法步骤
第一，加工卸料板，将牛筋清煤皮固定在隔离板上。该卸料装置安装有风缸，利用风缸拉动。需要煤矸分离时，利用风能将风动风缸拉动皮带机分离器，实现了控制半机械化，能够随时改变风动煤矸分离器的起落，起到改变煤矸的运输方向。此方法简单易行，易于操作。
第二，在距煤矸分离点部位8m长度范围内，将原皮带机的三组上托辊更换为直托辊（改为直托辊后，卸料板与胶带紧贴，刮矸效果较好），安装到改造的框架上，间隔0.6m，共安装10组，确保上胶带达到一个平面运输的要求，以便于与风动煤矸分离器卸料板接触平直，更全面地分离煤矸。endprint
第三，在风能分离器底部、底胶带上方安装防止来回煤的挡煤板，长度超过风动分离器两端不低于1m。这样有效防止风动分离器刮掉的煤矸掉入底胶带上拉回煤，减少皮带运输机机尾煤矸清扫的工作量。
第四，连接好风阀控制管路，利用风缸控制分离器卸料靴的抬起和落下，控制煤和矸石的运输路线，达到煤矸分离的效果。实现半自动化控制，人工操作简单
易行。
第五，安装风能煤矸分离器后，当掘进迎头出煤时皮带机正常运转，当出矸时，将该风动煤矸分离器卸隔板落下，这样矸石会顺利通过分离器，灌入矸石仓，实现了矸石不灌入溜煤眼的目的，起到了煤矸分离的
效果。
第六，安装上DTⅡ-1000皮带运输机风动煤矸分离器后，解决了由于掘进期间的矸石太多而影响煤质的
难题。
6 实施安装
第一，清理巷道底板，平整安装分离器前后15m范围内的浮煤和杂物，以便安装分离器时巷道平整。
第二，打设起吊锚杆。起吊锚杆均采用Ф22mm×1500mm的KMG400螺纹钢锚杆，起吊锚杆根据现场实际情况由专人布置。
第三，确定安装位置，将基准线在安装分离器的巷道顶底板明显位置上标识清楚。
第四，根据设计，安装改造成可以安装直托辊的皮带两侧边梁。
第五，采用5吨手拉葫芦共同将整个分离器整体吊高直安装位置，利用顶板上方打设的锚杆将整个机身吊挂平直，各连接件的螺栓应拧紧，确保整个分离器的稳定性。然后将风缸固定，接好风源。
第六，安装完皮带机分离器后，铺放上、下胶带，合茬胶带。
第七，开动皮带机头部张紧绞车，调节胶带张力至适宜程度，即可开空车试运转调整。
第八，安装过程中，设计人员在现场指挥，班长负责班组成员在安装设备时的安全，形成统一指挥机制，确保皮带机分离器的安装、固定、调试阶段的安全。
该风能煤矸分离器试用后，实现了操作半机械化，减少了员工体力消耗，切实提高了煤质，取得了较好的实用效果。
参考文献
[1] 孙科.600MW燃煤机组锅炉排烟温度偏高的原因分析[J].电站系统工程，2013，（4）.
[2] 朱晓华，章敬泉，李鹏飞，韩志强.钙硫比对烧结烟气循环流化床脱硫效率的影响[J].环境工程，2011，（3）.
[3] 刘丹瑶，张成，夏季，陈刚.大容量锅炉炉内喷钙辅助脱硫系统可行性研究[J].热能动力工程，2012，（4）.
作者简介：刘国栋（1975-），男，山东潍坊人，兖矿集团南屯煤矿综掘一区政工师，助理工程师，研究方向：工程管理。
（责任编辑：陈 倩）endprint
