TDS智能分矸系统在煤矿井下的应用研究

2020-06-27刘太岭郑玉鹏

机电信息 2020年2期

关键词：煤矿

刘太岭郑玉鹏

摘要：介绍了单县能源有限责任公司（陈蛮庄煤矿）井下TDS智能分矸系统干选机的工作原理及工艺流程，阐述了该系统的创新性和实用性，分析了应用该系统后产生的经济效益，并对其市场应用前景进行了展望。

关键词：TDS智能分矸系统;煤矿;提升量

1 TDS智能分矸系统概述

根据山东省冲击地压煤矿“三限三强”的工作要求，陈蛮庄煤矿在井下应用了TDS智能分矸系统，即在矿井主煤流系统（西翼强力皮带）中增加TDS智能分矸机，在井下直接处理或者利用矸石，分选出质量更高的块精煤，保证了矿井的有效提升量，提高了主井提升能力。

TDS智能干选机的基本原理：TDS智能干选机通过X射线和图像识别技术，运用深度学习算法，对煤和矸进行识别，实现对块煤的精准识别和分选。系统工艺流程：在西翼强力皮带上将原煤截留出来，经过滚轴筛进行25/50 mm筛分，滚轴筛上50 mm以上的毛煤直接作为矸石转载至回矸皮带进入分煤仓，滚轴筛下0～25 mm原煤经过沫煤转载皮带回到西翼强力皮带上，25～50 mm的原煤进入TDS智能干选机分选，执行“打矸”操作，分选出的矸石通过回矸皮带进入分煤仓，分选出的块精煤通过回煤皮带返回西翼强力皮带，最终进入井底煤仓。井下块煤TDS智能干选系统设备具体流程如图1所示。

2 TDS智能分矸系统创新性和实用性分析

（1）TDS智能干选机采用X射线透射智能识别方法，针对不同的煤质特征建立与之相适应的分析模型，通过大数据分析，对煤与矸石进行数字化识别，最终通过智能排矸系统（用阵列式气枪）将矸石排出。

（2）该分选系统工艺与传统浅槽、动筛等块煤水洗工艺相比，TDS智能干选机运行无需水、无需介质、无煤泥水处理和介质系统，系统设备数量少，生产成本低，主运系统或采区可灵活布置，适合井下运行。

（3）TDS智能分矸系统发展成熟，在井上已得到广泛应用，本项目创新点之一就是将井上TDS排矸技术应用于井下。

（4）目前该系统已在临矿集团王楼煤矿、肥矿集团陈蛮庄煤矿、肥矿集团梁宝寺煤矿成功投用，具备给其他兄弟单位参观、借鉴的条件。

3 效益分析

3.1 直接效益

假设主井每天满负荷运行，凡是通过智能分矸系统进入矸石仓，通过副井运输矿车提升至地面的矸石均等比算作主井提煤量。按照2019年7月5日—8月25日的系统试运行，将每周设备运行统计参数进行平均计算，TDS系统每运行1 h，需分矸车辆约7车，矿车有效容量约为1.7 m3，经过运输工区与煤管科运至地面的矸石车统计，每车运输矸石重量约2.5 t，其中沫煤及块煤含量在5%左右，即2.5×（1-5%）=2.375 t。结合最近一周（8月16日—8月22日）TDS系统运行时长统计，每天运行时间约8 h。0～25 mm沫煤及25～50 mm块煤每吨售价800元（取值根据市场行情并对比同类矿井张集煤矿原煤每吨售价820元）。经计算每天分选矸石量约131 t，每月分选矸石量约3 930 t。

3.2 运行成本

运行成本包括：岗位人员工资、设备运行电费、设备维修及易损件费用、设备折旧费用。

（1）岗位人员工资。目前TDS系统因未安装视频监控系统，该固定岗每班设岗位工人3人，即每天9人。按照平均工资7 000元（含五险一金）计，即月度岗位人员工资支出=9×7 000=6.3万元。

（2）设备运行电费。整套系统设备功率650 kW，主要是两台移动式压风机，每台功率160 kW（目前根据分选情况，在风压能够负荷设备要求的0.65 MPa情况下，压风机仅启动一台），滚轴筛44 kW，TDS主机42 kW，五部皮带机221 kW。TDS系統主机、滚轴筛、皮带机合计运行需约420 kWh/h，结合2019年平均电价约240元/h;移动式压风机需用160 kWh/h，平均电价约95元/h，即TDS系统每运行1 h需耗费电费240+95=335元。按照每天运行8 h，每月按30天计，该系统月度电费消耗为335×8×30≈8万元。

（3）设备维修及易损件费用。根据2018年11月TDS系统厂家提供的数据，该套TDS分选机型号为TDS14-100，每年维修及易损件费用不超过35万元，即每月维修及易损件费用约3万元。

（4）设备折旧费用。根据设备投资金额每年折旧10%，即1 205×10%=120.5万元/年，合计每月折合约10万元。

3.3 经济效益分析

根据《肥矿集团技术创新项目效益计算和认定指引》规定，该系统属于第二项技术工艺类、增加收益类，即采用新技术工艺，引起产量增加而创造的经济效益，计算公式：

△S=△D×（M-C）-R

式中，△S为技术创新应用后增加产量创造的新增利润;M为单位产品价格（定额），即800元/t;C为单位产品成本，等于运行成本18.9万元/月除以3 930 t/月，即44元/t;△D为采用技术创新后，该产品（或技术服务）年增加的产量，即3 930 t/月;R为项目实施费用，按照设备总额，每年折旧10%，每月即10万元。

经计算，△S=△D×（M-C）-R≈287万元/月。

4 应用前景分析

（1）TDS智能干选机具有MA认证，且TDS可实现拆解分装运输。其在井下应用前景非常广阔，矸石不升井可有效提升主井运输系统能力，在矿井主井最大提升能力一定的情况下，为了实现“多提煤，少提矸”，同时提高升井原煤的初级质量，达到以矸换煤、绿色开采的目标。

（2）TDS助力充填开采：原煤在井下分选，矸石井下排出并回填，为矸石不升井直接井下填充开辟了新途径。

（3）特别是在国家“消灭矸石山，保护绿水青山”的号召下，在实现井下充填的情况下，矸石井下分选，不在地面形成矸石山，有利于减少污染，符合国家环保政策，具有极高的社会效益和环境效益，发展前景广阔。

5 结语

（1）除了保障TDS智能干选机本机的稳定性外，还要保证配套筛分、运输、供风系统的稳定运行，外围系统的工况也直接关系到TDS智能干选机的分选精度。

（2）虽然TDS智能干选机与传统分选设备相比，设备系统大大简化，但还是建议进一步简化TDS智能干选机的设备体积，以更加适用于井下狭小的空间。

（3）应根据矿井煤质特点进行系统设计，尤其是系统间各部位煤流溜槽设计，应参考煤质黏性，设计溜槽坡度和外形，为系统可靠、稳定运行打下良好基础。

[参考文献]

[1] 成建军.TDS智能矸选机在东曲选煤厂的应用[J].机械工程与自动化，2019（5）：211-212.

[2] 王守强.智能干选机在孙疃煤矿的应用研究[J].煤炭加工与综合利用，2019（9）：16-18.