论潞安集团下属14座矿井井下矸石运输提升的优化
2021-07-13许孟和
许孟和，王 辉
(1.潞安化工集团 古城煤矿，山西 长治 046100；2.中煤第五建设有限公司 第一工程处，山西 长治 046100)
1 现 状
潞安集团作为国有大型煤企集团，经过多年开采后，生产矿井井下矸石运输问题逐渐凸显。为进一步掌握集团所属生产矿井井下矸石运输现状，提高矿井主提升系统的有效提升率，从源头提升原煤煤质质量，对五阳、漳村、王庄、常村、余吾、郭庄、潞宁、高河、李村、古城、一缘、李阳、阜生、孟家窑等14座矿井井下矸石运输系统进行了摸底调研。
从矸煤混杂程度的角度对矸石进行分类,有混矸和全矸。混矸是指采出的煤炭中夹杂着的矸石，这类矸石多来源于放顶煤岩顶垮落、半煤岩巷掘进、回采面过构造、回采面煤层夹矸等。其特点为矸石夹杂在煤炭中，需经选矸工艺处理后才可将矸石从煤炭中筛分出来。全矸是指掘进全岩巷道过程中产生的矸石，其特点为含煤率很低，可不经洗选直接排至矸石场进行掩埋处理[1]。
从调研情况来看，14座矿井的混矸均是随煤流通过主运输系统进入选矸车间，之后分选而出；全矸的提升方式有两种：通过辅助运输系统提升和通过主运输系统提升。
由于主运输系统为胶带运输，具有连续性、稳定性、快捷性等特点，故绝大多数矿井的全矸都是通过主运输系统提升的。就调研情况来看，14座矿井中只有孟家窑煤业是通过辅助运输系统进行全矸提升的，究其原因为该矿全矸量过大，且辅助运输系统能力富余。
2 存在的问题
现阶段潞安集团公司矿井井下煤矸多采用集中装运的生产模式，其弊端如下：
1) 矸石混入煤炭中，影响煤质，制约煤价。
2) 矿井产能为一定值，矸石由主提升系统运输，或多或少都会占用产能指标。
3) 少数矿井主提升系统能力有限，矸石混入煤炭中，减少了煤炭的提升量。
3 优化方案
现阶段，实现混矸的井下分装分运存在很大困难，改造成本巨大，且严重打乱矿井现有各生产系统。但是从理论上和技术上，全矸的井下分装分运是可以实现的。
3.1 煤矸井下智能分选方案
天津美腾科技公司研制有射线智能分选煤矸工艺，可实现煤矸井下分离。
优点：不仅能实现全矸的分选，还可实现混矸的分选；
缺点：前期投资巨大，改造周期过长。
常村煤矿对该工艺进行过详细调研，虽建设投资巨大(仅设备购置费用就在2 000万元以上)，但的确可从根本上解决常村煤矿主运输系统能力不足的问题。
由于常村煤矿生产能力大，服务年限较长，为潞安集团公司的主力矿井，而矿井的主运输系统能力不足，严重制约矿井原煤产量。因此，建议常村煤矿在潞安集团率先进行煤矸井下智能分选试验，并与充填开采相结合，打造矸石不升井的绿色开采楷模。
3.2 煤矸井下分装分运方案
煤矸井下分装分运的前提为辅助运输能力富余，可通过辅助运输系统运输矸石，即孟家窑煤业现阶段采用的方式。
优点：煤炭和矸石分别从主副运输系统出井，互不影响；
缺点：占用辅助运输系统能力，辅助运输的运行状况制约岩巷掘进。
建议采用这种方式的矿井有李村煤矿、王庄煤矿、李阳煤业、余吾煤业。此4座矿井年掘进全矸量、矿井辅助运输方式及井上选矸和煤矸井下分装分运成本对比见表1。
表1 井上选矸和煤矸井下分装分运成本对比
3.3 煤矸井下错时运输方案
在矿井主运输系统能力富余，且年计划产量不高的前提下，可考虑全矸通过主运输系统进行提升，但需与主煤流错时段运输，即在主运输系统不运输煤炭期间进行全矸运输，全矸从主井升至地面后直接进入矸石处理系统。
优点：矸石运输不占用辅助运输系统，辅助运输的运行状况对岩巷掘进不构成制约；
缺点：矸石挤占了煤炭的运输时间。
可采用这种方式的矿井有五阳煤矿、一缘煤业。这两座矿井井上选矸和煤矸井下错时运输成本对比见表2。
表2 井上选矸和煤矸井下错时运输成本对比 元/吨煤
3.4 不建议矸石运输方式改造的矿井
一座矿井的生产运行体系是一个庞大的构成体，其组成系统众多，除运输系统外，还有通风系统、抽采系统、排水系统、压风系统、供电系统、洗选系统等[2]，任何一个系统的改造都会对其他系统造成很大影响，矸石运输系统更是如此。
因此，不建议某些生产系统环节薄弱的矿井进行矸石运输方式改造，如潞宁煤业、漳村煤矿、高河能源、古城煤矿、阜生煤业，况且漳村煤矿、高河能源保有储量的服务年限不足7 a，已无改造的必要性。
4 结 语
从调研的14座矿井来看，适合进行煤矸井下智能分选试验的矿井为常村煤矿，适合煤矸井下分装分运方案的矿井为李村煤矿、王庄煤矿、李阳煤业、余吾煤业、孟家窑煤业，适合煤矸井下错时运输方案的矿井为五阳煤矿、一缘煤业，不建议矸石运输方式改造的矿井为潞宁煤业、漳村煤矿、高河能源、古城煤矿、阜生煤业。
“绿色开采，循环经济”定为煤矿企业发展的趋势，潞安集团公司下一步将选择常村煤矿进行井下煤矸分离试验，并与充填开采相结合，打造矸石不升井的绿色开采楷模。
