專利名稱：一種實現原煤井下分選的方法
技術領域：
本發明涉及一種原煤分選方法，具體地說是一種實現原煤井下分選的方法。
背景技術：
隨著礦井大型化和采煤機械化程度的不斷提高，尤其是放頂煤開采技術的廣泛應 用，導致工作面斷層或煤層頂、底板及夾矸大量混入煤流線中，從而造成了毛煤中可見矸石 量增加。而在采煤作業中，毛煤在井下一般不做處理，而是直接進入井底煤倉，由提升系統 提升上井后再進行排矸作業，而排出的矸石還需設專門的堆放場地。顯然，井下煤流系統中 矸石運輸屬于礦井的無效運輸，這部分無效運輸量會大大降低礦井的實際產能。基于我國 煤炭資源的特點，過去采用傳統的地面建設選煤廠的方式，造成以下問題(1)由于原煤從井下運輸至地面后才進行洗選加工，造成矸石運輸能耗浪費，而且 選后矸石在堆放時易產生自燃，不僅占用大量的土地，而且嚴重污染生態環境；(2)選煤廠生產中造成的粉塵，是煤礦重點污染源之一，尤其是選煤廠的原煤儲裝 運系統，造成空氣中可吸入顆粒含量超標；(3)選煤廠生產造成的噪音污染也不容忽視，選煤廠主廠房噪音一般不低于 80db，原煤準備車間大于lOOdb，不僅嚴重影響工人的身心健康，對廠外環境也產生較大影 響；(4)選煤廠產生的污水是多年治理的老大難問題，雖然在“洗水閉路循環”方面取 得了明顯的進步，但外排煤泥水造成土壤污染和水污染的情況時有發生。
發明內容
本發明是針對現有技術中存在的諸多不足，提供一種實現原煤井下分選的方法， 這種方法是將選煤廠整體建設在井下硐室中，只將精煤產品升井，實現采煤、選煤、矸石回 填一體化。實現上述目的采用的技術方案是一種實現原煤井下分選的方法，原煤分選包括 原煤預先篩分工藝、產品洗選工藝、產品脫水工藝和煤泥水處理工藝，其特征在于，將原煤 分選各階段工藝的設備均設置在井下，它的具體實施方法是a、制定井下選煤工藝根據所選井下硐室寬度窄、高度低、長度長的特點，根據對 煤質的差異和產品煤質量要求，選擇適合所選硐室的原煤分選工藝，將各階段工藝的設備 設置在選定的符合條件的硐室內；b、設備選型根據硐室的特點為原煤分選各階段工藝選定具體設備，在符合選煤 設備選型原則的條件下，選擇組合式、易移動、自動化程度高的設備；C、硐室支護具體根據硐室附近的煤巖層的地應力、煤巖體強度和結構選取支護 參數，硐室的支護方式采用錨桿、錨索強力支護系統，且各硐室間存在高度差；d、設備布置原煤分選各階段工藝的設備均水平布置，且將有高度差要求的設備 設置在不同高度的硐室內；
e、矸石回填將洗選工藝過程選出的矸石通過設備直接回填到采空區，不同采空 區需要不同粒度的矸石填充煤柱巷采區用粗細混合的矸石填充；綜放工作面隅角區用細 矸管道填充；采空區垮裂帶用細矸鉆孔充填；f、自動化系統設置主控制室設置在地面，集中控制室設置在主洗車間；井下生 產現場設置控制室，該控制室內設置防爆工控機和顯示器；篩分工藝車間和主洗車間采用 兩套獨立的PLC系統分別控制；g、線纜布置線纜布置采用以光纜為骨干，無限網絡為延伸，在井下設立多個基 站，通過無限局域網絡覆蓋井下硐室，在井下建立局域網；h、安全系統①采用硐室全負壓通風與局部通風引風流系統相結合的通風方式，且各部分獨立 回風；②采用局部引風流管、導風簾和脈沖壓風的稀釋法以及加大硐室風量，消除硐室 獨頭和高冒處局部的積存瓦斯；③井下局部通風設備和電氣設備裝有風、電閉鎖裝置；④井下選煤廠區域內采取綜合防塵措施。與現有技術相比，本發明既可以減少地面占地，又能將原煤中的矸石升井之前排 出，將選出的矸石直接用于井下噴漿和采空區回填材料，將會產生巨大的經濟效益和社會 效益；井下開采造成了嚴重的地面采動破壞，矸石在井下分選后直接回填采空區，可大大減 少開采對地面的影響，降低環境污染；建筑工程費用在選煤廠投資構成中約占40%，在井 下硐室中建設選煤廠可大大降低這部分投資。
圖1為井下選煤廠的設備布置平面圖。圖2為矸石充填技術路線圖。圖中浮選精煤壓濾機1，精煤磁選尾礦振動弧形篩2，精煤脫介篩3，三產品旋流 器4，中矸聯合脫介篩5，中矸尾礦高頻篩6，浮選尾礦壓濾機7，浮選機8，煤泥脫水高頻篩 9，脫泥篩10，混料桶11，煤泥水桶12，通風管道13，斜管濃縮機14，浮選尾礦壓濾機入料攪 拌桶15，循環水池16，磁尾分級旋流器溢流桶17，檢修通道18。
具體實施例方式下面結合附圖和實施例對本發明作進一步說明。本實施例中，原煤分選工藝包括入選原煤預先篩分工藝、產品洗選工藝、產品脫水 工藝和煤泥水處理工藝，將原煤分選各階段工藝的設備均設置在井下，將采煤、選煤、回填 聯合起來，實現采選填一體化，其整體過程為將采出的原煤經皮帶輸送機送入儲煤硐室， 再從儲煤硐室用皮帶輸送到選煤硐室進行洗選，選出的精煤產品由原來的原煤提升皮帶升 井后存入地面產品倉；洗選出的矸石回填到采空區。而整個選煤工藝亦在井下完成，具體的 實施方法是a、制定井下選煤工藝根據所選井下硐室地理條件的特點，即硐室的寬度窄、高度 低、長度長的特點，根據對煤質的差異和產品煤質量要求，選擇適合所選硐室的原煤分選工
4藝，將原煤分選各階段工藝的所用設備設置在選定的符合條件的硐室內，即根據每個硐室 的特點不同，利用各硐室自身的特點，在原煤分選的某個工藝環節中，選定適合的設備設置 在該硐室內。b、設備選型根據硐室的寬度窄、高度低、長度長的地理特點為原煤分選各階段工 藝選定具體設備，在滿足工藝處理量要求及遵循地面選煤廠選型原則的條件下，選擇系統 簡單、體積小、易移動、自動化程度高的設備。為了減小體積，一般采用的設備為組合式設 備。例如1、分選工藝中采用有壓入料三產品重介旋流器，既有利于配合脫泥分選工藝，又 可以滿足井下硐室的高度要求。與無壓旋流器相比，有壓重介旋流器還具有分選精度高，處 理能力大，分選下限低等優點。2、分選工藝中，可用機械式動篩跳汰機代替底面的液壓式動 篩跳汰機，可以省去復雜的液壓系統，簡化系統。3、對煤泥水的處理采用高效斜管濃縮機， 既降低了濃縮機的高度又使沉降濃縮效果更好。這樣，既能符合行業規定，還能適應井下選 煤廠的特殊環境。C、硐室支護井下選煤廠硐室斷面大，各硐室間間距小、數量多，變形控制要求高 且硐室能承受一定的振動，穩定性要求高，所處地質條件復雜。硐室的主要支護方式采用 高預應力錨桿、錨索強力支護系統組合支護，并且采用鋼帶實現錨桿預應力的有效擴散， 顯著提高對錨桿之間圍巖的支護作用。具體根據硐室附近的煤巖層的地應力、煤巖體強 度和結構選取支護參數。錨桿、錨索直徑越大、強度越高、長度越大，施加的預應力應越 高。選用新型的煤礦專用錨桿、錨索，實現大直徑、大噸位及高延伸率，適合煤礦井下特有的 條件。例如某在建礦井的井下選煤廠硐室錨桿選用最新研制HRB600錨桿，錨索材料采用 Φ 22-1 X 19-8300高強錨索，并在孔內注漿。由于井下含煤地層及圍巖結構的不同，支護完 畢的硐室間存在自然的高度差。d、設備布置由于硐室的寬度窄、高度低、長度長的特點，工藝布置放棄采用地面 選煤廠的縱向分層布置方式，且將有高度差要求的設備設置在不同高度的硐室內，可以利 用硐室的高低以及硐室的長度引起的落差來實現設備中物料的自流，這樣就可以克服井下 硐室對設備布置的困擾。附圖1為井下選煤廠設備布置平面圖。其中三產品旋流器4設置在地理位置最 高平面的硐室內；浮選精煤壓濾機1，精煤磁選尾礦振動弧形篩2，精煤脫介篩3，中矸聯合 脫介篩5，中矸尾礦高頻篩6，浮選尾礦壓濾機7，浮選機8，煤泥脫水高頻篩9，脫泥篩10水 平設置在第二高度的同一水平面的硐室內；混料桶11，煤泥水桶12，斜管濃縮機14，浮選尾 礦壓濾機入料攪拌桶15，磁尾分級旋流器溢流桶17，循環水池16水平設置在最低的水平面 的硐室內。而通風管道13和檢修通道18設置在設備周圍。e、矸石回填將洗選工藝過程選出的矸石通過設備直接回填到采空區，不同采空 區需要不同粒度的矸石填充煤柱巷采區用粗細混合的矸石填充；綜放工作面隅角區用細 矸管道填充；采空區垮裂帶用細矸鉆孔充填。也可以利用回填的矸石代替傳統技術中不能 回收的煤柱，根據需要，還可以對矸石進行破碎后再回填。例如某一典型井下選煤廠洗選 矸石占洗選煤量的26. 4%，其中0-0. 5mm浮選尾煤占總矸石量的35% ；0. 5_50mm粒徑占 65%。擬采用兩種充填方法綜合應用的方法進行矸石處理。首先將0.5-50mm矸石分選為 0. 5-10mm和10_50mm兩種，0. 5_10mm粒徑矸石和20%的0-0. 5mm浮選尾煤實施采空區垮裂 帶細矸鉆孔充填，10-50mm矸石和80%的0-0. 5mm浮選尾煤進行煤矸置換區粗細矸混合充填，具體的充填處理技術路線見附圖2。f、自動化系統設置主控制室設置在地面，集中控制室設置在主洗車間；井下生 產現場設置控制室，該控制室內設置防爆工控機和顯示器，方便現場人員對設備運行情況 進行監視控制；篩分工藝車間和主洗車間采用兩套獨立的PLC系統分別控制。另外，控制室 內設置DLP大屏以及電視墻，監視井下工業電視信號。g、線纜布置在煤礦井下不方便布線或者基站的移動性較強的地方，都采用Mesh 的組網方式，即線纜布置采用以光纜為骨干，無限網絡為延伸，在井下設立多個基站，通過 無限局域網絡覆蓋井下硐室，在井下建立有線或無線混合型的局域網，這樣，井下選煤廠不 需大量工人在現場，通過井上對井下的調度和控制，實現自動化生產，提高效率，減少勞動 力，減少安全隱患。h、安全系統①采用硐室全負壓通風與局部通風引風流系統相結合的通風方式，且各部分獨立 回風，保持硐室內的通風還能有效防止瓦斯爆炸等安全隱患。②瓦斯的防治包括瓦斯積聚防治和瓦斯爆炸防治防治瓦斯積聚的重點是硐室獨 頭和高冒處局部積存瓦斯，可以采用局部引風流管、導風簾和脈沖壓風等稀釋法及適當加 大硐室風量，解決硐室獨頭和高冒處局部積存瓦斯。另外就是穩定通風系統加強瓦斯含量 檢測。③瓦斯防爆的防治加強井下選煤廠通風，嚴格執行瓦斯檢查制度，特別是在硐室 過構造時更應加強監測，防止瓦斯超限。井下局部通風設備和電氣設備都必須裝有風、電閉 鎖裝置，加強機電設備的檢查和維修，保持良好的防爆性能，嚴防電器失爆。井下爆破器材 的使用及操作工藝必須遵守《煤礦安全規程》的有關規定。防火在區域內若干地點設置干四氯化碳滅火器和防火砂箱。井下選煤廠區域的 煤層硐室必須噴漿防火處理，硐室支護采用砌碹。設備的嚴格按照《煤礦安全規程》的有關 規定，選用ST型(阻燃型)鋼繩芯膠帶輸送機，擔負原煤的運輸任務。井下選煤廠區域內 必須安裝可以檢測火災的報警傳感器。④防塵井下選煤廠區域內設計采取綜合防塵措施對可能產塵地點選擇適當的 局部除塵系統、風流凈化、機械捕塵、個體防護等綜合防塵措施；對裝載點、卸載點、煤流運 輸、儲存等產生粉塵地點，采用噴霧灑水、控制風速、清掃沖洗、水幕隔爆等綜合防塵措施。 在各含塵量較大的進風巷中設置水幕，降低粉塵濃度，避免進風流污染。防水井下選煤廠周邊安全煤巖柱留設設計參照《建筑物、水體、鐵路及主要井巷 煤柱留設與壓煤開采規程》。必須在井下選煤廠設計暢通的排水水溝，一直到水泵房。這種將洗選廠建在井下，將采選、洗選和回填統一在井下實現作業的方法，也適用 于其他礦物。
權利要求
一種實現原煤井下分選的方法，原煤分選包括原煤預先篩分工藝、產品洗選工藝、產品脫水工藝和煤泥水處理工藝，其特征在于，將原煤分選各階段工藝的設備均設置在井下，它的具體實施方法是a、制定井下選煤工藝根據所選井下硐室寬度窄、高度低、長度長的地理特點，根據對煤質的差異和產品煤質量要求，選擇適合所選硐室的原煤分選工藝，將各階段工藝的設備設置在選定的符合條件的硐室內；b、設備選型根據硐室的地理特點為原煤分選各階段工藝選定具體設備，在符合選煤設備選型原則的條件下，選擇體積小、易移動、自動化程度高的設備；c、硐室支護根據硐室附近的煤巖層的地應力、煤巖體強度和結構選取支護參數，硐室的支護方式采用錨桿、錨索強力支護系統，且各硐室間存在高度差；d、設備布置原煤分選各階段工藝的設備均水平布置，且將有高度差要求的設備設置在不同高度的硐室內；e、矸石回填將洗選工藝過程選出的矸石通過設備直接回填到采空區，不同采空區需要不同粒度的矸石填充煤柱巷采區用粗細混合的矸石填充；綜放工作面隅角區用細矸管道填充；采空區垮裂帶用細矸鉆孔充填；f、自動化系統設置主控制室設置在地面，集中控制室設置在主洗車間；井下生產現場設置控制室，該控制室內設置防爆工控機和顯示器；篩分工藝車間和主洗車間采用兩套獨立的PLC系統分別控制；g、線纜布置線纜布置采用以光纜為骨干，無限網絡為延伸，在井下設立多個基站，通過無限局域網絡覆蓋井下硐室，在井下建立局域網；h、安全系統①采用硐室全負壓通風與局部通風引風流系統相結合的通風方式，且各部分獨立回風；②采用局部引風流管、導風簾和脈沖壓風的稀釋法以及加大硐室風量，消除硐室獨頭和高冒處局部的積存瓦斯；③井下局部通風設備和電氣設備裝有風、電閉鎖裝置；④井下選煤廠區域內采取綜合防塵措施。
全文摘要
一種實現原煤井下分選的方法。具體實施方法是a、制定井下選煤工藝；b、設備選型；c、硐室支護；d、設備布置；e、矸石回填；f、自動化系統設置；g、線纜布置；h、安全系統。本發明既可以減少地面占地，又能將原煤中的矸石升井之前排出，將選出的矸石直接用于井下噴漿和采空區回填材料，將會產生巨大的經濟效益和社會效益；井下開采造成了嚴重的地面采動破壞，矸石在井下分選后直接回填采空區，可大大減少開采對地面的影響，降低環境污染；建筑工程費用在選煤廠投資構成中約占40％，在井下硐室中建設選煤廠可大大降低這部分投資。
文檔編號B03B7/00GK101905189SQ201010256639
公開日2010年12月8日 申請日期2010年8月19日 優先權日2010年8月19日
發明者樂宏剛, 劉峰, 李佰云, 李凡平, 杜寶權, 王鳳寅, 王娜, 王彥文, 田春華, 邵濤 申請人:劉峰