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(中國(guó)煤炭科工集團(tuán) 北京華宇工程有限公司，河南 平頂山467000)

王行莊煤礦隸屬中煤資源發(fā)展集團(tuán)公司，設(shè)計(jì)能力為1.20 Mt/a。煤礦于2004年9月開(kāi)工建設(shè)，2009年2月正式投產(chǎn)。礦井生產(chǎn)煤炭由主立井箕斗提升至地面后，由帶式輸送機(jī)轉(zhuǎn)載進(jìn)入篩分樓進(jìn)行揀矸除雜。揀矸后原煤運(yùn)載至礦井露天儲(chǔ)煤場(chǎng)緩存，后由汽車(chē)外銷(xiāo)或由汽車(chē)運(yùn)至礦井北部約2 km處的馬寨裝車(chē)站臺(tái)后，由鏟車(chē)裝列車(chē)外銷(xiāo)。該生產(chǎn)方式生產(chǎn)的產(chǎn)品單一，產(chǎn)品附加值低，生產(chǎn)效率低，生產(chǎn)成本高，環(huán)保不達(dá)標(biāo)。為保證企業(yè)可持續(xù)發(fā)展，需配套建設(shè)選煤廠，完善生產(chǎn)工藝[1]。王行莊煤礦儲(chǔ)裝運(yùn)及選配煤系統(tǒng)工程主要建設(shè)在距離礦井北部2 km的馬寨裝車(chē)站預(yù)留場(chǎng)地內(nèi)，主要包括輸煤系統(tǒng)、分選系統(tǒng)、配煤系統(tǒng)、裝車(chē)系統(tǒng)。輸煤系統(tǒng)在于解決礦井至馬寨裝車(chē)站汽車(chē)短途運(yùn)輸?shù)某杀靖?、環(huán)保不達(dá)標(biāo)、道路安全隱患大的問(wèn)題；分選系統(tǒng)是為王行莊煤礦配套建設(shè)具有1.20 Mt/a分選加工能力的選煤廠，以增加產(chǎn)品附加值；配煤系統(tǒng)是借助王行莊煤礦得天獨(dú)厚的地理優(yōu)勢(shì)與鐵路運(yùn)輸資源，形成一定規(guī)模的配煤加工能力，解決銷(xiāo)售產(chǎn)品結(jié)構(gòu)單一的問(wèn)題，更好的拓展市場(chǎng)；裝車(chē)系統(tǒng)建設(shè)的目的之一是解決裝載機(jī)在露天站臺(tái)裝車(chē)揚(yáng)塵、污染環(huán)境的問(wèn)題，二是解決其裝車(chē)效率低、裝車(chē)費(fèi)用高的問(wèn)題。

1 輸煤系統(tǒng)設(shè)計(jì)

輸煤通道采用管狀帶式輸送機(jī)，最大運(yùn)量為450 t/h，管徑為300 mm，帶速為3.15 m/s，輸送機(jī)水平長(zhǎng)度為1 700 m，平均支高為4.5 m，采用垂直拉緊和絞車(chē)張緊方式，機(jī)頭驅(qū)動(dòng)，沿王行莊煤礦進(jìn)礦公路東側(cè)自南向北線性布置，途中跨越煤礦內(nèi)部道路2次，鄉(xiāng)村道路4次，省道1次，高壓線下通過(guò)6次，線路布置、與相關(guān)建構(gòu)筑物限界均滿足相關(guān)規(guī)范[2-3]。機(jī)尾位于礦井落煤點(diǎn)下部；機(jī)頭布置在馬寨裝車(chē)站預(yù)留場(chǎng)地內(nèi)，在S323省道以北100 m處。

2 分選系統(tǒng)設(shè)計(jì)

2.1 煤質(zhì)資料分析

設(shè)計(jì)所采用的煤質(zhì)資料，來(lái)源于河南省煤炭質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)中心2017年編制的王行莊煤樣報(bào)告，并綜合考慮鄰近的趙家寨煤礦原煤特性進(jìn)行校正。王行莊煤礦主要可采煤層為二1煤層，部分開(kāi)采二3煤層。二1原煤為低灰、特低硫、低揮發(fā)分、微粘結(jié)性或無(wú)粘結(jié)性的貧瘦煤、貧煤；二3原煤為特低灰、特低硫、低揮發(fā)分、微粘結(jié)性或弱粘結(jié)性的貧瘦煤、瘦煤。該原煤泥化程度低，其篩分和浮沉試驗(yàn)結(jié)果，見(jiàn)表1-表3 。

表1 原煤篩分試驗(yàn)結(jié)果Table 1 Raw coal screen analysis %

表2 50～1 mm粒級(jí)原煤浮沉試驗(yàn)結(jié)果

表3 1～0.25 mm粒級(jí)原煤浮沉試驗(yàn)結(jié)果Table 3 Float-and-sink data of 1-0.25 mm raw coal %

分析表1可知：該原煤煤質(zhì)易碎，細(xì)粒煤所占比例較大；分析表2可知：各密度級(jí)的產(chǎn)率呈兩頭大中間小的規(guī)律，說(shuō)明通過(guò)分選，能生產(chǎn)出優(yōu)質(zhì)精煤；分析表3可知：<1.5 g/cm3密度級(jí)產(chǎn)率為76.69%，灰分為9.05%，>2.0 g/cm3密度級(jí)產(chǎn)率為13.29%，灰分為76.26%，浮沉組成中輕產(chǎn)物含量多。

2.2 選煤方法

通過(guò)分析煤質(zhì)資料，此煤種粒度偏細(xì)，若主選工藝采用跳汰分選，因跳汰機(jī)不完善度較高，會(huì)造成分選精度差；通過(guò)計(jì)算機(jī)模擬，當(dāng)精煤灰分均為10.50%時(shí)，重介質(zhì)旋流器分選的精煤產(chǎn)率比跳汰選高出3～5個(gè)百分點(diǎn)，建議主選工藝采用重介質(zhì)旋流器分選[4]；該煤種煤泥含量較高，為減小后續(xù)生產(chǎn)系統(tǒng)設(shè)備型號(hào)、降低運(yùn)營(yíng)成本、節(jié)省投資、保證介耗，設(shè)計(jì)推薦選前脫泥工藝；該煤種較脆易碎，同時(shí)為簡(jiǎn)化工藝，宜采用脫泥無(wú)壓三產(chǎn)品重介質(zhì)旋流器的分選工藝[5-7]。

當(dāng)要求1～0.25 mm粒級(jí)原煤分選精煤灰分≤10.50%時(shí)，理論分選密度為1.697 g/cm3，精煤理論產(chǎn)率為82.97%，δ±0.1含量為3.58%，可選性為易選；當(dāng)要求分選精煤灰分≤9.50%時(shí)，理論分選密度為1.555 g/cm3，精煤理論產(chǎn)率為79.38%，δ±0.1含量為13.20%，可選性為中等可選。TBS最佳分選粒級(jí)為1.0～0.25 mm，入料粒度上下限之比以4∶1為宜，分選密度在1.4～1.9 g/cm3之間。TBS在周邊選煤廠，如梁北選煤廠、泉店選煤廠等廣泛應(yīng)用，使用效果好，粗精煤回收率高，灰分穩(wěn)定，生產(chǎn)成本低，因此，粗煤泥建議采用TBS分選[8-9]

機(jī)械攪拌式浮選機(jī)對(duì)細(xì)煤泥入浮粒度適應(yīng)性強(qiáng)，性能穩(wěn)定可靠，管理方便，單臺(tái)處理能力大，在周邊選煤廠應(yīng)用廣泛且效果較好[10-11]。本設(shè)計(jì)對(duì)細(xì)煤泥的處理推薦使用機(jī)械攪拌式浮選機(jī)。

最終設(shè)計(jì)方案采用的選煤工藝為：原煤采用篩孔為1 mm的脫泥篩預(yù)先脫泥，50～1 mm粒級(jí)煤采用無(wú)壓三產(chǎn)品重介質(zhì)旋流器分選，1.0～0.25 mm粒級(jí)煤采用TBS分選，0.25～0 mm粒級(jí)煤泥采用機(jī)械攪拌式浮選機(jī)分選，浮選精煤采用加壓過(guò)濾機(jī)回收，浮選尾煤采用濃縮、壓濾回收[12-14]。

2.3 主要單位工程

分選系統(tǒng)主要包括主廠房、入選原煤緩沖倉(cāng)、濃縮車(chē)間、壓濾車(chē)間、空壓機(jī)房、浮選藥劑庫(kù)等。主廠房是集原煤脫泥、無(wú)壓給料三產(chǎn)品重介質(zhì)旋流器分選、TBS分選、產(chǎn)品脫介脫水，介質(zhì)回收、粗煤泥回收、浮選、浮選精煤加壓過(guò)濾于一體的聯(lián)合建筑。考慮到本廠煤泥量較大，濃縮車(chē)間設(shè)置φ30 m濃縮池2座，一用一備。

3 配煤系統(tǒng)設(shè)計(jì)

工程設(shè)計(jì)一座外來(lái)煤儲(chǔ)煤場(chǎng)：60 m×100 m鋼網(wǎng)架結(jié)構(gòu)封閉儲(chǔ)煤場(chǎng)，設(shè)計(jì)儲(chǔ)量30 000 t,兼具外來(lái)煤、分選后中煤、礦井準(zhǔn)備后的原煤存儲(chǔ)及其相互摻配、原煤返選緩存的功能。內(nèi)設(shè)四個(gè)受煤坑，受煤坑下配變頻給料機(jī)，其中2個(gè)作為粗配作業(yè)的受煤坑，配合返煤裝車(chē)系統(tǒng)生產(chǎn)使用；另外2個(gè)作為摻配返選受煤坑，配合分選系統(tǒng)生產(chǎn)使用[15-16]。

工程設(shè)計(jì)3個(gè)φ18 m圓筒倉(cāng),每個(gè)儲(chǔ)量5 000 t，筒體高為36 m，每個(gè)倉(cāng)下設(shè)4個(gè)漏斗并配置4臺(tái)給料機(jī)(其中2臺(tái)為變頻給料機(jī))。3個(gè)圓筒倉(cāng)1個(gè)用作精煤倉(cāng)，1個(gè)用作外來(lái)煤倉(cāng)，1個(gè)用作礦井原煤倉(cāng)，這三個(gè)倉(cāng)也可作為配煤系統(tǒng)的精配倉(cāng)，同時(shí)，也是火車(chē)裝車(chē)前的緩存?zhèn)}。

配煤生產(chǎn)工藝流程包括：外來(lái)煤翻卸，初步檢測(cè)后分點(diǎn)堆放，取樣化驗(yàn)、計(jì)算配比，外來(lái)煤取料輸送、混合摻配，最終產(chǎn)品的檢測(cè)、反饋調(diào)整、外運(yùn)等。

4 裝車(chē)系統(tǒng)設(shè)計(jì)

王行莊煤礦設(shè)計(jì)能力1.20 Mt/a，日均生產(chǎn)約3 600 t。原為露天裝車(chē)站臺(tái)，站臺(tái)堆煤，裝載機(jī)裝車(chē)，污染環(huán)境，效率低下。本設(shè)計(jì)通過(guò)建設(shè)裝車(chē)點(diǎn)裝車(chē),設(shè)定裝1列車(chē)為60節(jié)車(chē)皮，車(chē)皮型號(hào)C60/C62/C64/C70,裝煤凈重為3 600～4 200 t/列車(chē)。在馬寨站3、4道有限長(zhǎng)度中部設(shè)1個(gè)火車(chē)裝車(chē)點(diǎn)(2個(gè)裝車(chē)漏斗)，可實(shí)現(xiàn)2股道同時(shí)裝車(chē)?？哲?chē)由東部頂入4道，將車(chē)尾頂至4道裝車(chē)點(diǎn)后將整列車(chē)(60節(jié))從中部解列，車(chē)頭牽出東30節(jié)空車(chē)，再頂入3道裝車(chē)點(diǎn)；解列后的空車(chē)到位后，各道車(chē)皮通過(guò)準(zhǔn)軌鐵牛向西牽引移動(dòng)；裝車(chē)緩存?zhèn)}中的商品煤通過(guò)給料機(jī)、帶式輸送機(jī)運(yùn)至火車(chē)裝車(chē)點(diǎn)后平均分配至兩個(gè)裝車(chē)漏斗，通過(guò)裝車(chē)簸箕裝車(chē)。裝車(chē)點(diǎn)下股道設(shè)置動(dòng)態(tài)電子軌道衡進(jìn)行稱(chēng)重，直至將各車(chē)皮裝滿；最后由車(chē)頭向西牽引組列完成裝車(chē)，牽出車(chē)站，整個(gè)裝車(chē)過(guò)程約為2 h。裝車(chē)系統(tǒng)配套完善的平煤、牽引、稱(chēng)重、抑塵裝置。

5 結(jié)語(yǔ)

王行莊煤礦儲(chǔ)裝運(yùn)及選配煤系統(tǒng)工程包含原煤運(yùn)輸、儲(chǔ)存、分選、裝車(chē)4個(gè)系統(tǒng)，具有系統(tǒng)功能完善、輸煤高效環(huán)保、配煤工藝精準(zhǔn)穩(wěn)定、分選工藝靈活可靠、裝車(chē)方便快捷的優(yōu)點(diǎn)。儲(chǔ)裝運(yùn)及選配煤系統(tǒng)工程建成后，提高了企業(yè)的煤炭物流效率，保證了煤炭的清潔生產(chǎn)和運(yùn)輸，滿足了煤質(zhì)變化后的市場(chǎng)需求，不僅能給企業(yè)帶來(lái)巨大的經(jīng)濟(jì)效益，還能帶來(lái)巨大的社會(huì)效益。