摘要：矿井煤炭回采后含有大量体积较大的矸石块，在进入选煤厂煤炭筛选前若不采取合理有效的大块矸石筛选措施，不仅给后期煤炭筛选加大困难，降低煤炭资源纯度，而且很容易造成选煤厂筛选机损坏如跳汰机、重介质旋流器等，针对这种情况西山煤电集团屯兰矿选煤厂通过研究，设计了一套大块煤矸石自动筛选装置并在选煤厂得以应用，实践证明采用该装置后取得了显著成效。
关键词：选煤厂 煤矸石 筛选装置 设计应用
Large coal gangue coal screening device application practice in Tunlan Coal Mine
Sulei
（Xishan Coal and electricity group Tun LAN coal preparation plant Shanxi Gujiao,030206,china）
Abstract: Coal Mining Mine contains a large number of large volume of waste rock in coal preparation plant, before screening if do not take effective measures for screening large gangue, not only to increase the difficulty of coal post screening, reduce coal purity, and is likely to result in the coal preparation plant screening machine damage such as jigging, dense medium cyclone etc. in view of this situation, Xishan Coal Preparation Plant of Tunlan coal mine through research, design a set of coal gangue screening device is applied in the coal preparation plant, practice has proved that the device has achieved remarkable results.
Key words: coal preparation plant; coal gangue screening device; design; application
1、概述
屯兰矿多经选煤厂主要采用重介质选煤法进行选煤，利用重介质旋流器对不同密度的煤矸石进行筛选，但是矿井采掘后的原煤中混合大量矸石块，矸石块长度及高度普遍大于300mm，原煤采出后经工作面及盘区带式输送机送入选煤厂，原煤进入选煤厂经过简单的人工捡矸处理后直接送入重介旋流器进行筛选，由于每天矿井采煤量大，人工捡矸劳动强度大，捡矸困难，致使很多大块煤矸石进入重介旋流器内，造成重介旋流器经常出现故障，降低其使用寿命，同时受大块矸石影响重介旋流器筛选煤矸石效果不佳。根据2015年屯兰矿机电科及煤质科数据统计发现，全年选煤厂重介旋流器损坏并维修五次，主要表现在旋流器入料口被大块矸石砸烂、变形，溢流口堵塞等，造成煤矿维修费用达70万元，而经过旋流器筛选后煤炭纯净度仅达75%，大大降低了原煤销售价格。针对这一难题，屯兰矿多经选煤厂通过技术研究，设计了一套大块煤矸石自动筛选装置，主要通过红外线激光装置、X射线岩石密度筛选装置以及联锁启停装置实现大块煤矸石自动筛选，该装置在屯兰矿选煤厂投入使用三个月内取得了显著成效。
2、大块煤矸石自动筛选装置结构
选煤厂大块煤矸石自动筛选装置主要由筛选平台、红外线激光装置、X射线岩石密度检测装置、重力感应器、联锁启停装置、控制开关、PLC控制柜以及信号线等部分组成[1]。
筛选平台长度为30m，主要由宽度为1.0m阻燃胶带及H架组成，筛选平台主要由功率为30KW单电机驱动。
红外线激光装置主要由红外线发射器、红外线接收装置、控制器等部分组成，红外线发射器及接收装置分别安装在筛选平台两侧并可进行高度调节，如图1所示。
X射线岩石密度检测装置主要由密度调节器、X射线发射器、射线滤波器、分析仪等部分组成，该装置安装在筛选平台上方与红外线激光装置联锁作用[2]。
重力感应器安装在筛选平台下方，在距激光装置前方每隔0.5m安装一组，共计安装5组，重力感应器调顶重力变化感应值在100-300g之间。
联锁启停装置主要由一台联锁开关、联锁控制器等组成，联锁开关通过三根负荷线分别于红外线激光装置、X射线岩石密度检测装置、筛选平台相连接。
PLC控制柜主要由液晶显示器、指示灯、信号处理器等部分组成，通过信号线与联锁开关相连，PLC控制柜主要对联锁开关发出的各种信号进行处理并发出控制指令。
3、大块煤矸石自动筛选装置工作原理
（1）矿井采掘工作面采出原煤后经各部带式输送机运输到选煤厂大块煤矸石筛选平台，然后开启筛选平台电源，在电机带动下平台阻燃皮带运转，为提高矸石筛选效率将筛选平台驱动装置设定速度为0.5m/s。
（2）将激光检测装置中的激光指向仪高度调整至距筛选平台0.3m，当原煤运输至激光检测装置时对于高度大于0.3m的煤矸石将阻断指向仪连续发射的红外线。
（3）当激光装置控制面板未能接受到连续的红外线时将发出控制信号，并通过信号电缆将信号传递至PLC控制柜，PLC控制柜接收到信号后及时处理并将X射线岩石密度检测装置开启指令信号传递至岩石密度检测装置分析仪[4]，此时X射线岩石密度检测装置接通电源发出射线。
（4）根据屯兰矿煤质科提供煤、岩石密度检测报告显示，矿井采出的原煤密度在1.27-1.33g/cm3，岩石密度为2.2-2.4g/cm3，所以将岩石密度检测装置中发出的X射线穿透临界值设定为2.0g/cm3。
（5）当X射线无法穿透大块岩石时经过射线滤波器及分析仪处理将处理信号传递至PLC控制柜，PLC控制柜对信号处理后发出筛选平台电机电源切断信号并传递至联锁开关[3]，联锁开关接受到指令后及时切断筛选平台电机电源，如图2所示。
（6）筛选平台切断电源后再惯性的作用下煤矸石将继续移动捡矸区，捡矸区长度为5m，捡矸区皮带下方安装5组动力感应器，感应器间距为1.0m如图1所示，为确保重力感应器动作灵敏可靠将感应器重力感应值调定位300g。
（7）当大块矸石在捡矸区排除后且重力感应器感应的到重力变化后将控制信号传递至PLC控制柜，控制柜对控制信号进行处理并发出筛选平台电机启动指令，联锁开关接收到筛选平台电机启动指令后及时启动电机电源筛选平台皮带继续运转，从而完成一个周期大块矸石筛选程序。
图1 大块煤矸石自动筛选装置电气控制方框图
4、大块煤矸石自动筛选装置优缺点
（1）该装置结构简单，成本费用低整套设备费用3万元，便于操作，装置维修费用低，各部件动作灵敏可靠，实现了大块矸石自动化筛选。
（2）屯兰矿选煤厂传统大块矸石采用每班指派10人对井下原煤进行人工筛选，安装大块煤矸石自动筛选装置后进行矸石筛选仅需2人，大大降低了煤矿劳动成本费用，预计每年可节约人工筛选矸石劳动成本费用达50万元。
（3）传统人工筛选矸石时因原煤矸石量大，经常出现矸石筛选不干净，造成重介旋流器损坏，且由于人工大块煤矸石筛选不干净致使重介旋流器选煤效果差，屯兰矿煤炭筛选后纯净度仅达75%，而2016年屯兰矿选煤厂安装大块煤矸石自动筛选装置后重介旋流器仅损坏一次，节约筛选机维修费用达60万元，同时大大提高了重介旋流器选煤效果，煤炭纯净度达90%以上。
（5）但是该装置在使用过程中还存在部分问题有待于技术改善，主要表现在以下几方面：①重力感应器动作比较灵敏，在捡矸区对小块矸石质量发生变化时也会发出错误启停指令；②大块矸石进入捡矸区后还需人工排除，未完全实现大块矸石无人自动排除；③该装置在使用过程中X射线岩石密度检测装置对炭质泥岩检测效果差，经常出现大块泥岩漏检现象。
5、结束语
西山煤电集团屯兰矿多经选煤厂针对传统人工大块煤矸石筛选效果进行分析，根据实际情况设计了一套大块煤矸石自动筛选装置，该装置应用后不仅成功解决了因人工捡矸不干净造成重介旋流器经常损坏，以及选煤厂选煤后煤炭纯度低等难题[5]，而且降低了选煤厂设备成本、维修费用以及劳动成本费用，提高了选煤厂大块煤矸石筛选效果，取得了显著的经济效益。
参考文献
[1]刘少华. 带式输送机大块矸石筛选装置应用〔J〕.江西煤炭科技，2016，二期：52—54
[2]张圣驰.带式输送机联锁启停装置设计 〔J〕.煤矿机电. 2017，四期：98-99
[3]熊新明. PLC控制系统可靠性设计的研究 〔J〕.煤矿机电，2004，三期：13—16
[4]张鸿兵. 钢丝绳芯胶带X射线检测装置的研究〔J〕.矿山机械，2008，二期：58—59
[5]张新和. 自动除矸旋转机的研制和应用〔J〕．能源技术与管理，2010，六期：86—87
作者简介
苏磊（1984.10-），男，2016年6月毕业于河北工程技术大学电气工程自动化，本科，无职称，现任西山煤电集团屯兰矿多种经营公司矸石选煤厂主管，从事选煤厂机电设备安全管理工作。
论文作者:苏磊
论文发表刊物:《电力设备》2018年第24期
论文发表时间:2019/1/8
标签：装置论文; 煤矸石论文; 矸石论文; 联锁论文; 射线论文; 选煤厂论文; 密度论文; 《电力设备》2018年第24期论文;