如何提高无烟煤块煤产率?

　　无烟煤块煤主要用于合成氨造气、工业燃气等行业，其售价长期以来高出末煤和混煤许多，提高块煤产率可直接增加企业效益，大多无烟煤生产企业都在积极探索块煤防破碎的有效途径。笔者结合煤炭生产与加工工艺特点，从技术管理方面入手，详细分析了煤矿井下提高块煤产率的有效途径，以及选煤厂可采取的防破碎技术手段。

　　一、矿井块煤防破碎措施

　　1.1通过控制煤质提高块煤率

　　1)实现合理配采。煤流中混入较多矸石不仅增大运输成本、损坏设备、降低毛煤质量，给洗选带来不便，还会在运输、转载、入仓、加工等环节相互撞击造成块煤破碎，所以合理控制煤质可提高块煤产量和产率。矿井应根据工作面具体情况，做到不同条件、不同煤质的工作面合理配采，并合理安排工作面推进度，做到所采毛煤质量不出现较大波动，各项指标均质稳定。在编制采、掘工作面规程时，还要对各工艺环节制定块煤防破碎的针对性措施。

　　2)回采工作面采取煤矸分采分运措施。有条件的采区要设单独的排矸仓，过断层时加强煤矸分采分运，避免煤矸混装混运，严禁300mm以上的矸石进入煤流。凡是有过断层、陷落柱、夹矸、火成岩的回采工作面，首先考虑改造，否则应有单独的煤矸分流设施，并首选连续性分流的煤矸分流设施。工作面过断层和薄煤带时合理控制采高，全岩段矸石全部用煤矸分流系统分离，半煤岩段300mm以上矸石要在工作面或煤矸分流处全部分出。

　　3)掘进工作面采取煤矸分流措施。遇半煤岩或过断层的掘进工作面，要做到煤岩分次爆破、分装分运，并采取措施，减少伪顶掉落。条件正常的炮采工作面要做到不打顶、不打底、不打矸石。特殊情况无排矸系统时必须采取定时排矸、挖矸石窖或开帮充填等方式及时处理矸石。

　　1.2采掘头面防破碎

　　1)选择合适采煤工艺、增大煤炭自然下落比例。对综采工艺，根据采煤机的过煤空间，对单向割煤、双向割煤进行对比，选择合适的割煤方法和落煤方式。鉴于采煤机截齿对块煤具有较大的破碎性，采煤工作面应优先选择单向割底煤方法，使上部煤层自然跨落，防止块煤在采煤机截割作用下二次破碎;同时视工作面出煤粒度大小，保持破碎机最大过煤高度，降低块煤通过破碎机时的破碎程度。

　　2)采用先放松动炮再割煤的办法。根据综采工作面的具体情况，可研究采用先放松动炮再割煤的方法，合理设置影响工作面爆破效果的爆破参数，如炮眼布置方式、深度、直径、炮眼间距、炮眼角度、起爆顺序、装药量、以及一次起爆长度等，可明显提高块煤率。对煤巷炮掘掘进头(煤巷开口)要多打眼、打斜眼，少装药，对炸药消耗量进行严格控制;为减少爆破影响，可采用风镐落煤，降低爆破单位耗药量，甚至采取不放炮等方式。永煤集团新桥煤矿在综采工作面采用微差爆破技术进行松动爆破，使综采工作面块煤率相对提高了5%。

　　3)合理选用采煤机滚筒和截齿。综采工作面要根据地质情况，选用合适的采煤机块煤滚筒，并对块煤滚筒进行优化改造，及时更换最佳长度的采煤机块煤截齿，避免使用破损截齿，除过断层时允许使用短截齿，正常情况下需采用加长型块煤截齿，以降低割煤时对块煤的冲击破碎。

　　4)优化采煤机工作参数。选择合适的采煤机工作参数，如采煤机牵引速度、滚筒转速、截割深度、截齿排列方式，对提高块煤率也有积极的作用。李晓豁和高健通过建立采煤机块煤产量的数学模型并计算得出，当滚筒转速在15-30r/min、牵引速度在15-30m/min时，粒度为5-15mm、15-25mm、25-50mm的块煤产量均最高。鄂尔多斯市盛鑫煤业有限责任公司通过实验证明，当采煤机滚筒转速在14-26r/min、牵引速度在15-25m/min、截割深度在50-100mm时，各种尺寸块煤产率都达到最大;同时截齿交叉式排列时，后螺旋叶片截齿高度大于前螺旋叶截齿截线，沿2个截齿的空档进行切割，具有提高块煤率、降低粉尘的功效。

　　5)根据工作面顶板情况调整拉架方法。综采工作面顶板破损段，需采用带压拉架、超前移架，防止顶板脱落，减少前方煤层受压变酥;顶板较好煤墙较硬时，可适当延长拉支架空顶时间，利用顶板下沉给煤墙一定压力，也能有效提高块煤率。

　　6)及时掌握矿压情况。与生产科结合，分析工作面周期来压规律，及时调整各工作面进度，合理避让来压，减少周期来压对块煤的影响。

　　1.3煤流系统防破碎

　　1)安装使用防破碎装置。根据各个转载点搭接方式安装防破碎装置，带式输送机与带式输送机、带式输送机与刮板搭接可安装导流煤槽(簸箕嘴)，使煤流平滑过渡;刮板与带式输送机、刮板与刮板搭接可安装防破碎缓冲胶带，减少块煤冲击破损量。煤流系统各转载点尽可能设计成平面转载，有落差的转载点均需安装块煤防破碎装置，各转载点搭接高度原则上不得高于0.5m，否则必须加设条状柔性缓冲防破碎装置，并保持其完好正常使用;搭接高度较高时，必须安装导流煤槽降低落差，防止块煤撞击破碎。

　　2)选择合适的运输设备。煤由工作面到井底煤仓，需经过刮板输送机、带式输送机等运输环节，每个转载点的跌落冲击力都会造成块煤损失，且刮板输送机内受到刮板与链条挤压也会造成块煤破碎，因此在设计煤流线路时应尽量减少转载环节，要注重设备选型，能用带式输送机的不用刮板输送机，并在带式输送机各落料点使用橡胶缓冲托辊、缓冲床或其他缓冲装置，减少转载点处块煤破碎。

　　1.4煤仓防破碎

　　1)井下煤仓防破碎控制。井下各煤仓要加设缓冲装置，新施工煤仓必须设计成倾斜或螺旋直立式，导流螺旋溜槽可大大减小块煤入仓时的冲击力，降低入仓时撞击破碎程度;煤仓要保持一定仓位，并超过煤仓螺旋溜槽尾部2m以上，采区仓位高度要控制在50%以上，具备条件的可安装自动限位控制装置。

　　2)主井煤仓防破碎控制。矿、厂密切结合，保证提煤尽可能连续与煤仓持续留有一定存煤，仓位严格控制在30%以上，减少原煤入仓落差，降低跌落碰撞破碎比率。

　　二、选煤厂块煤防破碎措施

　　2.1工艺设备选择

　　1)洗选工艺及设备选择。设计具有一定规模的重介选煤厂，优先进行分级入洗，选用重介浅槽作为块煤分选设备;由于规模小选择混合入洗工艺时，应采用无压给料重介质旋流器，避免块煤在泵与管道输送过程中的摩擦撞击造成破碎。采用跳汰工艺时，分级入洗比混合入洗多一道选前筛分环节会破碎块煤，且分级后块煤进入跳汰缓冲仓时，缺少末煤缓冲作用，块煤入仓也会撞击破碎。同时设计时，要具备矿井出煤由选煤厂直接入洗的功能，避免入仓转载等增加破碎环节。

　　2)运输设备选择。为避免块煤受挤压和撞击破碎，原煤、块煤、混煤运输设备应优先考虑带式输送机，尽量避免使用刮板输送机。

　　3)厂房设备布置。选煤厂设计时要最大限度压缩厂房高度，采取各种措施减小转载点处块煤落差，上下游设备尽可能布置在同一层，转载溜槽或漏斗在尽量带一定倾角，例如块煤分级脱水(脱介)筛与下游块煤运输设备尽量设置于同一层，条件不允许也要压缩分级筛与输送机之间高差。块精煤分级系统布置在块煤入仓前，可保证中间转载运输环节块与块之间有小颗粒作缓冲，减少碰撞破碎机会。

　　2.2防破碎溜槽设计

　　1)固定溜槽。溜槽作为产品转载、运输的重要环节，无动力部件，但对块煤防破碎起着非常关键的作用。溜槽内物料直接冲击面需增加橡胶衬板或其他弹性衬板，并及时检查磨损程度和更换;也可设置三角缓冲段或缓冲箱，使物料由高处落下先堆积在溜槽的缓冲箱内，待物料填满后从缓冲箱溢流至后续溜槽段，可大大降低块煤对溜槽母体冲击;落差溜槽尽设置三角冲或缓冲箱，逐级缓冲和降低煤流速度，起到最大限度的堆煤防碎作用;条件允许还可改变溜槽角度，优化溜槽过流断面，减缓物料下落速度，使物料滑动下落。

　　2)自动伸缩溜槽。自动伸缩溜槽安装于块煤仓内产品落料点处，工作机理是料位计检测溜槽内煤位高度，由驱动系统控制伸缩溜槽在仓内的伸缩长度，使落煤点高差始终保持在一定范围内，避免块煤高落差摔碎。

　　3)螺旋溜槽。螺旋溜槽的工作原理是通过螺旋溜槽的导向作用，将煤炭入仓过程中的自由落体运动转变为匀速螺旋运动，降低煤流运行速度，减缓煤炭入仓过程中的相互冲击，防止破碎，从而提高块煤率。螺旋溜槽分内螺旋溜槽和外螺旋溜槽。内螺旋溜槽由于受煤泥黏槽、满仓静压及放煤动压压跨支柱等问题制约已基本不用;外螺旋溜槽分内嵌式和壁挂式，受煤流影响小，维护量小，应用较为广泛。外螺旋溜槽一般安装于原煤仓、块煤仓，以及井下煤仓中，需要在矿厂筹建过程中设计和安装，投产时直接投入使用。由于螺旋溜槽受安装难度、仓内存煤、粉尘、瓦斯等影响，维护存在一定难度，设计安装时一定要保证溜槽具有足够的厚度和耐磨性。

　　2.3溜槽防破碎装置设计

　　1)重锤限位防破碎装置。溜槽出口处设计一可翻转挡煤板，一端焊接在溜槽一侧的转动轴上，转动轴的一端(或两端)安装配重，利用杠杆原理，溜槽内块煤重量小于配重时，翻板处于关闭状态，反之溜槽内块煤重量大于配重时，翻板转动，块煤下落，从而减小溜槽内块煤落差，避免高速碰撞和破碎。

　　2)自动限位防破碎装置。自动控制防破碎装置一般安装于块煤转载溜槽或漏斗内。具体做法是溜槽或漏斗入口安装自动限位开关，溜槽出口安装电动机制动闸板、翻板或拨轮放料装置，电动机运行受限位开关控制，当漏斗或溜槽内块煤量上升到上限位开关，开关打开电动机运行，溜槽出口闸板、翻板开启或拨轮转动，溜槽内物料蠕动下滑，当溜槽或漏斗内物料下滑到下限位开关，电动机停止运行，放料终止，这样可终保持溜槽和漏斗内物料处于一定高度，避煤块煤直接下落造成的冲击破碎。

　　2.4块煤入仓控制

　　采用伸缩溜槽控制块煤入仓存在故障率高、维修难度大、仓容实际利用率低等弊病;且安装螺旋溜槽施工难度大，溜槽磨损后维护成本高，更换时安全隐患大。由于块煤仓多跨铁路线建造，一般为方形，选煤厂可以在块煤仓转载带式输送机上方，设计安装沿输送带前后移动的卸料小车，通过控制卸料小车位置，使物料在煤仓不同位置下落，当下落点处仓内料位上升到落差范围内时，卸料小车前后微移物料继续下落，直至达到落差范围内。整个过程中物料落差保持稳定，在仓内锥状堆积成蠕动下滑状态，可有效提高仓容利用率和降低块煤落差。同时将块煤入仓口的安全防护篦子去掉，在落煤口外侧加设防护栏杆，不仅可避免块煤入仓时与篦子碰撞造成二次破碎，还可保证人员安全。永煤集团本部五个选煤厂全部采用此方法控制，原煤仓仓位高度始终保持在煤仓高度的一半以上，块煤仓落料点高度控制在1m以内，取得了良好的效果。

　　2.5装车落差控制

　　块煤装车要采取有效的防破碎措施，在装车溜槽处安装如升降式溜槽(簸箕嘴)等防破碎装置，使物料滑动下落，避免块煤与车帮及车底之间大落差撞击;及时掌握仓存情况，均衡控制给料，提高装车速度，减少装车过程中块煤之间冲击力。非特殊情况尽量避免块煤落地，以免车辆装卸碾压等造成破碎。

　　三、结语

　　对于块煤效益好的煤炭企业，不单指无烟煤，也包括生产长焰煤、弱粘煤等烟块产品的企业，结合市场需求，只要生产销售块煤优于末煤时，就应综合考虑在各个环节采取有效防止块煤破碎的措施，特别是在新建矿厂时就要进行必要论证与设计配置，保证投产后可直接投入使用，并保证防碎设施具备足够耐磨性和可靠性。在井上下生产过程中要加强管理与设施维护，确保技术操作到位、设施有效运行，并大胆创新逐步实施防破碎自动化控制，从达到增加经济效益、提高企业竞争力的目的。