干法选煤技术在平煤十二矿中的应用实践

袁周军，贾水聚

(中国平煤神马集团 质量技术监督中心，河南 平顶山 467000)

平顶山矿区是我国较早开发的煤炭矿区，部分矿井在经过多年开发后已进入中后期开采阶段。目前平煤神马集团大多数矿井属瓦斯突出矿井，为了开采深层更为优质的煤炭资源，需要先开采保护煤层以释放突出煤层的瓦斯压力。集团为坚决打好瓦斯区域治理攻坚战，解决煤与瓦斯突出对矿井安全生产的严重威胁，决定集中开采保护层。但保护层多为超薄煤层，属于不可采煤层，因此，保护层的开采对提高煤炭质量造成很大的困难。

平煤十二矿是年产150万t的中型矿井，属高瓦斯矿井及煤与瓦斯突出严重威胁矿井，煤种为焦煤，可采煤层有己15、己16、己17煤层。己14煤层为保护煤层，厚0～1.1 m，平均0.6 m，由于矿井地质条件及生产工艺较为复杂，原为不可采煤层，自2008年8月份开始对己14煤层进行开采。己14煤层矸石量大，直接影响入洗原煤灰分，造成煤质下降。为此，结合矿井生产实际，对开采保护层加强煤质管理，提高煤炭质量进行分析和探讨，立足点放在采用干法选煤技术排矸提质，同时加强干法选煤厂各生产环节、生产工序的煤质管理，提高入洗原料煤质量。

1 煤质状况

1.1 己14保护层开采现状

平煤十二矿1989年被确定为高瓦斯突出矿井，多年来集团把开采保护层作为瓦斯治理的试点单位，开采保护层前矿井是“一开一掘、一综一备”的生产格局，商品煤灰分在25%以下，开采保护层后生产格局被打乱，上分层(优质煤)工作面必须经过开采保护层释放瓦斯后才能开采。2009年以来，十二矿开始开采己14煤层，该煤层赋存不稳定，局部无煤，采用综合机械化开采。己14掘进工作面有3个，月推进120 m，全月己14煤层毛煤产量共计5.8万t，每天将产生约1 000～1 200 m3的矸石亟待处理。

1.2 保护层开采造成煤质下降

以己14-31090保护层工作面为例，平均毛煤灰分76.0%(56%～87%)；若3个己14掘进工作面同时开工，掘进毛煤灰分83.0%，综合毛煤灰分约78.0%，造成入洗原煤灰分急剧升高(上升15～20个百分点)。另外，由于开采保护层，三水平己15优质煤层开采迟缓，产量占比下降；下分层及己16-17煤层(可采毛煤灰分在45%～60.00%)产量占比上升。以2009年开始开采保护层为界，前5 a(2005—2009年)入洗原煤灰分为21.04%～23.19%，后5 a(2010—2014年)入洗原煤灰分为36.06%～40.67%，近5 a(2015—2019年)入洗原煤灰分为38.12%～43.15%，平均上升15～20个百分点，十二矿“煤中之‘味精’”的美誉不复存在。由此可以，开采保护层使得入洗原料煤灰分急剧上升，影响了矿区经济效益，给集团公司造成很大的经济损失。

2 干法选煤技术的应用

2.1 建设干法选煤厂

集团公司未雨绸缪，自2008年就预测到十二矿开采保护层后商品煤灰分将急剧升高，即开展了井下煤矸分运、井上建设干法选煤厂的前期调研工作。经有关专家广泛论证，最终2009年立项，于2010年5月份正式采用一套型号为FGX-24A型复合式干法选煤分选系统。该系统运行以来，选后煤排矸率控制在15%～20%，原煤灰分下降7～10个百分点，投入使用至2017年。干法选煤系统运行8 a来，在降灰提质方面发挥了重要作用。

2.2 存在问题及解决方案

运行8 a后的干选设备老化严重，粉尘大、不能达到环保要求，于2017年6月停用。

2.2.1 扬尘综合治理方案

(1)分选设备振动筛与顶部集尘罩间的软连接风筒老化破损，现用的连接风筒为矿方维修人员采用传动胶带自制的，但由于材质较厚且硬，自制的风筒与设备钢结构本体密封不严密，导致连接缝隙处有大量的扬尘。针对此处扬尘，要做到从污染源治理，需将连接风筒更换为原设备配套的同型号、同材质连接风筒，以保证此部分的密封性。

(2)分选设备原有振动给料机送料槽和矸石下料槽都是顶部开口裸露设计，由于设备运行时产生的震动较大，因此通过此处送料槽和下料槽开口处产生的扬尘也非常大。要降低这两处扬尘污染，同时考虑到减少产生震动噪声的噪声污染源，可采取的措施为：采用10 mm厚的橡胶板制成适合尺寸的槽体顶部开口的盖板，并做好盖板与槽体间的密封连接，从而降低此处扬尘的粉尘含量。

(3)分选设备底部精煤传送胶带及矸石传送胶带现在为裸露状态；除尘器底部卸料阀与胶带相接处虽然安装有隔尘罩，但由于投运多年现已基本腐蚀损坏。需要采取的措施为在精煤传送胶带和矸石传送胶带上方安装可拆卸隔尘罩，隔尘罩为钢制材料，隔尘罩之间的相接处均采用橡胶胶垫进行封堵，以降低扬尘外溢。同时为了进一步降低扬尘，保留精煤传送胶带处安装的喷淋降尘喷头，更换损坏的喷头，并在矸石传送胶带上也安装降尘喷头。

(4)由于分选设备位于室外，经过多年风吹雨淋，在煤尘中酸性腐蚀成分的作用下，分选设备外部罩子有不同程度的腐蚀老化，出现很多漏洞。同时，罩子与胶带机、外部给料机、通风管道等的相接处都未进行密封。因此，分选设备投运时大量扬尘通过这些外部连接通道向外传播，对外界环境影响很大，致使无组织排放粉尘量严重超标。因此需将分选机外部罩子破损处进行修复，修复材料采用1 mm厚的彩钢板；分选机外部罩子与胶带机、外部给料机、通风管道等的相接未密封处，采用5 mm厚的橡胶板作为密封连接板对其进行密封，尽量使分选机罩子内部形成一个相对封闭的环境，以阻隔分选系统无组织排放扬尘对外界环境的影响。

2.2.2 除尘系统改造方案

选煤厂现有一套两台分选设备，每台分选设备配套4台旋风除尘器和1台LHF型回转反吹布袋除尘器；旋风除尘器与分选系统主风机形成一个闭合的循环系统，布袋除尘器是独立的烟气过滤除尘外排系统。由于现有旋风除尘器系统进出风管道及袋式除尘器进风管道内部被煤尘封堵；旋风除尘器本体在粉尘的作用下也磨损腐蚀严重，袋式除尘器滤袋严重老化，因此现有的除尘设备除尘效果已无法满足现阶段我国环保部门规定的大气污染物排放标准的要求。现需将原有旋风除尘器进出风管道及袋式除尘器进风管道拆除，更换为同规格同尺寸的管道，为保证新制作的烟道系统不增加分选系统阻力，安装位置及方式同原有完全相同。每路烟道在原有检修人孔的基础上新增2个同规格的检修人孔，并均匀布置在易于进行烟道检修的位置，以方便清理内壁粘灰，在日常运行中，每次大修、小修都对烟道进行清理，防止长期不清理造成清理的困难。将原旋风除尘器更换为相同规格型号的旋风除尘器；将袋式除尘器滤袋拆除更换为与原除尘器同规格同材质的滤袋。同时，为了保证袋式除尘器处理后的外排烟气粉尘含量能够达到国家相关规定的要求，需在现有袋式除尘器后，再各增加一套72HLF4000反吹布袋除尘器。新增袋式除尘器的规格及其布袋的规格和数量与原有袋式除尘器相同。

2.2.3 新建分选厂房

现有的分选系统为露天作业系统，扬尘对外界环境影响较大。为了最大限度地降低分选系统扬尘对周围环境和职工身体健康的影响，考虑到扬尘治理所带来的相应环境效益和社会效益对矿方总体发展规划的长远影响，并综合考虑矿方的意见。在分选系统外部建分选厂房，使设备置于室内，以降低无密封传送胶带处扬尘对周围环境的影响。新建分选厂房为钢结构厂房，1.2 m以下为砖混墙围，1.2 m以上为玻璃丝绵夹心彩钢板；尺寸：43m×27m×15m(长×宽×高)。同时为了室内工作人员的健康及生产安全，在新建分选厂房内还需增设配套喷雾降尘装置、通风装置及照明设施。

(1)喷雾降尘装置。喷雾降尘是指将水分散成雾滴喷向尘源的抑制和捕捉粉尘的方法与技术。其原理就是利用喷雾产生的微粒，由于其极其细小，表面张力基本上为零，喷洒到空气中能迅速吸附空气中的各种大小灰尘颗粒，形成有效控尘。喷雾降尘系统一般由水过滤设备、增压泵组、管路铺设、雾化喷嘴等设施设备构成。

(2)通风装置。采用防爆轴流风机，通风方式为低进高出，风机风量为18 700 m3/h，设置10个进气风机，10个出气风机。为了降低出风风机的外排尘量，需在轴流风机内侧安装出风过滤板。

(3)照明装置。厂房内的照明采用防爆节能灯，开关也为防爆开关。

2.3 改造后干选运行效果

以2019年干选环保改造后3—7月份干选原煤、精煤、矸石量作为基础数据，对干选效益进行分析，结果见表1。通过表1可以看出，干选排矸量26.31%，选后灰分下降10～13个百分点。

效益分析如表2所示。2019年3—7月干选后精煤灰分下降10.85个百分点，吨煤售价增加198.9元，共计增收549万元，月增效达到110万元。

表2 2019年3—7月份干选前后效益分析

2.4 配套措施

(1)14采面支架、煤机一定要优化选型，设备必须适应己14煤层特定条件。

(2)严格控制采面采高，最高不得超过2.0 m，同时己14煤层起伏较大，回采时应随时调整采高。

(3)15.17煤层采面过断层时，坚持放炮落矸。

(4)切实加强顶板管理，防止掉顶漏矸。

(5)加强井下毛煤二次筛分，筛上物直接作为矸石处理，进入排矸系统。

(6)严格控制水分管理，合理井下洒水冲尘，保证全水分在7%以下。

(7)合理安排，周密调度，严格按规定时间组织生产、放煤出渣，以减少影响。

(8)扩大拣矸队伍，实行四六制作业，切实提高拣矸质量。

(9)补充煤质检查人员，确保各环节监督检查到位，加大煤质奖惩力度。

(10)认真听取用户意见，及时采取补救措施。

3 取得的效果

3.1 质量效果

措施实施后，经过一段时期的追踪观察，从质量检查统计数据可以看出，入洗原料煤灰分下降，改造后运行以来，原煤灰分由44.62%，降为33.77%，下降10.85个百分点，超额完成集团公司下达的煤质计划指标。

3.2 经济效果

正是煤质创新工程发挥综合效应，干法选煤技术的应用，达到降灰提质的目的，2019年3—7月份改造后运行以来，商品煤灰分控制在40%以下，年均增效1 320万元，实现降灰提质增效的目的。

4 结 语

开采保护煤层过程中产出大量矸石，严重影响煤质，通过干法选煤技术的应用，采取积极的治理对策，收到了明显效果，达到了预期目标，使入选原料煤灰分逐渐下降，提高了煤炭质量，增加了企业经济效益，保证了“信誉煤”，获得了用户的好评。今后本厂还将继续探讨煤炭质量管理问题，充分发挥管理人员在提高煤炭质量方面的积极作用，狠抓毛煤质量管理，进一步降低灰分，提高煤炭质量，增加企业和社会效益。