关中矿区煤矸井下分选及短壁充填设计与实践

针对关中矿区煤矿资源逐渐枯竭、“建下”压煤量大、煤矸石外排难等问题,提出了煤矸井下分选及短壁充填方法。对比了不同煤矸分选技术及煤矸石充填技术的优缺点,并基于煤矸分选技术和短壁充填技术相结合的方法研究了煤矸井下分选及短壁充填技术在关中矿区的适用性。以关中矿区百良旭升煤矿煤矸井下分选系统及CT501短壁充填面为工程案例,分析了煤矸井下分选及短壁充填系统工艺原理、系统布置、关键设备和关键技术。通过煤矸分选及充填效果监测、地表沉降观测和效益分析,实践结果表明,在关中矿区实施煤矸井下分选及短壁充填技术可有效控制地表沉降、减少煤矸石外排、延长资源枯竭型矿井剩余服务年限,经济及生态效益显著。

井下煤矸智能干选系统巷设计方法探讨

井下煤矸智能干选是煤矿实现绿色开采的有效技术手段。为深入研究智能干选系统巷设计方法,结合智能干选系统工艺流程,提出了井下智能干选系统巷设计思路。基于分析主煤流运量、原煤含矸率、矸石分选粒度、原煤分级筛和智能干选机处理能力、井下矸石充填规模相互影响关系,探究矸石分选规模确定方法。结合筛分系统工艺特点,阐明在转载点或煤流引出位置布置筛分系统的合理性。根据设备外形尺寸和处理能力,探讨智能干选硐室单、双巷布置形式。针对转载煤仓上下口、带式输送机搭接点、加装转载装置等不同类型主煤流转载分流点,研究智能干选系统布置位置优缺点及适用条件。在此基础上,介绍了煤仓下口双系统工程设计案例。研究表明,矸石分选规模由多因素综合确定;滚轴筛布置在转载点可以避免末煤大运量转载;煤仓下口布置矸石分选系统可以应对瞬时大运量来煤;煤仓下口双系统模式可以为类似矿井设计提供参考。

井下煤和矸石液压式自动分选技术

针对当前煤矿生产过程中,煤炭出井后进行煤、矸分选,排放大量的矸石,介绍了一种井下煤、矸石自动分选方法,该方法利用煤、矸石的破碎力不同,采用液压旋转分选油缸对煤、矸石进行破碎性自动分选,实现煤炭开采过程中,在井下直接把矸石分选出来,将矸石留在井下。

基于运动分析和仿真的井下弹道式煤矸分选研究

介绍了一种新型井下煤矸分选方法——弹道式煤矸分选。通过对斜碰撞过程中原煤(混矸)球的运动分析,推导出基于碰撞恢复系数的物料块反弹距离公式。运用计算机仿真对理论推导结果进行验证,并分析了理论推导结果和仿真结果出现差异的原因。

鑫岩煤矿井下煤矸分选与充填开采一体化系统设计

为解决煤炭生产过程中矸石严重影响生态环境的问题,实现安全、高效、绿色开采。结合鑫岩煤矿井上、下生产系统和开采条件,确定鑫岩煤矿井下煤矸分选与充填开采一体化系统。针对系统中滚轴筛设备选型及布置、原煤仓和矸石仓容量、综采工作面充填能力及关键设备选型和地面矸石垂直投料系统管径选型进行了设计,为鑫岩煤矿实现绿色开采提供技术保障,为类似条件矿井的井下分选与充填开采设计提供借鉴。

井下煤矸分选技术发展与应用

节能减排和矿区生态环境保护是国家能源开发的战略要求,我国煤炭深部建井开采不可回避,提高了井下原煤入选率和矸石选出率。矸石井下就近充填,可降低矿井运输成本、提高矿井煤炭有效提升能力,可达到地面不排放矸石的环境要求,还可减小地表下沉,经济与环境效益巨大,对绿色矿山建设具有重要战略意义,井下煤矸分选技术发展迅速,取得很大进展。

正弦滚轴筛在井下煤矸分选中的应用

对原煤进行分级筛分是井下煤矸分选系统前重要工序,是保证煤矸分选效果的关键步骤,因此选择合理、高效的筛分设备是井下进行煤矸分选成功的基础。综合考虑原煤湿粘不易筛分的特点以及对各种筛分设备优缺点的对比,最终井下煤矸分选系统筛分设备选择正弦滚轴筛。目前,在实践中已取得了良好的应用效果。

煤与矸石图像特征分析及试验研究

为实现基于机器视觉的绿色高效、高智能化的煤矸分选。探讨了煤和矸石共420张图像的2个灰度特征和4个纹理特征的分布情况,并分别模拟生产中的光照、淋水、粉尘环境对煤和矸石进行了图像采集,研究其对煤矸图像特征的影响;此外,针对光照强弱、湿度、煤粉沾染程度和样品种类4个试验因素,对影响因素进行了量化处理,应用Box-Benhnken Design(BBD)试验设计理论设计四因素三水平试验,以样本灰度均值为响应指标,研究各因素对煤矸图像灰度值影响的显著性及其交互作用,从而得到区分煤和矸石的最明显特征。特征分析表明,煤和矸石的灰度特征比纹理特征具有更好的区分度,从灰度均值和峰值来看,6~36 W的光照条件对灰度均值影响有限,却使灰度峰值波动严重;样本表面喷雾量的增加使灰度均值和峰值大幅下降,以0.08 g的喷雾量为转折点,灰度均值呈现出先急后缓的对数曲线下降趋势;煤粉量与灰度均值呈一次线性反比关系,灰矸的线性比例约为块煤和黑矸的4~5倍;单因素试验表明灰度峰值对环境变化较为敏感,而响应面试验表明煤和矸石的灰度均值在同一水平下区分度明显。研究结果有利于推进机器视觉煤矸分选技术的应用,实现井下煤矸分选,亦对煤岩界面识别技术具有参考意义。

井下机械化煤矸分选充填采煤技术分析与应用

为解决矿井极薄煤层保护层开采过程中原煤含矸率高、矸石运输压力大、矸石堆积和地表沉陷等难题,在工程实践的基础上研究了井下煤矸分选系统与充填采煤系统的运行机理,分析得到了制约充填效果的关键因素及其控制措施,并系统阐述了井下采掘、煤矸分选和充填开采一体化技术的系统布置及其特点。工程实践结果表明,经井下洗选得到的精煤与矸石分别进入煤仓和充填采煤系统,原煤灰分由70%降至25%,极薄煤层单一回采工作面每年多回收煤炭资源3万t、节约运费405万元,同时有效地控制了地表沉降和矸石堆积,经济、社会与环境效益显著。