王守强

（淮北矿业集团煤炭运销分公司，安徽淮北 235000）

孙疃煤矿隶属淮北矿业股份有限公司，位于安徽淮北濉溪县境内，煤种以1／3焦煤为主，是优质的炼焦配煤。该矿核定生产能力3.0 Mt／a，主井最大提升能力为600 t／h，大于50 mm块原煤采用人工手选排矸。为提高自动化水平，提高预先排矸效率，拟采用智能干选机分选大于50 mm块原煤。

1 改造的必要性

改造前原煤分选工艺流程：井下毛煤转运至筛分楼进行ϕ50 mm分级后，大于50 mm块原煤采用人工手选。手选出的块煤经破碎机破碎后与筛下50～0 mm末原煤混合，先由胶带输送机运至原煤缓冲仓储存，再经复合干法分选机排矸后形成最终混煤产品，最后由火车运至临涣选煤厂分选。手选矸石运至矸石仓储存。厂房内布置两套筛分、手选、破碎等作业系统，一用一备。该矿人工手选有两种方式可调：一是手选块煤，二是手选矸石。可根据原煤中块煤量或矸石量的变化选择作业方式。人工手选存在如下问题：

（1）手选工人劳动强度大，工作环境差，成本高：手选工人在胶带输送机两侧操作，煤尘量大、安全隐患多。手选班组配备了20人，手选成本较高。

（2）块煤损失大：当采用人工手选块煤作业方式时，块煤的回收率仅为70%。未拣出的块煤则随块矸石一起运至矸石仓，造成块煤损失。

（3）增加洗选加工成本和矸石运输成本：当采用人工手选矸石作业方式时，矸石拣出率较低，仅为50%，原煤中仍然有大量未拣出的矸石，需要再进行复合干法排矸，增加了排矸成本和矸石转运成本；另一方面，混煤运至临涣选煤厂分选，由于矸石含量高，不仅增加了选煤厂的洗选加工成本，也增加了矸石火车运输成本。

为将手选工人从繁重的体力劳动中解放出来，改善工作环境，提高经济效益，对人工手选环节进行智能化升级改造显得非常必要。

2 TDS型智能干选机

2.1 工作原理及结构

TDS型智能干选机工作原理：一定粒度的块煤单层平铺在带式布料器上，运用智能识别方法，针对不同的煤质特征建立与之相适应的分析模型，通过大数据分析，对煤与矸石进行数字化识别，智能开启阵列式气枪，实现煤矸分离。TDS型智能干选机在替代人工手选、预先排矸、原煤降灰、提高产品煤发热量等方面有很大优势。

智能干选系统包括给料、识别、执行等主要系统以及供风、除尘、配电、控制等辅助系统。TDS型智能干选机分选原理见图1。

图1 TDS型智能干选机分选原理示意

2.2 技术特点

（1）分选精度高：X射线识别相比于γ射线识别具有分选精度高，处理能力大，辐射强度小，管理方便等特点。目前该技术分选精度可达到：矸石带煤率1%～3%，煤中带矸率3%～6%，分选精度接近浅槽重介分选机。

（2）处理能力大：单台设备最大处理能力达到 380 t／h。

（3）处理粒级宽：可处理300～25 mm块原煤，分选上限为300 mm，下限为25 mm。

（4）运行成本低：不需要借助水和其它介质对煤炭进行分选，没有产品脱水、脱介等环节，系统简单，运行成本低。

（5）智能程度高：系统可智能学习，故障自检。

（6）辐射防护可靠，安全性高：设备采用含铅外壳防护，辐射值远小于国标规定的剂量限值，同时配备了辐射环境监测工具，能够保证操作人员处于安全的辐射范围内。

此外，智能干选系统还具有系统简单、设备台数少，能耗低等优点。

3 应用实践

3.1 改造方案

孙疃煤矿原煤中大于50 mm块原煤最大产率为20%，最大产量为120 t／h。根据井下所采煤层不同，大于50 mm块原煤中块煤含量在15%～30%之间波动，含量较低。由于井下原煤存在黏湿情况，现有原煤分级筛筛分效果差，筛上块原煤中存在部分限下末煤。大于50 mm块原煤中块煤与矸石的比例见表1。

表1 大于50 mm块原煤中块煤与矸石比例

依据块原煤性质和块原煤小时最大产量，对智能干选机、双齿辊破碎机、振动分级布料机等主要设备及其辅助设备进行合理选型，合理配置。主要设备选型见表2。

表2 主要设备选型

由于原筛分楼空间位置不足，选煤厂决定在原筛分楼东侧新建一座筛分楼，并对新老厂房、新旧设备和配电室等进行系统优化。

3.2 智能干选工艺的应用

投入应用的智能干选工艺流程：井下毛煤经现有原煤分级筛分级，筛上块煤被破碎至200 mm以下，再进入振动分级布料筛进行50 mm筛分、布料作业，原煤分级筛和振动分级布料筛筛下末煤作为混煤。振动分级布料筛筛上块原煤给入同层布置的TDS型智能干选机分选，选出的块煤经破碎后掺入混煤，选后矸石通过矸石滚轴筛筛分后，筛上块矸石给入现有矸石胶带机，筛下煤掺入混煤。最终混煤由现有末煤胶带机运至缓冲仓储存，再由火车运至临涣选煤厂分选。

3.3 改造及维护建议

（1）改造需重视系统除尘、降噪。TDS型智能干选机因采用高压气流喷吹物料，在执行过程中会产生大量粉尘。该设备自带滤筒式除尘器，除尘效果较好，平时生产中多注意检查即可。

原煤在分级、转载、运输过程中会产生粉尘。降尘方法：方案设计时尽量减少物料转载；输送带可采用全密封式倒料槽抑尘；在输送带上方适当位置设置喷雾除尘装置，也能起到很好的降尘效果。降低噪声的方法：选用滚轴筛作为原煤分级筛；在溜槽上设置缓冲斗，缓冲斗可使溜槽拐点处适当积料，实现物料软着陆，减少噪声及块煤的破碎，同时也可避免直接冲击溜槽。

（2）定期检查喷嘴，防止其堵塞而影响分选效果。TDS型智能干选机本身维护量较小，但个别喷嘴堵塞后会影响分选效果。因此，需要对喷嘴定期检测、疏通。该设备配备了喷嘴堵塞自动检测仪器，检测相对简单。

3.4 智能分选效果

孙疃煤矿TDS型智能干选机于2018年11月投入试生产。生产统计数据表明：矸石带煤率为1.39%，煤中带矸率为5.45%，矸石排出率为98.94%，达到了预期指标。TDS型智能干选机生产数据统计结果见表3。

表3 TDS型智能干选机生产数据统计结果

4 效益分析

4.1 安全效益

传统人工手选作业，操作工人劳动强度大，作业环境差，极易造成人身安全方面的事故。采用原煤智能干选替代人工手选作业，降低了发生人身安全事故的风险。

4.2 经济效益

孙疃煤矿原煤系统智能化改造后，提高了块煤回收率和矸石排除率，避免了大量矸石无效转载及运输，相对增加了原煤缓冲仓的容量；提高了入洗原煤的质量，减轻了矸石对管道及设备的磨损，降低了选煤厂加工成本；智能干选机系统简单，设备台数少，备品备件及维修费用低，节省了设备维修费用；减少了洗选系统中的煤泥量，降低了高灰细泥对重介分选、产品脱介及煤泥水处理的影响；采用人工分拣需要约20人，采用智能干选后仅保留2人巡检，实现了减员提效。智能干选系统经济效益测算详见表4。

表4 智能干选系统经济效益测算

不计矸石对选煤厂生产管道和设备等磨损及对煤泥水系统的影响，采用智能干选与人工手选相比，每年能节省费用约440.22万元，经济效益显著，投资回收期短。

5 结 论

智能干选机可以对煤与矸石有效识别，具有自动化程度高、系统简单、分选精度高等特点。孙疃煤矿采用TDS型智能干选机替代人工手选作业，实现了块原煤的智能分选，选后指标达到预期目标，提高了产品质量，同时减少了岗位用工，有效降低了岗位安全风险，具有较好的经济效益和社会效益。