李久明，雷震鸣，杨振乾

(1.中国中煤能源集团有限公司，北京 100120；2.中煤华晋集团有限公司，山西 河津 043300)

煤炭是我国主要能源资源。近年来随着能源结构的变革，煤炭在我国能源消费中的比例逐年下降。煤炭生产受下游电力、钢铁、水泥、化工等行业周期性波动的影响明显，当供需关系发生改变时，用煤企业对煤炭产品质量提出更高要求。除此之外，碳达峰、碳中和双碳政策已经成为我国长期战略目标，与煤炭、铁路、电力等各行业密切相关。因此，煤炭生产企业若要保持长期可持续发展，必须坚持质量为中心，努力提高产品质量，提升生产效率，降低运行成本，以满足国家能源和环保有关政策的要求，实现煤炭资源的清洁高效利用。

炼焦煤选煤工艺主要为重介和浮选，目前许多选煤厂在选前排矸、智能浮选等方面开展了提质增效的实践，应用新技术、新工艺和新设备，取得了较好效果。蒋林龙[1]阐述了X射线风选排矸系统在姚桥选煤厂的运行效果，试验表明，平均矸中带煤0.82%～1.06%，机械选矸替代人工选矸，降低了劳动强度[2]，但X射线排矸工艺电磁阀数量多，供气系统维修量大，仍需进一步提高稳定性。王学民等[3]介绍了浅槽预排矸技术和设备，浅槽排矸具有分选精度高的特点，但对悬浮液的稳定性、设备的耐磨性有较高的要求。张建成[4]阐述了黑岱沟选煤厂通过源头煤质把控、煤质管控与收入挂钩以及筛板改造、弛张筛改造等技术措施，实现选煤厂提质增效。白龙等[5]提出采用降低分级粒度，释放洗选能力，增加磁选机，改善循环水质量等措施，提高入洗率和商品煤质量，降低了生产成本。尹艳[6]介绍了智能浮选加药装置的应用和高效弧形筛、雾化器技术改造措施，大幅降低了浮选药剂的消耗，降低了生产加工成本。金明国等[7-8]介绍了智能化浮选系统研究进展和在济宁三号煤矿的应用效果，结果表明，浮精煤灰分比传统浮选降低了1.64个百分点，此外显著改善了浮选岗位的作业环境，降低了劳动强度和生产成本。崖坪选煤厂根据原煤生产和洗选加工实际情况，探索提质增效的措施和途径，取得一定效果，为同类选煤企业提供参考。

1 崖坪选煤厂生产工艺

崖坪选煤厂隶属于中煤华晋集团有限公司，入选原煤为瘦煤，年处理能力300万t，选煤工艺为200～50 mm浅槽排矸、50～1 mm 有压两产品重介旋流器主再洗，1～0.25 mm 粗煤泥TBS分选，小于0.25 mm 浮选的联合洗选工艺。主要产品为十级精煤，用于炼焦，混煤和煤泥用于电厂发电。崖坪选煤厂电力消耗4 kW·h/t，达到国家一级标准。

2 煤质资料

2.1 原煤和商品煤煤质

原煤煤质见表1，商品煤煤质见表2。

表1 原煤煤质

表2 商品煤煤质

2.2 原煤筛分浮沉试验结果

表1～表3数据表明，50 mm以上大块矸石占全样的11.35%，占本粒级的69.71%，灰分63.47%，高于原煤平均灰分。对于炼焦煤选煤厂，炼焦精煤粘结指数、混煤产品发热量指标受灰分影响较大，因此需要选择高效、稳定的排矸工艺，提前将大块矸石排出选煤系统，减少后续设备的磨损，保证生产系统正常运行。

表3 原煤浮沉试验数据

3 提质增效措施

3.1 强化煤质基础管理

崖坪矿建立了标准化煤质管理流程，贯穿了工作面开采、洗选加工、煤炭采样化验、装车销售等各生产环节，包括计划分解与执行、数据采集、统计分析、信息报送、信息反馈和煤质考核，形成了煤质闭环管理。为此设置了煤质管理机构，配置专业管理人员。建立煤质岗位责任制、煤质预测预报制度、煤质计划制度、煤质例会制度、煤质检查考核奖惩办法等基本制度。开展原煤、商品煤预测预报，查明采煤工作面断层、陷落柱等地质异常区域，制定专项措施，防止顶板垮落和漏矸，控制原煤质量；检查掘进工作面煤层变化，规范采制样和化验，形成原煤预测报表，为月度煤质计划的制定和商品煤生产提供了依据。选煤厂根据原煤实际质量，平衡各产品结构和质量，实现经济效益最大化。实践表明，煤质预测数据准确，与实际完成值相符，在计划管理中发挥了重要作用。

每年初生产矿井根据上级公司发布的年度煤质计划，分解到月，按月检查煤质完成情况和生产现场，进行煤质监督和考核，改进煤质管理水平。岗位责任制明确了原煤开采、洗选加工、储装运环节、采制化各岗位质量管理职责，形成了全员质量管理的局面，煤矿、选煤厂及时沟通协调，反馈煤质情况，保证产、运、销过程产品质量。煤质数据实现了信息化存储，形成月度煤质信息报表，提高了管理和考核工作的效率。通过对标一流企业和岗位作业标准，开展上标准岗、干标准活，提升了采制化工作的质量。

3.2 预排矸系统改造

崖坪煤矿开采过程中受小窑采空区和断层影响，顶板破碎，大块矸石容易混入原煤，50 mm以上大块矸石占本粒级的69.71%，影响后续破碎、重介旋流分选环节的生产稳定性，需要预先将200～50 mm大块矸石排除降灰。块煤预排矸有利于降低原煤入洗下限，提高原煤入洗率和产品质量，实现提质增效的目标。原有动筛排矸系统分选效果较差，矸石带煤率达到6.37%，造成一定煤炭资源的损失。而重介浅槽排矸技术利用煤和矸石的密度差异，在介质水平流和上升流中自然分层，将大块矸石排出浅槽。浅槽排矸技术具有分选效率高、矸石带煤率低、对原煤数量和质量的波动适应性好的特点。X射线智能排矸技术通过射线准确识别和跟踪定位物料，通过高压风阀将矸石或煤在机头排出，分选精度高，工艺简单，减少岗位定员，生产成本低。经比较各工艺的特点和系统可靠性，2020年实施技术改造，应用重介浅槽排矸替代原有动筛排矸。

技术改造后，原煤经过分级，50 mm以下粒级进入脱泥筛、主选系统，50 mm以上粒级进入重介浅槽排矸系统预排矸，将大块矸石和块煤分离。上浮煤送入破碎机破碎至小于50 mm，输送至重介旋流器主再洗系统。大块矸石中带煤率0.44%，较改造前下降了5.93个百分点，减少了煤炭资源损失，经济效益显著。重介浅槽排矸减少了块煤破碎机故障，减轻了管道磨损和后续环节矸石泥化，减轻了煤泥水处理系统的压力，节约了生产成本，提高了产品质量。

3.3 稳定原煤煤质

崖坪矿目前主采一盘区位于井田中部，工作面沿倾向两翼布置，采用大巷条带式回采，煤层厚度6.1 m，部分工作面采用放顶煤开采工艺。虽然通过控制放煤步距和放煤频率，严格执行见矸关门措施控制放煤量，但仍然会受断层、地质构造、风氧化带的影响，造成一定量的矸石进入放煤口，混入刮板输送机煤流，导致原煤含矸率升高，发热量降低。目前国产大采高一次采全厚成套技术与装备已逐渐替代进口设备，可靠性越来越高。一次采全高综采工艺[9-10]在单产和推进度方面显著优于放顶煤开采，能够有效控制窜矸，降低原煤含矸率，提高工效和煤质。因此自2020年9月以后，工作面全部采用大采高一次采全厚采煤法，与之前放顶采煤法相比，减少了顶板矸石的混入，提高了原煤质量。原煤灰分由2018年平均30.42%，降低到2021年的25.98%，见表4。同时原煤生产过程中严格按照规程作业，及时调整采煤机参数，避免采煤机割顶破底，针对地质异常区制定和落实煤质专项措施，减少顶板冒落和漏矸，保证原煤质量。及时开启除铁器，清理进入胶带系统的锚杆、锚索等杂物，保证除铁设备完好，减少因杂物引起洗选设备故障。

表4 平均原煤灰分和选煤电耗数据

3.4 加强设备管理水平

应用大型、高效、节能主再选和浮选设备，平均原煤处理量达到623 t/h，装置可靠性好，同时强化了设备启停管理，降低了设备综合电耗。按照选煤电力消耗限额国家标准，2021年崖坪选煤厂电力单耗4.00 kW·h/t，达到国家标准1级水平(表4)。

强化日常巡检和设备检修质量，重点保障重介旋流器、离心机、磁选机、破碎机、煤泥脱水设备的完好率，减少故障，确保系统安全、稳定、长期运行[11]。由于重介质和矸石的冲击，溜槽、离心机、旋流器、介质桶、混料桶、管路容易发生磨损故障。随着浅槽排矸系统的投运，大块矸石含量进一步降低，减少了溜槽磨损和卡堵，系统运行更加稳定。故障影响生产时间由8月份的8.8 min/万t下降到11月份的4.51 min/万t，提高了设备运行效率，见表5。定期校验自动加药系统仪表，建立技术档案、设备台账，确保计量设备灵敏准确。严格按照国家标准开展采制化培训和日常工作，满足商品煤采样率100%的要求[12]。

表5 崖坪矿选煤厂故障影响时间数据

3.5 强化过程控制

重介质和药剂消耗是生产成本的重要组成部分。崖坪选煤厂严格管控生产过程参数，煤泥水实现闭路循环，洗水浓度0.37 g/L，保证了精煤产品质量和系统高效运行；应用自动加药装置，关注系统运行状况，及时调整工艺参数，降低了药剂消耗水平，2021年1 t干煤泥浮选药剂耗量0.63 kg，浮选尾矿灰分较2018年提高了7.11个百分点，浮选效率进一步提高。

4 结 语

崖坪选煤厂通过采取强化煤质管理、预排矸系统优化改造、稳定原煤煤质、加强设备检修质量等多种措施提质增效，降低了矸中带煤率、故障影响时间，改善了系统运行的稳定性，降低运行维护成本，提高了产品回收率。