煤矿地面排矸系统的设计

高慧

阳煤集团寿阳开元矿业有限责任公司 山西 寿阳 045400

摘要：针对相关文献研究以及自己多年工作实践情况下就煤矿地面排矸系统设计进行了探讨，旨在促进地面排矸系统能力提高，推动煤矿行业良好发展。

关键词：煤矿企业 地面排矸系统 改造设计

煤矿地面排矸系统是煤矿生产的重要组成部分，其系统综合运行能力不仅关系到煤矿生产的安全性，而且对企业经济效益及社会效益的实现也有很大影响，是企业高度重视的一个问题。煤矿地面排矸系统在长时间运转中会出现各种问题及不足，且随着环保要求要求的不断提高，煤矿排矸系统越来越不能满足现代煤矿排矸需求，煤矿地面排矸系统在经济性、技术性及安全性等方面亟待提升，因此加强煤矿地面排矸系统改造及创新设计研究意义重大。1 目前煤矿地面排矸系统存在的问题

现阶段，我国大多煤矿企业地面矸石处理方法仍以野外地沟或矿区外填埋方式为主，地面排矸系统运作主要包括矸石升井、运至翻笼房、经过翻车机翻矸进入矸石机斗、绞车提升箕斗、翻倒堆积等流程。随着煤矿行业的不断发展，常用地面排矸系统弊端及不足逐渐暴露出来。一是箕斗运输连续性较差，往返于矸石装在点与卸载点等待时间长，工作效率低，进而影响煤矿生产整体效率；二是矸石山轨道维护工作量大，需要较大物力人力，且存在较大安全隐患；三是矸石山占地面积较大，且存在煤矸石自燃、山体坍塌等隐患；四是煤矸石中有用物资回收率低，造成资源损失和浪费。因此，针对目前煤矿地面排矸系统存在的主动问题，进行系统整体性能改造设计才能满足煤矿生产需要。2 煤矿地面排矸系统改造设计目标及系统组成

对煤矿地面排矸系统进行优化设计，目的在于建立一个快速地面排矸系统，彻底解决常用排矸系统排矸能力不足、工作效率低等问题，全面提升地面排矸系统性能，以更好满足煤矿生产需求。新煤矿地面排矸系统主要包括胶带输送机运矸、矸石仓储矸、汽车外运等环节。工艺流程为：矸石矿车—推车机—翻车机—矸石Ⅰ—给料机—运矸胶带输送机—矸石仓Ⅱ—矸石仓闸门—汽车外运。3 系统关键设备设计及安装

3.1 推车机、翻车机及清车机选择

推车机、翻车机及清车机都是煤矿地面排矸系统中的关键设备，设备选择直接影响到系统整体运作性能，因此应重视对关键设备设计与选型工作。一般情况下，推车机要根据矸石矿车型号参数进行选择，翻车机的选择应结合矸石矿车和矿井生产能力选择。在空间充足情况下，液压高位翻车机或是提升式高位翻车机是较佳选择。而在清车机选择方面，应根据具体情况进行选择。3.2 矸石仓Ⅰ、Ⅱ设计

矸石仓Ⅰ可采用四棱椎体形式，且仓壁各面与水平面夹角应在50°以上。矸石仓容积设计要根据矸石矿车容积进行设定，一般在矸石矿车容积3倍以上。矸石仓Ⅱ设计要注意以下问题：（1）布置位置选择，为提高汽车外运矸石工作效率，在交通便利处布置最好；（2）矸石仓容积设定，以矸石堆积角40°来推算，矸石仓Ⅱ容积不能小于煤矿24小时最大排矸量，通常在500吨左右，根据煤矿生产实际情况可采用单仓或是多仓设计。（3）为确保矸石能够顺利流出，矸石仓壁各面与水平面夹角应在50°以上；（4）矸石仓下仓口采用正方形设计，常用规格有1.0m×1.0m和1.2m×1.2m两种。（5）如果矸石仓仓体较大，为防止矸石冲击损坏矸石仓，仓内需安装防护设备。矸石仓下仓口一般安装电液动扇形闸门。另外，矸石仓闸门下边缘与检修操作平台表面到地面距离应大于4.3m，以确保大型货车可以顺利运矸。3.3 给料机设计

为确保工作效率和质量，给料机给料量不能小于翻车机连续运转最大翻矸量，适应物料粒度要大于矸石粒径。在满足这两个条件的前提下，结合具体情况对甲带式、振动式和往复式等类型给料机合理选择。3.4 运矸胶带输送机设计

运矸胶带输送机设计与选择主要有以下要点：（1）胶带输送机带宽、带速、角度、带长、运量及胶带强度的设计与选型要根据现场空间环境和煤矿生产实际需求情况而定；（2）运量必须与给料机给料量相匹配；（3）带宽不能小于1000mm，速度不大于2m/s，如果矸石粒径较大，应对带速进行相应降速调整；（4）运矸胶带输送机与水平面的角度不大于18°，且在大于15°情况下，需适当降低带速。（5）胶带输送机应采用槽角为45°或是60°的槽形拖辊，且要设计矸石翻滚防止装置；（6）胶带输送机带长要根据现场空间和矸石仓Ⅱ需要容积进行选择。另外，由于胶带输送机各参数间会相互关联和影响，因此为确保排矸系统整体运作性能，要综合考虑排矸系统总体方案与现场具体情况进行合理设计。（7）由于运矸胶带工作中需要承受着大量矸石所带来的作用力，这使其容易出现打滑、跑偏、紧急停车或是料流等故障。为此，我们在运矸胶带输送机设计中要加入PLC控制系统、传感器以及监测设备，以此构建一套工作自动监控系统，同时还要针对每种故障在操控台上有对应指示灯，这样可以及时进行停车作业。比如当运矸胶带输送机出现紧急停车或是跑偏故障时，监控系统第一时间向操控台发出信号，随后操作人员进行停车，如此 361

科学管理一来能够有效地避免故障进一步加剧而导致输送机出现更为严重的问题。2019年第8期4 系统设计应用效果分析

结合地面排矸系统设计分析及实际应用情况，系统应用效果主要体现在以下几方面：一是排矸输送效率大幅提升。系统采用运矸胶带输送机设计，有效提高了输送量及运输距离，并实现了可持续输送，有效提高了排矸输送工作效率；二是运行更为安全可靠。胶带输送机排矸为自动化和集中化控制方式，降低了劳动力投入及工作量，煤矿生产设备管理得到有效简化，工艺流程安全可靠性得以提升；三是有效降低了系统维护成本。原系统设计维修保养需要较大物力和人力，且工作环境条件差，安全隐患大，新系统由于不设置矸石山，这样不但避免了矸石山自燃、坍塌等安全问题，而且维护难度大大降低；四是矸石处理占地面积小。利用汽车外运矸石对塌陷区进行回填治理，治理效果明显，大多可以恢复为良田，因此有效降低了矸石占用大量耕地造成的损失。五是有效提高了煤矸石中有用物资回收率。新地面排矸系统设计中在胶带走廊安装了多个拣杂口，矸石中大量块煤、废铁、旧锚杆及旧钢丝绳及其他杂物得以有效回收，回收矸石也可应用于筑路和充填材料，煤矸石在造气、发电、化工制作、水泥生产等方面都有广泛应用，这样不仅有效避免了环境污染问题，而且利用率得以提升，具有很大的经济效率和社会效益，有利于煤矿产业可持续发展。5 结束语

综上所述，随着近些年来煤炭需求量不断上升，在这种情况下各煤矿原煤生产能力与开采深度也在日益加大，这极大程度上增加了地面排矸系统的工作量以及难度。为了充分保证煤矿高效的生产，在基于研究及实践背景下就煤矿地面排矸系统的设计提出一些看法，以供其他同行业人员参考。参考文献

[1]鲍文政.某煤矿地面排矸系统设计改造与应用策略分析[J].河南科技，2017（2）：99-100.

[2]宋荣华．煤矿排矸场环境风险评价方法研究与探讨[J].煤炭工程，2015（6）：34-36+39．

[3]刘小琼，陈晨．矿井综合排矸系统改造可行性研究[J].采矿技术，2015（1）：35-36+46．

作者简介

高慧（1985—），女，山西太谷人，本科，机械助理工程师，技术员，研究方向：机械设备。

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油源会被接通而放下来。另外即便电磁阀不通电，装载机操作手柄被锁住了也无法实现任何动作，这样一来能够有效地避免出现铲斗意外放下事故。  观察液压油量，看液压油是否在规定测量范围内。同时检查液压油箱通气孔堵塞与否堵塞，如果通气孔堵塞，则应清洗疏通，堵塞严重话则采取更换措施。（2）检查吸状况。如果液压泵吸存在泄漏，液压泵吸油过程中会从泄漏处吸入空气，所以，可通过查看液压油箱检查口是否有泡沫情况对其进行判断。另外，管接头松动也可导致油液泄露，因此应及时紧固，及时更换损坏。（3）液压泵磨损状况检查。在液压泵出现严重磨损情况下，可以发现加大油门时动臂抬升动作略微有力，动作稍有改善。在确认液压泵磨损严重时，应及时对其进行维修和更换。（4）检查动臂油缸密封圈是否损环。将动臂油缸活塞放到底后，然后拆下油缸大腔，使动臂油缸有杆腔继续充油。若缸大腔油口有大量液压油流出，说明活塞密封环已损坏，应进行更换。3.3 加强重点部位检查与维修

针对装载机在运行中出现的先导电磁阀失灵等故障问题，可以采取以下改进策略。首先，应对电磁阀进行全面检查，及时清除污物，将压板和推杆间隙调整到合理状态。其次，针对控制失灵问题，检查油液清洁程度，及时更换计量弹簧，并将阀芯和阀孔等进行全面清洗，避免运行中出现卡滞问题。此外，及时检查和维修转向泵与驱动键，防止因转向泵损坏，导致驱动失效，使得转向泵无法顺利输出油液。4 装载机先导液压系统故障判断方法4.1 装载机液压系统日常维护保养方法

对装载机液压系统进行日常维修和保养，要针对不同阶段抓住重点和采取正确方法。对于新投入使用的设备，对其走合情况、运行状态的掌握了解是重点，这样可以在运行之处及时调整和改进不良情况，降低日后运行故障和问题发生率。设备使用半年左右，要对设备进行全面检查，主要包括螺栓松紧情况、油温是否有异常、油液清洁度等。而对于使用时间较长的设备，应该制定检修保养方案，定期对管路仪表等进行重点检测，以确保其运行状态。参考文献

[1] 史良忠，王勇.卡特 980F 型装载机工作装置液压系统工作原理及故障排查方法[J].工程机械与维修，2016（6）.

[2] 梁开武.FL956F 型装载机工作装置无浮动故障排查及原因分析[J].工程机械与维修，2015（3）.

[3] 王功胜，王永毅.装载机转向液压系统故障诊断与排除[J].筑路机械与施工机械化，2013（6）：50-52.

作者简介

郑强（1981—），男，河北保定人，本科，机电工程师，研究方向：煤矿机电。

4.2 装载机液压系统常见故障判断方法

以工程装载机液压系统工作原理为依据，对于液压系统故障，可采取以下方法对故障进行排查判断：（1）检查液压油状况。通过液压油箱检查窗对 362