無煙煤塊煤主要用于合成氨造氣、工業(yè)燃?xì)獾刃袠I(yè)，其售價長期以來高出末煤和混煤許多，提高塊煤產(chǎn)率可直接增加企業(yè)效益，大多無煙煤生產(chǎn)企業(yè)都在積極探索塊煤防破碎的有效途徑。筆者結(jié)合煤炭生產(chǎn)與加工工藝特點(diǎn)，從技術(shù)管理方面入手，詳細(xì)分析了煤礦井下提高塊煤產(chǎn)率的有效途徑，以及選煤廠可采取的防破碎技術(shù)手段。

一、礦井塊煤防破碎措施

1.1通過控制煤質(zhì)提高塊煤率

1)實(shí)現(xiàn)合理配采。煤流中混入較多矸石不僅增大運(yùn)輸成本、損壞設(shè)備、降低毛煤質(zhì)量，給洗選帶來不便，還會在運(yùn)輸、轉(zhuǎn)載、入倉、加工等環(huán)節(jié)相互撞擊造成塊煤破碎，所以合理控制煤質(zhì)可提高塊煤產(chǎn)量和產(chǎn)率。礦井應(yīng)根據(jù)工作面具體情況，做到不同條件、不同煤質(zhì)的工作面合理配采，并合理安排工作面推進(jìn)度，做到所采毛煤質(zhì)量不出現(xiàn)較大波動，各項(xiàng)指標(biāo)均質(zhì)穩(wěn)定。在編制采、掘工作面規(guī)程時，還要對各工藝環(huán)節(jié)制定塊煤防破碎的針對性措施。

2)回采工作面采取煤矸分采分運(yùn)措施。有條件的采區(qū)要設(shè)單獨(dú)的排矸倉，過斷層時加強(qiáng)煤矸分采分運(yùn)，避免煤矸混裝混運(yùn)，嚴(yán)禁300mm以上的矸石進(jìn)入煤流。凡是有過斷層、陷落柱、夾矸、火成巖的回采工作面，首先考慮改造，否則應(yīng)有單獨(dú)的煤矸分流設(shè)施，并首選連續(xù)性分流的煤矸分流設(shè)施。工作面過斷層和薄煤帶時合理控制采高，全巖段矸石全部用煤矸分流系統(tǒng)分離，半煤巖段300mm以上矸石要在工作面或煤矸分流處全部分出。

3)掘進(jìn)工作面采取煤矸分流措施。遇半煤巖或過斷層的掘進(jìn)工作面，要做到煤巖分次爆破、分裝分運(yùn)，并采取措施，減少偽頂?shù)袈?。條件正常的炮采工作面要做到不打頂、不打底、不打矸石。特殊情況無排矸系統(tǒng)時必須采取定時排矸、挖矸石窖或開幫充填等方式及時處理矸石。

1.2采掘頭面防破碎

1)選擇合適采煤工藝、增大煤炭自然下落比例。對綜采工藝，根據(jù)采煤機(jī)的過煤空間，對單向割煤、雙向割煤進(jìn)行對比，選擇合適的割煤方法和落煤方式。鑒于采煤機(jī)截齒對塊煤具有較大的破碎性，采煤工作面應(yīng)優(yōu)先選擇單向割底煤方法，使上部煤層自然跨落，防止塊煤在采煤機(jī)截割作用下二次破碎;同時視工作面出煤粒度大小，保持破碎機(jī)最大過煤高度，降低塊煤通過破碎機(jī)時的破碎程度。

2)采用先放松動炮再割煤的辦法。根據(jù)綜采工作面的具體情況，可研究采用先放松動炮再割煤的方法，合理設(shè)置影響工作面爆破效果的爆破參數(shù)，如炮眼布置方式、深度、直徑、炮眼間距、炮眼角度、起爆順序、裝藥量、以及一次起爆長度等，可明顯提高塊煤率。對煤巷炮掘掘進(jìn)頭(煤巷開口)要多打眼、打斜眼，少裝藥，對炸藥消耗量進(jìn)行嚴(yán)格控制;為減少爆破影響，可采用風(fēng)鎬落煤，降低爆破單位耗藥量，甚至采取不放炮等方式。永煤集團(tuán)新橋煤礦在綜采工作面采用微差爆破技術(shù)進(jìn)行松動爆破，使綜采工作面塊煤率相對提高了5%。

3)合理選用采煤機(jī)滾筒和截齒。綜采工作面要根據(jù)地質(zhì)情況，選用合適的采煤機(jī)塊煤滾筒，并對塊煤滾筒進(jìn)行優(yōu)化改造，及時更換最佳長度的采煤機(jī)塊煤截齒，避免使用破損截齒，除過斷層時允許使用短截齒，正常情況下需采用加長型塊煤截齒，以降低割煤時對塊煤的沖擊破碎。

4)優(yōu)化采煤機(jī)工作參數(shù)。選擇合適的采煤機(jī)工作參數(shù)，如采煤機(jī)牽引速度、滾筒轉(zhuǎn)速、截割深度、截齒排列方式，對提高塊煤率也有積極的作用。李曉豁和高健通過建立采煤機(jī)塊煤產(chǎn)量的數(shù)學(xué)模型并計算得出，當(dāng)滾筒轉(zhuǎn)速在15-30r/min、牽引速度在15-30m/min時，粒度為5-15mm、15-25mm、25-50mm的塊煤產(chǎn)量均最高。鄂爾多斯市盛鑫煤業(yè)有限責(zé)任公司通過實(shí)驗(yàn)證明，當(dāng)采煤機(jī)滾筒轉(zhuǎn)速在14-26r/min、牽引速度在15-25m/min、截割深度在50-100mm時，各種尺寸塊煤產(chǎn)率都達(dá)到最大;同時截齒交叉式排列時，后螺旋葉片截齒高度大于前螺旋葉截齒截線，沿2個截齒的空檔進(jìn)行切割，具有提高塊煤率、降低粉塵的功效。

5)根據(jù)工作面頂板情況調(diào)整拉架方法。綜采工作面頂板破損段，需采用帶壓拉架、超前移架，防止頂板脫落，減少前方煤層受壓變酥;頂板較好煤墻較硬時，可適當(dāng)延長拉支架空頂時間，利用頂板下沉給煤墻一定壓力，也能有效提高塊煤率。

6)及時掌握礦壓情況。與生產(chǎn)科結(jié)合，分析工作面周期來壓規(guī)律，及時調(diào)整各工作面進(jìn)度，合理避讓來壓，減少周期來壓對塊煤的影響。

1.3煤流系統(tǒng)防破碎

1)安裝使用防破碎裝置。根據(jù)各個轉(zhuǎn)載點(diǎn)搭接方式安裝防破碎裝置，帶式輸送機(jī)與帶式輸送機(jī)、帶式輸送機(jī)與刮板搭接可安裝導(dǎo)流煤槽(簸箕嘴)，使煤流平滑過渡;刮板與帶式輸送機(jī)、刮板與刮板搭接可安裝防破碎緩沖膠帶，減少塊煤沖擊破損量。煤流系統(tǒng)各轉(zhuǎn)載點(diǎn)盡可能設(shè)計成平面轉(zhuǎn)載，有落差的轉(zhuǎn)載點(diǎn)均需安裝塊煤防破碎裝置，各轉(zhuǎn)載點(diǎn)搭接高度原則上不得高于0.5m，否則必須加設(shè)條狀柔性緩沖防破碎裝置，并保持其完好正常使用;搭接高度較高時，必須安裝導(dǎo)流煤槽降低落差，防止塊煤撞擊破碎。

2)選擇合適的運(yùn)輸設(shè)備。煤由工作面到井底煤倉，需經(jīng)過刮板輸送機(jī)、帶式輸送機(jī)等運(yùn)輸環(huán)節(jié)，每個轉(zhuǎn)載點(diǎn)的跌落沖擊力都會造成塊煤損失，且刮板輸送機(jī)內(nèi)受到刮板與鏈條擠壓也會造成塊煤破碎，因此在設(shè)計煤流線路時應(yīng)盡量減少轉(zhuǎn)載環(huán)節(jié)，要注重設(shè)備選型，能用帶式輸送機(jī)的不用刮板輸送機(jī)，并在帶式輸送機(jī)各落料點(diǎn)使用橡膠緩沖托輥、緩沖床或其他緩沖裝置，減少轉(zhuǎn)載點(diǎn)處塊煤破碎。

1.4煤倉防破碎

1)井下煤倉防破碎控制。井下各煤倉要加設(shè)緩沖裝置，新施工煤倉必須設(shè)計成傾斜或螺旋直立式，導(dǎo)流螺旋溜槽可大大減小塊煤入倉時的沖擊力，降低入倉時撞擊破碎程度;煤倉要保持一定倉位，并超過煤倉螺旋溜槽尾部2m以上，采區(qū)倉位高度要控制在50%以上，具備條件的可安裝自動限位控制裝置。

2)主井煤倉防破碎控制。礦、廠密切結(jié)合，保證提煤盡可能連續(xù)與煤倉持續(xù)留有一定存煤，倉位嚴(yán)格控制在30%以上，減少原煤入倉落差，降低跌落碰撞破碎比率。

二、選煤廠塊煤防破碎措施

2.1工藝設(shè)備選擇

1)洗選工藝及設(shè)備選擇。設(shè)計具有一定規(guī)模的重介選煤廠，優(yōu)先進(jìn)行分級入洗，選用重介淺槽作為塊煤分選設(shè)備;由于規(guī)模小選擇混合入洗工藝時，應(yīng)采用無壓給料重介質(zhì)旋流器，避免塊煤在泵與管道輸送過程中的摩擦撞擊造成破碎。采用跳汰工藝時，分級入洗比混合入洗多一道選前篩分環(huán)節(jié)會破碎塊煤，且分級后塊煤進(jìn)入跳汰緩沖倉時，缺少末煤緩沖作用，塊煤入倉也會撞擊破碎。同時設(shè)計時，要具備礦井出煤由選煤廠直接入洗的功能，避免入倉轉(zhuǎn)載等增加破碎環(huán)節(jié)。

2)運(yùn)輸設(shè)備選擇。為避免塊煤受擠壓和撞擊破碎，原煤、塊煤、混煤運(yùn)輸設(shè)備應(yīng)優(yōu)先考慮帶式輸送機(jī)，盡量避免使用刮板輸送機(jī)。

3)廠房設(shè)備布置。選煤廠設(shè)計時要最大限度壓縮廠房高度，采取各種措施減小轉(zhuǎn)載點(diǎn)處塊煤落差，上下游設(shè)備盡可能布置在同一層，轉(zhuǎn)載溜槽或漏斗在盡量帶一定傾角，例如塊煤分級脫水(脫介)篩與下游塊煤運(yùn)輸設(shè)備盡量設(shè)置于同一層，條件不允許也要壓縮分級篩與輸送機(jī)之間高差。塊精煤分級系統(tǒng)布置在塊煤入倉前，可保證中間轉(zhuǎn)載運(yùn)輸環(huán)節(jié)塊與塊之間有小顆粒作緩沖，減少碰撞破碎機(jī)會。

2.2防破碎溜槽設(shè)計

1)固定溜槽。溜槽作為產(chǎn)品轉(zhuǎn)載、運(yùn)輸?shù)闹匾h(huán)節(jié)，無動力部件，但對塊煤防破碎起著非常關(guān)鍵的作用。溜槽內(nèi)物料直接沖擊面需增加橡膠襯板或其他彈性襯板，并及時檢查磨損程度和更換;也可設(shè)置三角緩沖段或緩沖箱，使物料由高處落下先堆積在溜槽的緩沖箱內(nèi)，待物料填滿后從緩沖箱溢流至后續(xù)溜槽段，可大大降低塊煤對溜槽母體沖擊;落差溜槽盡設(shè)置三角沖或緩沖箱，逐級緩沖和降低煤流速度，起到最大限度的堆煤防碎作用;條件允許還可改變溜槽角度，優(yōu)化溜槽過流斷面，減緩物料下落速度，使物料滑動下落。

2)自動伸縮溜槽。自動伸縮溜槽安裝于塊煤倉內(nèi)產(chǎn)品落料點(diǎn)處，工作機(jī)理是料位計檢測溜槽內(nèi)煤位高度，由驅(qū)動系統(tǒng)控制伸縮溜槽在倉內(nèi)的伸縮長度，使落煤點(diǎn)高差始終保持在一定范圍內(nèi)，避免塊煤高落差摔碎。

3)螺旋溜槽。螺旋溜槽的工作原理是通過螺旋溜槽的導(dǎo)向作用，將煤炭入倉過程中的自由落體運(yùn)動轉(zhuǎn)變?yōu)閯蛩俾菪\(yùn)動，降低煤流運(yùn)行速度，減緩煤炭入倉過程中的相互沖擊，防止破碎，從而提高塊煤率。螺旋溜槽分內(nèi)螺旋溜槽和外螺旋溜槽。內(nèi)螺旋溜槽由于受煤泥黏槽、滿倉靜壓及放煤動壓壓跨支柱等問題制約已基本不用;外螺旋溜槽分內(nèi)嵌式和壁掛式，受煤流影響小，維護(hù)量小，應(yīng)用較為廣泛。外螺旋溜槽一般安裝于原煤倉、塊煤倉，以及井下煤倉中，需要在礦廠籌建過程中設(shè)計和安裝，投產(chǎn)時直接投入使用。由于螺旋溜槽受安裝難度、倉內(nèi)存煤、粉塵、瓦斯等影響，維護(hù)存在一定難度，設(shè)計安裝時一定要保證溜槽具有足夠的厚度和耐磨性。

2.3溜槽防破碎裝置設(shè)計

1)重錘限位防破碎裝置。溜槽出口處設(shè)計一可翻轉(zhuǎn)擋煤板，一端焊接在溜槽一側(cè)的轉(zhuǎn)動軸上，轉(zhuǎn)動軸的一端(或兩端)安裝配重，利用杠桿原理，溜槽內(nèi)塊煤重量小于配重時，翻板處于關(guān)閉狀態(tài)，反之溜槽內(nèi)塊煤重量大于配重時，翻板轉(zhuǎn)動，塊煤下落，從而減小溜槽內(nèi)塊煤落差，避免高速碰撞和破碎。

2)自動限位防破碎裝置。自動控制防破碎裝置一般安裝于塊煤轉(zhuǎn)載溜槽或漏斗內(nèi)。具體做法是溜槽或漏斗入口安裝自動限位開關(guān)，溜槽出口安裝電動機(jī)制動閘板、翻板或撥輪放料裝置，電動機(jī)運(yùn)行受限位開關(guān)控制，當(dāng)漏斗或溜槽內(nèi)塊煤量上升到上限位開關(guān)，開關(guān)打開電動機(jī)運(yùn)行，溜槽出口閘板、翻板開啟或撥輪轉(zhuǎn)動，溜槽內(nèi)物料蠕動下滑，當(dāng)溜槽或漏斗內(nèi)物料下滑到下限位開關(guān)，電動機(jī)停止運(yùn)行，放料終止，這樣可終保持溜槽和漏斗內(nèi)物料處于一定高度，避煤塊煤直接下落造成的沖擊破碎。

2.4塊煤入倉控制

采用伸縮溜槽控制塊煤入倉存在故障率高、維修難度大、倉容實(shí)際利用率低等弊病;且安裝螺旋溜槽施工難度大，溜槽磨損后維護(hù)成本高，更換時安全隱患大。由于塊煤倉多跨鐵路線建造，一般為方形，選煤廠可以在塊煤倉轉(zhuǎn)載帶式輸送機(jī)上方，設(shè)計安裝沿輸送帶前后移動的卸料小車，通過控制卸料小車位置，使物料在煤倉不同位置下落，當(dāng)下落點(diǎn)處倉內(nèi)料位上升到落差范圍內(nèi)時，卸料小車前后微移物料繼續(xù)下落，直至達(dá)到落差范圍內(nèi)。整個過程中物料落差保持穩(wěn)定，在倉內(nèi)錐狀堆積成蠕動下滑狀態(tài)，可有效提高倉容利用率和降低塊煤落差。同時將塊煤入倉口的安全防護(hù)篦子去掉，在落煤口外側(cè)加設(shè)防護(hù)欄桿，不僅可避免塊煤入倉時與篦子碰撞造成二次破碎，還可保證人員安全。永煤集團(tuán)本部五個選煤廠全部采用此方法控制，原煤倉倉位高度始終保持在煤倉高度的一半以上，塊煤倉落料點(diǎn)高度控制在1m以內(nèi)，取得了良好的效果。

2.5裝車落差控制

塊煤裝車要采取有效的防破碎措施，在裝車溜槽處安裝如升降式溜槽(簸箕嘴)等防破碎裝置，使物料滑動下落，避免塊煤與車幫及車底之間大落差撞擊;及時掌握倉存情況，均衡控制給料，提高裝車速度，減少裝車過程中塊煤之間沖擊力。非特殊情況盡量避免塊煤落地，以免車輛裝卸碾壓等造成破碎。

三、結(jié)語

對于塊煤效益好的煤炭企業(yè)，不單指無煙煤，也包括生產(chǎn)長焰煤、弱粘煤等煙塊產(chǎn)品的企業(yè)，結(jié)合市場需求，只要生產(chǎn)銷售塊煤優(yōu)于末煤時，就應(yīng)綜合考慮在各個環(huán)節(jié)采取有效防止塊煤破碎的措施，特別是在新建礦廠時就要進(jìn)行必要論證與設(shè)計配置，保證投產(chǎn)后可直接投入使用，并保證防碎設(shè)施具備足夠耐磨性和可靠性。在井上下生產(chǎn)過程中要加強(qiáng)管理與設(shè)施維護(hù)，確保技術(shù)操作到位、設(shè)施有效運(yùn)行，并大膽創(chuàng)新逐步實(shí)施防破碎自動化控制，從達(dá)到增加經(jīng)濟(jì)效益、提高企業(yè)競爭力的目的。