礦井井下原煤含矸率一般在10%~20%左右，原煤中矸石的存在會嚴(yán)重降低主井有效提煤效率，采用井下煤矸分選技術(shù)，將井下原煤中矸石初步分選出來，降低原煤含矸率，有利于主井高效提升。利用分選出的矸石直接進(jìn)行矸石充填開采或者是在井下制成膏體后對工作面進(jìn)行膏體充填，可提高開采效率，回收“三下”壓煤和邊角殘煤，對延長礦井服務(wù)年限、提高煤炭資源回收率、減少煤炭開采對地表沉降的影響具有重要意義。

井下干選系統(tǒng)，由于其分選精度高、系統(tǒng)簡單、穩(wěn)定可靠、井巷工程量少等優(yōu)點(diǎn)在煤炭工業(yè)中得到廣泛引用。對原煤進(jìn)行50mm分級篩分是井下煤矸分選系統(tǒng)選前重要工序，是保證煤矸分選效果的關(guān)鍵步驟，因此選擇合理、高效篩分設(shè)備是井下進(jìn)行煤矸分選成功的基礎(chǔ)。

由于井下工況較為復(fù)雜，原煤中容易摻雜雜物及超大塊，因?yàn)椴擅汗に嚨脑?，原煤水分較大。所以原煤篩分工作環(huán)境比較復(fù)雜；其次，由于原煤分選時，必須經(jīng)過篩分后才可以做進(jìn)一步加工處理，一般會選擇直接將篩分設(shè)備布置在主運(yùn)皮帶卸料處，這時一旦篩分設(shè)備出現(xiàn)故障，將會直接影響礦井生產(chǎn)；如果篩分不徹底，造成一部分末煤進(jìn)入篩分設(shè)備，會極大的影響TDS的篩分效果。篩分設(shè)備選擇時應(yīng)充分考慮其可靠性。目前，振動篩和滾軸篩在原煤篩分應(yīng)用中最為廣泛。

1振動篩

振動篩是借助振動器使篩箱在某一平面內(nèi)震動，迫使篩面上的煤炭顆粒進(jìn)行篩分，圓振動篩和直線振動篩應(yīng)用最多。

(1) 圓振動篩是通過振動器中的偏心塊旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生的離心力，使篩箱、振動器等部分作連續(xù)的圓或近似圓的運(yùn)動。物料隨篩箱在傾斜的篩面上作連續(xù)拋擲運(yùn)動：拋起時分層，落下時顆粒透篩。

(2) 直線振動篩是利用振動電機(jī)激振篩箱，使物料在篩網(wǎng)上被拋起并向前作直線運(yùn)動。從而達(dá)到對物料進(jìn)行篩選和分級的目的。

振動篩優(yōu)點(diǎn)如下：

(1) 篩箱振動強(qiáng)烈，對物料的擾動大，提高篩分效率；

(2) 構(gòu)造簡單、拆換篩面方便。

其缺點(diǎn)如下：

(1) 篩機(jī)高度大，需要安裝空間大；

(2) 不可拆卸部分最大件尺寸大，下井、運(yùn)輸、安裝困難；

(3) 工作時噪音大且粉塵較重；

(4) 原煤水分大時，容易堵孔；

(5) 動載荷較大，對基礎(chǔ)要求嚴(yán)格。

2滾軸篩

滾軸篩的篩面由很多根平行排列的、其上交錯地裝有篩盤的輥軸組成。滾軸通過電機(jī)傳動而旋轉(zhuǎn)，其轉(zhuǎn)動方向與物料流動方向一致。為了提高篩分效率，篩盤一般做成偏心或異形兩種。目前應(yīng)用效果最好的滾軸篩為正弦滾軸篩。

正弦滾軸篩是通過菱形篩盤作圓周運(yùn)動產(chǎn)生類似正弦波的擾動，使篩分物變得松散的同時沿軸線運(yùn)動。利用圓柱與菱形篩盤的有機(jī)結(jié)合，組成的篩網(wǎng)對物料進(jìn)行篩選。為了清掃篩盤纏繞物和粘附物，在每個滾柱下方裝有隱埋式刮刀，以保持篩孔通暢。為了避免單電機(jī)帶動單軸導(dǎo)致的無法同步的問題，正弦滾軸篩通過齒輪組由單個電機(jī)帶動多軸同時、同步轉(zhuǎn)動。

正弦滾軸篩優(yōu)點(diǎn)：

(1) 無振動，降低巷道結(jié)構(gòu)荷載；

(2) 篩分效率高，相對于其他類型篩分設(shè)備，體積小，占用空間少；

(3) 箱體采用全密封結(jié)構(gòu)，幾乎無粉塵外溢，噪音小；

(4) 滾輪清掃刮刀設(shè)計，適合濕粘物料的篩分；

(5) 可實(shí)現(xiàn)內(nèi)部旁路，簡化系統(tǒng)布置。

正弦滾軸篩缺點(diǎn)：

(1) 圓周運(yùn)動對物料的擾動小，濕粘物料不容易松散、分層、透篩；

(2) 滾輪清掃刮刀易磨損、斷裂；

(3) 驅(qū)動點(diǎn)多，檢修點(diǎn)多。

3篩分設(shè)備的選擇

以鮑店煤礦為例：鮑店煤礦井下煤矸分選系統(tǒng)主要用于對原煤進(jìn)行50mm分級篩分，按來原煤量1400t/h選型計算。

如果選擇振動篩，建議選擇圓振篩。根據(jù)單位面積處理能力按照65t/m2·h計算，需要選擇ACS3661單層圓振篩，篩板面積3.6m×6.1m，篩板傾角20°，單臺處理能力1427t/h。篩分效率≥95%。其中，不可拆分最大件尺寸為2.5m×7m(側(cè)板)。所需硐室最大高度為12m，寬度為9m。

如果選擇滾軸篩，建議選擇正弦滾軸篩。根據(jù)單位處理能力按照22t/(軸·m)計算，需要選擇1.6ZS-40/7°型正弦滾軸篩，篩面有效寬度1.75m，40根軸。篩板傾角7°，單臺處理能力1540t/h。篩分效率≥98%。其中，不可拆分最大件尺寸為2.2m×3m(篩面)。所需硐室最大高度為8.5m，寬度為6.6m。

由于滾軸篩篩分效率高，且設(shè)備尺寸相對較小，所需硐室較小，適合對井下原煤進(jìn)行篩分。因此井下煤矸分選系統(tǒng)篩分設(shè)備選擇正弦滾軸篩。

4滾軸篩位置選擇

滾軸篩的安裝位置根據(jù)處理能力和各礦井下巷道布置條件不同會有所差異。當(dāng)滾軸篩處理能力不大時，建議安裝在主運(yùn)皮帶頭部卸料點(diǎn)處，布置于煤倉上口。如果煤倉上口空間受限無法安裝時，可以在頭部或中部通過轉(zhuǎn)運(yùn)皮帶轉(zhuǎn)運(yùn)后新建篩分硐室布置滾軸篩。后一種情況設(shè)備布置較為復(fù)雜，投資也較大。

目前王樓煤礦、鮑店煤礦均采用第一種布置方案。東灘煤礦、梁寶寺煤礦滾軸篩布置采用后一種情況，梁寶寺煤礦在主運(yùn)皮帶中部增加卸料器，卸料后原煤通過轉(zhuǎn)運(yùn)皮帶進(jìn)入篩分硐室篩分。其布置圖見圖1。
 

圖1  梁寶寺煤礦滾軸篩布置圖

5應(yīng)用案例及效果

目前已建及在建應(yīng)用干選技術(shù)用于井下煤矸分選的礦井，各礦篩分設(shè)備選型見表1。
 

表1  各礦井篩型對比表

其中王樓礦及梁寶寺煤礦井下干選系統(tǒng)已建成投產(chǎn)，在實(shí)踐中已取得了良好的應(yīng)用效果，2臺設(shè)備目前運(yùn)行良好。