嘉矿地面选矸系统初设计.docx
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嘉矿地面选矸系统初设计
总论
第一节项目背景
一、项目名称、隶属关系及所在位置
项目名称：
太原煤气化公司嘉乐泉煤矿地面选矸系统初步设计。
嘉乐泉煤矿隶属于太原煤气化股份公司，地面选矸系统位于太原市西山煤田北隅，行政区划隶属于古交市嘉乐泉乡嘉乐泉村管辖。
二、承办单位概况
嘉乐泉煤矿现有在册职工1540人，于1983年11月1日开工建设，1987年9月25日投产，初设计年生产能力为45万吨,为高档普采型矿井,经过两次大型的运输系统改造,现可以年生产优质原煤100万吨以上,并于2004、2006年两次年生产原煤突破百万吨大关，成为全公司第一个年生产能力达百万吨的矿井。
嘉乐泉煤矿经过二十年的发展，原煤产量突飞猛进，装备水平日益提高，率先装备使用了掘进机，大大提高了掘进和采掘衔接效率。
但如何使矿井管理工作由表层管理向内涵式管理推进，由经验型向文化力的管理层次飞跃，始终是嘉乐泉煤矿党政领导关注和思考的问题。
根据市场发展规律和企业发展要求，嘉乐泉煤矿领导认为，矿井人员素质是企业发展的关键，但目前仍然存在着三个不适应：
一是长期以来形成的计划经济思维模式与社会主义市场经济发展要求不相适应；二是现时农民合同工多、操作工人、技术工人、管理人员与技术装备发展与集约化生产、建设高效高产矿井的要求不相适应；三是职工的政治、道德、文化、业务水平素质与实现企业管理创新不相适应。
在全面分析矿情的基础上，嘉乐泉煤矿党政领导形成共识，要创造企业新的辉煌，就必须牢固树立起“知时求进、事在人为”的煤气化核心理念，坚持“建学习形企业、育素质形员工”的学习理念，在加强企业内部管理的同时，以培养人才为主要目标，通过建立学习型企业，建立有效的激励机制和营造宽松的学习环境，在矿区形成重用人才、尊重知识的良好风气。
太原煤气化股份有限公司是1998年12月由太原煤炭气化（集团）有限责任公司、山西省经济建设投资公司、北京华煤工贸公司、中煤多种经营公司、四达矿业公司等五家发起人共同发起设立，并于2000年6月22日在深交所成功上市的一个集采煤、洗煤、炼焦、造气、煤化工、整体式锂电LED矿灯生产与销售为一体的大型煤炭综合加工利用企业。
公司注册资本39519万元，现有员工8221人。
公司机关下辖综合部、人事部、财务部、企管计划部、生产安全部、营销供应部、证券部、机械动力部、质量环保部、法律顾问部、技术中心、安全监察局；下设嘉乐泉煤矿、炉峪口煤矿、东河煤矿、焦化厂、第二焦化厂、晋阳选煤厂、运销分公司、供销分公司、铁运公司十个单位；拥有山西神州煤业有限责任公司、山西华南煤化有限公司、龙泉能源发展有限公司、北京金奥维科技有限公司、深圳神州投资发展公司五家控股公司；拥有北京首泰公司、本溪钢铁集团公司两个参股公司。
主导产品为原煤、精煤、焦炭、煤气、化工产品等，精煤质量达10级，焦炭为特级冶金焦。
公司产品畅销国内冶金、电力、纺织、化工等行业，部分产品出口美国、德国、日本、印度等国家。
近年来，公司以市场为导向，以资本为纽带，通过收购、控股、参股等多种手段，不断培育新的经济增长点，主业经营规模迅速扩大，资产总量和经济效益不断攀升。
与上市之初的2000年相比，2006年公司主导产品原煤产量达362.26万吨，增长177.53%;焦炭产量达168.87万吨，增长134.64%;煤气产量达3.203亿立方米，增长103.49%;化工产品产量达9.03万吨，增长121.87%；总资产达到36亿元，增长113.14%;实现利润2.3亿元，增长460.98%;每股收益0.34元，增长277.78%;每股净资产4.00元，增长44.93%。
公司自上市以来累计分红27940万元，平均每股分红0.707元（含税）。
2005年，在全国1000多家上市公司评选中，我公司综合绩效评价获得了第246名的好成绩。
发展是硬道理。
经过“十五”时期的蓄势积累、稳健扩张，“十一五”时期公司必将进入快速发展阶段，按照公司总体战略规划，“十一五”末，通过发展煤炭深加工，延长产业链，提高煤炭综合利用程度和产品附加值，公司煤—焦—气—化—电多联产一体化产业结构将日臻完善，必将成为中国煤炭精深加工多联产最具竞争力的企业集团。
三、初设报告编制依据
本次设计的主要依据为：
1、嘉乐泉煤矿提供的入洗原煤筛分浮沉试验报告。
2、嘉乐泉煤矿提供的嘉乐泉选煤厂工业场地地形图（1:
1000）。
3、嘉乐泉煤矿提供的原煤跌落试验报告。
4、嘉乐泉煤矿提供的《太原煤气化公司嘉乐泉矿地面选矸系统改造工程岩土工程勘察报告》。
5、现场收集的其它资料。
6、《煤炭洗选工程设计规范》（2005）。
7、我国现行法律、法规和技术政策。
四、项目提出的理由
中国是煤炭生产和消耗大国，煤炭产业在国民经济中具有举足轻重的地位。
虽然非煤能源比重会有所增加，但未来几十年内以煤炭产业为主的能源结构不会发生根本性改变，截止到2010，年，煤炭在我国一次性能源生产和消费结构中占60%左右，到2050年，这一比例不会低于50%。
然而我国的原煤入选率只有30%，更为严重的是，长期以来中国选煤厂的建设是以炼焦煤为主，这就造成占商品煤总量80%的动力煤大部分只经筛选或直销，而入选比例不足15%。
为了煤炭工业的可持续性发展，更为了节能减排的发展要求，估计到2020年的原煤入选比例将不低于50%。
这必将需要全方位发展选煤，占商品煤80%的动力煤分选将越来越受到重视。
从市场需求、选煤产品质量以及生产成本等因素考虑，动力煤分选应力求工艺简单，流程灵活，品种多样，以适应市场需求的变化。
煤矸石是煤炭生产过程中的主要废弃物，传统的方式是直接排至地面。
在造成污染后再进行治理，既没有经济效益，也没有环境效益。
因此在治理矸石问题上，既要采取从源头抓起的处理方式，实施清洁生产，又要搞好综合治理、保护环境，并最大限度地利用矿产资源，走良性发展的道路。
随着煤矿的日益发展、大功率设备不断应用、综合机械化采煤工作面生产效率的不断提高，矿井煤炭产量逐渐加大，随之产生了大量煤矸石，这就需要及时将其排放到指定的地点，否则将直接影响煤矿产量。
嘉乐泉矿自2011年初9#煤试采后，由于其煤层夹矸层厚、伪顶破碎、地质构造较为复杂，造成原煤灰分偏高。
煤质资料显示：
只要排除+50以上大块中的矸石，就可以将原煤的灰分控制在45%左右。
而且该矿的煤与矸石的破碎强度差异较大，煤的破碎强度低，而矸石的破碎强度高，针对这一情况，以及现在和今后开采的煤质特点对煤炭特性研究的基础上，优化除矸方式，将原地面选矸系统进行技术改造，以降低原煤灰分，提高原煤质量。
而本矿之前的干选系统自成立以来由于种种原因无法正常投入生产，并于多年前设备出现故障，因此该系统在此不予考虑。
第二节工程设计
一、原料煤基地
嘉乐泉煤矿位于太原市西山煤田北隅，矿区占地35亩公顷，于1983年11月1日开工建设，1987年9月25日建成投产。
二、建设规模
嘉乐泉煤矿生产能力为1.0Mt/a，选矸系统设备能力依次选择。
三、主要建设条件
水源：
目前矿井生活用水取自工业广场南部的井水（取自浅层地下水），采用250QG80—240/12水泵抽取，供水分一天三次，每次5～6小时。
供水范围：
矿区生活用水，澡塘，咀头村、嘉乐泉村村民人畜用水。
井下排出的水经过处理后作为矿井生产用水。
电源：
矿井采用6kV双回路供电电源，引自太原煤气化股份有限公司炉峪口煤矿35kV变电站6kV母线I、II段。
热源：
由矿井原有锅炉房提供。
交通运输：
太原—镇城底铁路线、太原—佳县的二级公路离本矿2500m，该矿有通往太原—镇城底铁路线的煤运专线，交通便利。
四、煤质特征及产品用途
井田内各可采煤层宏观煤岩类型以半光亮型和半暗型、暗淡型煤为主，光亮型煤次之，具层状构造，玻璃光泽，参差状断口，节理不发育。
本系统旨在优化除矸方式，将原地面选矸系统进行技术改造，以降低原煤灰分，提高原煤质量。
五、地面选矸系统工艺简介
现阶段嘉乐泉煤矿原煤经大倾角胶带输送机出井进入原煤上仓后通过给煤机、振动筛将原煤以50mm粒度进行分级，小于50mm部分由上仓胶带输送机送入原煤筒仓或地面煤场，大于50mm部分经慢速手选带式输送机人工手选矸石后，与筛下物混合进入上仓带式输送机运至原煤筒仓或地面煤场。
人工手选矸石进入矸石仓后装矿车，与井下提升矸石共同通过提升串车送至矸石山。
现有地面矸石运输系统最大运输能力为280吨/日，9#煤正常生产并且工作面无地质构造，掘进巷道均为煤巷时，地面矸石运输系统仅能满足排矸需求，当井下出现非正常情况时地面排矸系统运输能力偏低，将成为影响正常生产的重要环节。
本系统是将原来的吊挂式振动筛拆除，并将原有的往复式给煤机更换为甲带给煤机，给煤机将原料煤直接给齿辊式滚轴筛入料，齿辊式滚轴筛进行50mm分级，小于50mm的筛下物料通过原有B800皮带机入仓，大于50mm块原煤经皮带运往选择性碎选机分选，经碎选机分选出的小于50mm的精煤用皮带机与滚轴筛的筛下物汇合一同入仓，碎选机分选出的大于50mm的矸石先经过一条反手选皮带，选出其中夹杂的部分精煤，矸石通过矸石皮带通廊直接运到现有翻车笼的位置，在翻车笼侧上方建矸石缓冲仓，矸石从翻车笼侧面流入矿车，通过三部绞车提升至矸石场，井下出来的矸石仍通过原来的路线运至翻车笼。
六、水、电、暖设计简要介绍
1、电控系统简介
采用660V电压等级；控制及照明用电采用127V电压等级,原煤车间所有电气设备采用防爆等级设计产品。
配电柜体采用标准GGD柜体结构，低压电气主要开关、元器件、软启动器采用ABB产品，集控系统采用SIEMENS公司产品，达到国内一流自动化系统水平。
2、排水系统
（1）地面排矸系统及栈桥冲洗排水，由走廊的自然坡度及排水沟将水分别集中收集到集水坑。
（2）水系统管材采用钢管，焊接或法兰连接，室外管道架空敷设，架空管道作保温。
（3）雨水系统
厂区采用明沟排除雨水，明沟沿路边铺设，在道路适当位置设置雨水口，将雨水收集后进入道路一侧的雨水明沟，就近排入厂区边缘的排洪沟内。
七、主要建构筑物结构形式介绍
主要建筑物选用钢架结构；地下部分为筏板加条形基础结构；所有外围护材料均为夹芯保温彩色压型钢板，夹芯材料要求为阻燃型。
八、主要技术经济指标
1、技术指标：
可以将原煤的灰分控制在38%左右。
生产过程中，可根据市场情况，灵活调整，以达到最大的经济效益。
根据产品结构，推荐方案的产品平衡表见下表。
选择性破碎工艺最终产品平衡表
产品名称
数量
灰分/%
产率/%
小时产量/t
日产量/t
年产量/万吨
筛下原煤
81.24
153.86
2461.76
81.24
49.33
块煤
6.15
11.65
186.4
6.15
33.42
合计原煤
87.37
165.47
2647.52
87.39
48.22
矸石
12.61
23.88
382.08
12.61
74.44
总计
100.00
189.39
3030.24
100.00
51.52
2、经济指标
总概算表
序号
名称
建筑工程
设备购置
安装工程
总价
1
主厂房
400
602.41
36.14
1038.55
2
皮带走廊及矸石仓
190
78.54
3.45
271.99
小计
590
680.95
39.59
1310.54
设备设施拆除及场地改造建设
243
设计费
80
其它费用
40
合计
1673.54
不可预见费
80.00
总计
1753.54
九、主要设计特点
（1）充分利用地形，做到在不影响矿井设施的情况下，与矿井合理衔接；
（2）各功能区分区明确，整齐美观，布置紧凑，占地面积少；
（3）优化主皮带和各类辅助生产设施之间的位置关系，在保证总体布局美观大方、交通联系方便的前提下，实现主辅设施联系方便、管理便捷；
（4）满足节能、环保、卫生等各项要求，通过工艺布置创造整洁、美观、和谐的生产环境。
第三节存在问题及建议
一、建议尽快开展建设场地的地质勘探报告，以便开展下步工作。
二、本项目可行性强，建议尽快实施建设。
第一章矿区概况及原料煤基地
第一节矿区概况
一、矿区位置
嘉乐泉煤矿位于太原市西山煤田北隅，矿区占地35亩公顷，于1983年11月1日开工建设，1987年9月25日建成投产，原设计生产能力为45万吨。
1998年12月改制，录属于山西神州煤电焦化股份有限公司，是煤炭综合利用焦煤主要生产基地之一，现年生产能力以达100万吨
二、矿区地理概况
本矿位于太原市西山煤田北隅，太原盆地的北端，于华北地区黄河流域中部，西、北、东三面环山，中、南部为河谷平原，全市整个地形北高南低呈簸箕形。
地处南北同蒲和石太铁路线的交汇处。
海拔最高点为2,670米，最低点为760米，平均海拔约800米，地理坐标为东经111°30′～113°09′，北纬37°27′～38°25′。
区域轮廓呈蝙蝠形，东西横距约144公里，南北纵约107公里。
太原市属温带季风性气候，冬无严寒，夏无酷暑，昼夜温差较大，无霜期较长，日照充足。
年平均降雨量456毫米，年平均气温9.5℃，一月份最冷，平均气温-6.8℃；七月份最热，平均气温23.5℃。
全年日照时数2808小时。
太原市地处大陆内部，距东部海岸线较远，其西北部为广阔的欧亚大陆腹地。
在全国气候区划中，属于暖温带大陆性季风气候类型，气候的形成主要受太阳辐射、大气环流、地理环境三个因素的综合影响。
太原地区所处的北半球中纬度地理位置和山西高原的地理环境，使之能够接受较强的太阳辐射，光能热量比较丰富，在农业光能利用划分上属于高照率范畴；同时，受西风环流的控制及较高的太阳辐射的影响，又使其气候干燥，降雨偏少，昼夜温差大，是典型的的大陆性气候。
三、区域社会经济概况
本区地处太原市是山西省的省会。
简称并，别称并州，古称晋阳。
北接忻州，东连阳泉，西交吕梁，南界晋中。
位于山西省中北部的晋中盆地，是太原经济圈和中西部地区重要的中心城市，全国重要的新材料和先进制造业基地，历史悠久的文化古都。
山西省的政治、文化和金融中心、国际交流中心。
也是中国拥有文化遗产项目数最多的城市之一。
其亦是中国优秀旅游城市、中国特色魅力城市、国家历史文化名城。
背靠二龙山，汾河自北向南流经全市，是一座有四千七百余年历史的历史名城，荟萃了自中华民族诞生以来的中华文化，拥有众多历史名胜古迹和人文景观。
第二节原料煤基地
一、原料煤矿井及其储量、生产能力和服务年限
截止2013年6月底，保有资源储量776.39万t。
预计可采出量428.21万t。
矿井分煤层储量情况见下表：
煤矿分煤层储量情况表
矿井名称
煤层编号
保有储量（万吨）
可采储量（万吨）
煤种
预计采出量（万吨）
嘉乐泉煤矿
03#
JM
2.3.4#
365
JM
4#
174
JM
7#
JM
8#
98.03
98.03
JM
98.03
9#
678.36
330.18
JM
330.18
10#
84
44.3
JM
0
合计
1399.39
472.51
JM
428.21
矿井服务年限为：
a=G/（kB×A）=766.39/（1.4×100）=5.5（a）（按100万t计）
二、煤层特征
井田主要含煤地层为二叠系下统山西组和石炭系上统太原组，共含煤13层，自上而下为02号、03号、1号、2.3号、4号、6号、7号、7下号、8号、8下号、9号、10号、12号，其中03号、2.3号、4号、8号、9号、10号等6层煤层可采。
含煤地层平均总厚152.33m，煤层平均总厚17.96m，含煤系数11.79％；可采煤层平均总厚16.36m，可采含煤系数10.74％。
两含煤组各发育一个主要成煤期，且均位于下部，分别称上、下煤组，间距49.85～71.26m，平均61.70m。
煤层主要特征详见可采煤层特征表。
可采煤层特征表
煤层号
厚度（m）
结构
（夹石数）
间距（m）
稳定性
可采性
最小—最大
最小—最大
平均
平均
03
0-1.11
简单
（0）
4.67-16.05
不稳定
局部可采
0.76
2.3
2.44-3.27
较简单
（0—1）
11.65
稳定
全部可采
2.91
0-5.77
4
1.78-3.20
较复杂
（0—3）
4.63
稳定
全部可采
2.56
2.3.4
6.20-9.99
复杂
（1—7）
稳定
全部可采
7.48
49.85-71.26
8
1.99-5.62
较复杂
（0—4）
61.70
稳定
全部可采
3.99
5.06-31.14
9
0.63-3.29
较复杂
（0—4）
14.55
较稳定
大部可采
1.88
1.00-9.25
10
0-1.35
简单
（0—1）
4.27
不稳定
局部可采
第二章建设规模及工作制度
一、建设规模
本系统属于大型矿井地面选矸系统。
矿井生产能力为1.0Mt/a。
二、工作制度、生产能力及服务年限
1、工作制度
每年工作330d，每天工作16h。
两班生产，一班检修
2、处理能力
生产能力1.0Mt/a
3、服务年限
a=G/（kB×A）=766.39/（1.4×100）=5.5（a）（按100万t计）
第三章系统工艺概况
第一节煤质特征
一、物理性质
井田内各可采煤层宏观煤岩类型以半光亮型和半暗型、暗淡型煤为主，光亮型煤次之，具层状构造，玻璃光泽，参差状断口，节理不发育，其显微煤岩类型及其组分含量分述如下：
1、03号煤
以亮型为主，镜质组和半镜质组的含量大于85％，矿物含量中等，几乎全是粘土，其分布形态以水平细微条带为主，部分粘土混杂在一起，形成矿化煤。
2、2.3号煤
以暗亮型和亮暗型为主，过渡组分比较多，镜质组和半镜质组的含量之和低于其它煤量，矿物含量中等，以粘土为主，分布不均匀，多以小颗粒、小块充填于各有机组分裂隙间。
3、4号煤
以亮暗型和混和矿物暗煤为主，半镜质组、丝质组和粘土常常混杂在一起。
矿物含量高，呈分散状，以粘土为主。
4、8号煤
以亮煤型为主，镜质组和半镜质组含量80～85％，在丝炭化、半丝炭化物质上，可以见到少量植物组织的原始结构，如胞腔、细胞壁等，矿物含量较小，除粘土外，尚含有结核状的黄铁矿，但其横向变化大，个别钻孔竟达7～8％。
5、9号煤
各种显微煤岩类型都占一定的比例，过渡组分多，有机组分之间的充填、胶结和混杂现象十分明显，矿物较多，以粘土为主，并有一部分黄铁矿、粘土呈散状，充填于有机组分之间或黄铁矿混杂在一起。
而黄铁矿多呈小晶粒状与粘土混杂，对煤的洗选有一定影响，镜质组和半镜质组含量达70～85％，丝质组个别含量较高，一般＜10％，属暗亮煤型。
6、10号煤
以暗煤型为主，所含半镜质组和丝炭组分较多，但横向变化大，部分变为以暗亮煤型，以至以亮煤为主，有机组分与矿物混杂十分明显，对洗选甚为不利，且矿物含量多居首位，除粘土为主以外，还有较少量的黄铁矿。
二、煤的化学性质。
灰分：
高灰煤，9号煤原煤灰分43.6％。
硫分：
全硫含量2％左右，属高硫煤。
挥发分：
在27％左右，属高挥发分煤。
发热量：
原煤弹筒分析基发热量在18.49～33.57MJ/kg。
可磨性、抗碎强度：
各煤层均为易磨碎煤，均属高强度煤。
第二节原煤可选性
一、煤质资料及其代表性
本次设计采用太原煤气化公司嘉乐泉煤矿提供的嘉乐泉煤矿生产煤样筛分浮沉试验报告及煤样跌落试验报告。
该煤质资料具有完整的代表性，可以作为本可行性研究报告设计的依据。
二、煤质资料分析
原煤筛分试验报告表。
破碎级筛分试验综合表。
50-0mm原煤筛分试验综合表。
可以得出原煤筛分特性如下：
1、原煤灰分为51.52%，属于高灰煤。
煤炭在开采、运输、装卸以及选煤加工过程中，其粒度组成是在不断发生变化的，变化程度随着煤的性质以及工艺环节不同而不同。
筛分试验的目的是测定煤的粒度组成和各粒级产物的质量特征（灰分、硫分等）。
它是合理利用煤炭以及设计的基础资料。
筛分试验资料来自生产煤样，试验方法按GB/T477-2008《煤炭筛分试验方法》进行。
煤样的制备应严格执行GB474-2008《煤样的制备方法》规定。
2、各粒级含量分析
如果各粒级含量接近，说明原煤的粒度分配均匀；如果大粒级含量较多，且灰分较低，说明煤质较硬。
对于13mm以下末煤含量大的原煤，特别是3mm以下粉煤含量大的易碎原煤，在确定分选方法时应谨慎对待。
从原煤筛分试验报告表中可以看出随着原煤粒度的降低，各粒级的含量基本上是不稳定而灰分也是在逐渐减小。
说明原煤各粒级含量分配不均。
3、各粒级质量分析
如果各粒级的灰分与原煤的总灰分相近，说明煤质均匀；如果灰分随着粒度减小而减小，包括-0.5mm粒级灰分也低，说明煤质脆易碎；相反，如果随着粒度减小而灰分增高，说明矸石易碎且而煤质较硬，原煤筛分试验报告表各粒级灰分随着粒度的减小而减小，说明煤质脆易碎。
如果-0.5mm粒级灰分比原煤或相邻近粗粒级灰分均高，说明矸石存在泥化现象。
当部分粒级灰分以符合用户质量要求。
可以考虑将这部分粒级直接出售来作为商品煤出售，这样可以降低分选负荷，减少煤泥量，提高提高经济效益。
原煤筛分试验报告表
筛分试验编号：
1107201
试验日期：
2011.7
筛分总样化验结果
嘉乐泉矿9#煤层工作面
化验项目
Mad
Ad
Vdaf
St,ad
Qgr,ad
胶质层
粘结性指数
煤样
%
%
%
%
KJ/kg
X,mm
Y,mm
毛煤
1.35
43.60
27.75
1.97
18.499
浮煤（-1.4）
0.99
5.06
23.26
0.78
33.571
32
22
96
筛分前煤样总重：
6870
粒度
产物
产率
质量
名称
重量
占全样
筛上物
水分
灰分
全硫分
Qgr,d
kg
%
累积%
Mad,%
Ad,%
St,ad
KJ/kg
煤
390.00
5.702
17.00
1.21
夹矸煤
87.00
1.272
52.74
1.80
>80
矸石
516.00
7.544
82.98
1.25
硫铁矿
0
小计
993
14.518
14.518
0
54.417
1.28
煤
667
9.751
32.73
1.28
夹矸煤
73
1.067
57.94
1.02
80-50
矸石
440
6.433
76.47
1.62
硫铁矿
0
小计
0
+50
合计
2173
31.769
31.769
0
52
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