實例說明充填煤矸石破碎工藝的優化研究RXL47

河南某煤礦采用膏體充填開采，以煤矸石作為充填骨料，煤矸石的最大粒徑為460mm，主要成分是石英砂巖，含泥量低，堆積密度1.54×103kg/m3。為實現合理破碎煤矸石，下面本文詳細研究煤矸石破碎工藝與設備，以實現煤矸石破碎利益最大化為目標。

煤矸石破碎要求

根據膏體充填材料配比實驗和生產實際表明，煤矸石破碎有以下加工要求：

（1）煤矸石最大粒徑小于25mm；

（2）小于5mm比例占40%左右；

（3）按照小于5mm、5~25mm的2種規格分別儲存，按設計比例配合使用。

該煤礦第2段原來使用高細破碎機進行細碎，能耗大，使用壽命短，適應性較弱，下面的優化設計在滿足充填要求的情況下克服以上缺點。

煤矸石破碎流程的選擇

目前井下開采的煤和矸石最大塊度為200~600mm，充填材料要求煤矸石的粒度為5~25mm。根據生產要求將煤矸石破碎分為三段。

根據破碎階段的劃分，煤矸石破碎可分為3個階段，即粗碎、中碎和細碎。隨著破碎機的改進，破碎比逐漸增大，為了簡化流程，一般可以將中碎和細碎合并成一個階段。

煤矸石破碎設備及型號參數確定

煤矸石從460mm破碎到25mm以下破碎比達到18.4，考慮到5mm和25mm兩種規格的要求，破碎比達到92，因此煤礦采用二級破碎。一級破碎采用顎式破碎機進行粗碎，排料粒徑控制在140mm內；二級破碎采用錘式破碎機。

根據顎式破碎機國家標準選取型號為PE-600×900，即進料口寬度600mm，進料口長度900mm，排料口最小寬度75mm，排料口最大寬度140mm。

錘式破碎機的參數：排料口最大寬度140mm，轉子直徑168~700mm，轉子長度118~1260mm。

煤矸石破碎結果

煤矸石經顎式破碎機破碎篩分后，當進料口寬度為75mm或105mm時，煤矸石粒徑120mm以下的比例達到100%，能夠保證二段破碎煤矸石140mm的要求。

由于膏體充填量為150m3/h，其中煤矸石用量約為70m3/h，充填系統設有煤矸石破碎儲存倉，破碎機設計生產能力滿足實際生產需求。經過兩段破碎后的煤矸石，小于5mm的比例占44.5%，5~25mm比例為54.5%，粒徑較大的煤矸石（20~25mm）只占2.7%，煤矸石粒徑在5~220mm內均勻分布，在0~5mm內比較富集，能夠充分滿足膏體充填配比要求，說明設計的煤矸石二段破碎比較合理。

本文我們首先分析了煤矸石破碎要求，根據其生產要求合理規劃破碎流程，進而選擇合適的破碎設備及型號參數，最終取得不錯的生產目標。說明本文所設計的煤矸石二段破碎工藝比較合理，可以成為日后最佳煤矸石破碎工藝推廣應用。

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