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行矸石充填開采或者是在井下制成膏體后對工作面進行膏體充填，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)點在煤炭工業(yè)中得到廣泛引用。對原煤進行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)備是井下進行煤矸分選成功的基礎(chǔ)。

由于井下工況較為復雜，原煤中容易摻雜雜物及超大塊，因為采煤工藝的原因，原煤水分較大。所以原煤篩分工作環(huán)境比較復雜；其次，由于原煤分選時，必須經(jīng)過篩分后才可以做進一步加工處理，一般會選擇直接將篩分設(shè)備布置在主運皮帶卸料處，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)的圓或近似圓的運動。物料隨篩箱在傾斜的篩面上作連續(xù)拋擲運動：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激振篩箱，使物料在篩網(wǎng)上被拋起并向前作直線運動。從而達到對物料進行篩選和分級的目的。

振動篩優(yōu)點如下：

(1) 篩箱振動強烈，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。

其缺點如下：

(1) 篩機高度大，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動。利用圓柱與菱形篩盤的有機結(jié)合，組成的篩網(wǎng)對物料進行篩選。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。為了避免單電機帶動單軸導致的無法同步的問題，正弦滾軸篩通過齒輪組由單個電機帶動多軸同時、同步轉(zhuǎn)動。

正弦滾軸篩優(yōu)點：

(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??；

(4) 滾輪清掃刮刀設(shè)計，適合濕粘物料的篩分；

(5) 可實現(xiàn)內(nèi)部旁路，簡化系統(tǒng)布置。

正弦滾軸篩缺點：

(1) 圓周運動對物料的擾動小，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)動點多，檢修點多。

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。當滾軸篩處理能力不大時，建議安裝在主運皮帶頭部卸料點處，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)運皮帶轉(zhuǎn)運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，梁寶寺煤礦在主運皮帶中部增加卸料器，卸料后原煤通過轉(zhuǎn)運皮帶進入篩分硐室篩分。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)，在實踐中已取得了良好的應(yīng)用效果，2臺設(shè)備目前運行良好。