一種應(yīng)用于煤礦井下的智能干法排矸系統(tǒng)及方法技術(shù)方案

提供一種應(yīng)用于煤礦井下的智能干法排矸系統(tǒng)及方法,其適用于井下煤矸石的優(yōu)先分離以及基于煤與煤矸石密度不同利用X射線及點(diǎn)陣探測(cè)器和超聲波測(cè)距裝置協(xié)同作用在線識(shí)別煤與煤矸石并進(jìn)行分揀。其工藝簡(jiǎn)單、智能化程度高、分選效果好、投資小；采用本發(fā)明專利技術(shù)創(chuàng)造可直接在井下就地將矸石排出而無(wú)需運(yùn)至地面。降低動(dòng)能消耗和運(yùn)輸成本，由于矸石不升井，可以取消無(wú)效運(yùn)輸、節(jié)約運(yùn)輸費(fèi)用，降低運(yùn)輸成本。

Intelligent dry waste removing system and method applied in coal mine underground

Intelligent dry waste discharge system and provide a method used in coal mine, which is suitable for the separation of priority of coal gangue and coal mine and coal gangue based on different density and lattice by X ray detector and ultrasonic ranging device synergy of online identification of coal and gangue and for sorting. The utility model has the advantages of simple process, high intelligence, good sorting effect and small investment, and the invention can directly discharge the gangue in the ground without being transported to the ground. Reduce the kinetic energy consumption and transportation cost, because the gangue does not raise the well, may cancel the invalid transportation, saves the transportation expense, reduces the transportation cost.

【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
一種應(yīng)用于煤礦井下的智能干法排矸系統(tǒng)及方法
本專利技術(shù)屬于煤炭選煤
，其涉及一種應(yīng)用于煤礦井下的智能干法排矸系統(tǒng)及方法,其適用于井下煤矸石的優(yōu)先分離以及基于煤與煤矸石密度不同利用X射線及點(diǎn)陣探測(cè)器和超聲波測(cè)距裝置協(xié)同作用在線識(shí)別煤與煤矸石并進(jìn)行分揀。
技術(shù)介紹
煤矸石是煤生產(chǎn)、加工過程中的伴生物，發(fā)熱量低、有害物料多，嚴(yán)重影響產(chǎn)品質(zhì)量，需要及時(shí)進(jìn)行識(shí)別和分揀。在常規(guī)煤炭井下開采中，矸石與煤炭一起運(yùn)到地面進(jìn)行分選，浪費(fèi)了大量運(yùn)輸、提升的人力物力，分選后的矸石堆積成山，占用土地，污染環(huán)境。如果在井下將原煤中的矸石排除不升井，對(duì)于一些井下有棄矸條件、或采用井下矸石充填新工藝的礦井，無(wú)疑具有非常重大的意義。特別是近年來(lái)采煤機(jī)械化程度的不斷提高，將井下工作面斷層或夾矸大量混入原煤中，尤其是放頂煤開采技術(shù)的廣泛應(yīng)用，使原煤灰分不穩(wěn)定，原煤質(zhì)量下降，市場(chǎng)銷售難度大，影響了企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益；同時(shí)礦井為了控制原煤灰分，遇到斷層時(shí)往往舍棄不采，導(dǎo)致工作面回采率低，不僅浪費(fèi)資源，而且縮短了礦井的服務(wù)年限。現(xiàn)有技術(shù)中，因煤礦井下條件有限一般采用非常有限的矸石分揀，例如目前有重介淺槽分選機(jī)井下排矸系統(tǒng)、動(dòng)篩跳汰機(jī)井下排矸系統(tǒng)等，這基本上也就是進(jìn)行矸石初步分選(粗分選)，無(wú)法進(jìn)行有效地矸石分離；使用這種設(shè)備分離后的煤還會(huì)混有大量矸石，在井上必須進(jìn)行二次分離或分選，進(jìn)而造成資源的重復(fù)浪費(fèi)。此外因重介淺槽排矸系統(tǒng)工藝復(fù)雜，動(dòng)篩跳汰機(jī)排矸系統(tǒng)配套設(shè)備多，體積龐大且動(dòng)力消耗大等在使用上受到一定的局限，因此將現(xiàn)有技術(shù)在煤礦井上進(jìn)行分選的技術(shù)一般無(wú)法移植到井下來(lái)使用。目前，在各個(gè)專利申請(qǐng)中提及的井下矸石分選技術(shù)僅僅停留在理論階段，而無(wú)法在現(xiàn)場(chǎng)實(shí)踐中得到規(guī)模化應(yīng)用。此外，即使在現(xiàn)有煤矸石分選技術(shù)中，對(duì)粒徑較小的煤與煤矸石可以通過介質(zhì)洗煤或風(fēng)力選煤的方法去除煤中的煤矸石，對(duì)于塊狀煤與煤矸石，現(xiàn)有技術(shù)的識(shí)別方法主要有人工分揀、圖像識(shí)別方法、伽馬射線識(shí)別和X射線識(shí)別等幾種，這些識(shí)別方法均有各自的優(yōu)點(diǎn)和生產(chǎn)適應(yīng)范圍，但是均有一定的缺陷或不足。例如人工進(jìn)行分揀，普遍存在問題是勞動(dòng)強(qiáng)度大、作業(yè)環(huán)境惡劣、效率低下；圖像識(shí)別方法是根據(jù)煤與煤矸石的顏色灰度進(jìn)行識(shí)別，存在問題是難以識(shí)別與煤相似的黑色煤矸石；現(xiàn)在普遍使用的線陣探測(cè)器像素多，數(shù)據(jù)處理量大，需要配備工控機(jī)專門來(lái)處理，另外無(wú)法解決物料粒徑大小的影響，不適應(yīng)煤礦特定的使用環(huán)境。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
基于現(xiàn)實(shí)和生產(chǎn)實(shí)踐的需要，本申請(qǐng)人投入大量資金及長(zhǎng)期研究，提供了一種應(yīng)用于煤礦井下的智能干法排矸系統(tǒng)及方法,其工藝簡(jiǎn)單、智能化程度高、分選效果好、投資小，能夠?qū)崿F(xiàn)在煤礦井下從原煤中分選出矸石的智能干法排矸系統(tǒng)。依據(jù)本專利技術(shù)的第一方面，提供一種應(yīng)用于煤礦井下的智能干法排矸系統(tǒng)，其中該智能干法排矸系統(tǒng)應(yīng)用于井下，所述智能干法排矸系統(tǒng)包括給料裝置、輸送裝置、識(shí)別機(jī)構(gòu)和分揀執(zhí)行機(jī)構(gòu)，所述給料裝置位于輸送機(jī)構(gòu)的入料端，給料裝置將原料送入輸送裝置上，所述的識(shí)別機(jī)構(gòu)是由位于輸送裝置上方的射線源和位于輸送裝置下方的信號(hào)接收裝置組成，識(shí)別機(jī)構(gòu)將識(shí)別的信息傳遞給分揀執(zhí)行機(jī)構(gòu)；所述分揀執(zhí)行機(jī)構(gòu)位于輸送裝置的尾端，執(zhí)行識(shí)別機(jī)構(gòu)傳遞的信息將煤炭和矸石分離開。該智能干法排矸系統(tǒng)進(jìn)一步包括保護(hù)裝置，保護(hù)裝置為鉛板密封而成，位于射線源外側(cè)，防止射線的外泄。其中，給料裝置由緩沖倉(cāng)和振動(dòng)給料機(jī)組成，既能保證原煤均勻給入，又能調(diào)節(jié)處理量。識(shí)別機(jī)構(gòu)由射線源、物料高度測(cè)量裝置以及信號(hào)接收裝置組成。射線源可以是X射線也可以是Y射線，物料高度測(cè)量裝置由超聲波或激光組成；信號(hào)接收裝置由射線探測(cè)器組成的探測(cè)單元；射線源與高度測(cè)量裝置并排位于輸送裝置正上方，信號(hào)接收裝置則位于輸送裝置正下方。分揀執(zhí)行機(jī)構(gòu)既可以用用伺服電機(jī)連接翻板實(shí)現(xiàn)對(duì)物料的精確分離，又可使用高頻電磁閥配合噴氣嘴實(shí)現(xiàn)對(duì)物料的精確擊打。優(yōu)選地，控制裝置接收射線信號(hào)和高度測(cè)量裝置信號(hào)，通過自動(dòng)控制信號(hào)的采集處理和分析并將命令反饋給分揀執(zhí)行機(jī)構(gòu)。依據(jù)本專利技術(shù)的第二方面，提供一種使用應(yīng)用于煤礦井下的智能干法排矸系統(tǒng)的方法，其包括如下步驟：第一步、原煤經(jīng)給料裝置18進(jìn)入輸送裝置1；第二步、物料經(jīng)過識(shí)別機(jī)構(gòu)中的射線源2進(jìn)行穿透作業(yè)，與此同時(shí)物料高度測(cè)量裝置4測(cè)量識(shí)別點(diǎn)高度；第三步、信號(hào)接收裝置3同時(shí)接收這兩組信號(hào)并將其反饋給控制裝置5，控制裝置5經(jīng)計(jì)算機(jī)軟件程序綜合分析后將執(zhí)行命令傳遞給分揀執(zhí)行機(jī)構(gòu)6；第四步、分揀執(zhí)行機(jī)構(gòu)6將矸石或煤炭選出；第五步、煤炭進(jìn)入煤輸送帶7，矸石進(jìn)入矸石輸送帶8。本專利技術(shù)的應(yīng)用于煤礦井下的智能干法排矸系統(tǒng)及方法相比于現(xiàn)有技術(shù)，具有如下技術(shù)優(yōu)點(diǎn)：一、智能干法排矸技術(shù)中的識(shí)別煤與煤矸石的分揀準(zhǔn)確率達(dá)到95％,，處理粒度50-300mm范圍內(nèi)。二、適用于井下煤矸石的優(yōu)先分離以及基于煤與煤矸石密度不同利用X射線及點(diǎn)陣探測(cè)器和超聲波測(cè)距裝置協(xié)同作用在線識(shí)別煤與煤矸石并進(jìn)行分揀，很好地解決了現(xiàn)有技術(shù)中存在的生產(chǎn)實(shí)踐問題。三、充分地利用X射線及點(diǎn)陣探測(cè)器和超聲波測(cè)距裝置的協(xié)同作用在線識(shí)別煤與煤矸石并進(jìn)行分揀，并采用點(diǎn)陣探測(cè)器，數(shù)據(jù)處理量只有線陣探測(cè)器的1/50左右，取消了專門運(yùn)算的工控機(jī)，處理速度快，識(shí)別準(zhǔn)確度高、簡(jiǎn)單實(shí)用、故障率低、不受物料粒徑大小影響。四、提高產(chǎn)能和經(jīng)濟(jì)效益。采用本專利技術(shù)創(chuàng)造可直接在井下就地將矸石排出而無(wú)需運(yùn)至地面。降低動(dòng)能消耗和運(yùn)輸成本，由于矸石不升井，可以取消無(wú)效運(yùn)輸、節(jié)約運(yùn)輸費(fèi)用，降低運(yùn)輸成本。五、保護(hù)環(huán)境和土地資源。矸石排在井下，可以省去矸石堆放在地面占用的場(chǎng)地，避免因地面矸石山自燃而帶來(lái)的環(huán)境災(zāi)難。矸石不升井從根本上解決矸石山占地和破壞生態(tài)環(huán)境問題，有著巨大的社會(huì)效益。六、有效利用廢棄物變廢為利。井下排除的矸石可以做為采空區(qū)的回填充填物，矸石可以在井下砌石墻等代運(yùn)動(dòng)會(huì)預(yù)留煤柱，矸石粉碎后可以用作井下噴涂混凝土的骨料等，降低井巷旗工維護(hù)成本，做到廢物利用。矸石井下充填，防止地面塌陷，實(shí)施井下充填的原料就地取材于選后矸石，矸石充填到采空區(qū)，可以減少地面建筑物的損毀。七、本專利技術(shù)的應(yīng)用于煤礦井下的智能干法排矸系統(tǒng)，無(wú)需添加任何介質(zhì)，運(yùn)行崗位無(wú)需專人值守。工藝系統(tǒng)簡(jiǎn)單，動(dòng)力消耗少、生產(chǎn)成本低、智能化程度高，運(yùn)行可靠，維修方便。附圖說明圖1為依據(jù)本專利技術(shù)中的分選識(shí)別系統(tǒng)的設(shè)備布置圖；圖2為依據(jù)本專利技術(shù)中的分選識(shí)別系統(tǒng)的輸送裝置結(jié)構(gòu)示意圖；圖3為依據(jù)本專利技術(shù)中的分選識(shí)別系統(tǒng)的分揀執(zhí)行機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)示意圖；圖4是依據(jù)本專利技術(shù)的應(yīng)用于煤礦井下的智能干法排矸系統(tǒng)的設(shè)備布置圖。圖中：輸送裝置1、射線源2、信號(hào)接收裝置3、物料高度測(cè)量裝置4、控制裝置5、分揀執(zhí)行機(jī)構(gòu)6、矸石輸送帶7、煤輸送帶8、滾筒9、輸送膠帶10、托輥11、驅(qū)動(dòng)滾筒12、音速噴嘴13、高頻電磁閥14，儲(chǔ)氣罐15、連接管道16空壓機(jī)17、給料裝置18。具體實(shí)施方式下面將結(jié)合本專利技術(shù)實(shí)施例中的附圖，對(duì)本專利技術(shù)實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本專利技術(shù)的一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例。基于本專利技術(shù)中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本專利技術(shù)保護(hù)的范圍。本專利技術(shù)的應(yīng)用于煤礦井下的智能干法排矸技術(shù)的工藝方法參考圖4所示：原煤經(jīng)給料裝置18進(jìn)入輸送裝置1，物料經(jīng)過識(shí)別機(jī)構(gòu)中的射線源本文檔來(lái)自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
一種應(yīng)用于煤礦井下的智能干法排矸系統(tǒng)，其特征在于：該智能干法排矸系統(tǒng)應(yīng)用于井下，所述智能干法排矸系統(tǒng)包括給料裝置、輸送裝置、識(shí)別機(jī)構(gòu)和分揀執(zhí)行機(jī)構(gòu)，所述給料裝置位于輸送機(jī)構(gòu)的入料端，給料裝置將原料送入輸送裝置上，所述的識(shí)別機(jī)構(gòu)是由位于輸送裝置上方的射線源和位于輸送裝置下方的信號(hào)接收裝置組成，識(shí)別機(jī)構(gòu)將識(shí)別的信息傳遞給分揀執(zhí)行機(jī)構(gòu)；所述分揀執(zhí)行機(jī)構(gòu)位于輸送裝置的尾端，執(zhí)行識(shí)別機(jī)構(gòu)傳遞的信息將煤炭和矸石分離開。

【技術(shù)特征摘要】
2017.01.09 CN 20172002329341.一種應(yīng)用于煤礦井下的智能干法排矸系統(tǒng)，其特征在于：該智能干法排矸系統(tǒng)應(yīng)用于井下，所述智能干法排矸系統(tǒng)包括給料裝置、輸送裝置、識(shí)別機(jī)構(gòu)和分揀執(zhí)行機(jī)構(gòu)，所述給料裝置位于輸送機(jī)構(gòu)的入料端，給料裝置將原料送入輸送裝置上，所述的識(shí)別機(jī)構(gòu)是由位于輸送裝置上方的射線源和位于輸送裝置下方的信號(hào)接收裝置組成，識(shí)別機(jī)構(gòu)將識(shí)別的信息傳遞給分揀執(zhí)行機(jī)構(gòu)；所述分揀執(zhí)行機(jī)構(gòu)位于輸送裝置的尾端，執(zhí)行識(shí)別機(jī)構(gòu)傳遞的信息將煤炭和矸石分離開。2.依據(jù)權(quán)利要求1所述的應(yīng)用于煤礦井下的智能干法排矸系統(tǒng)，其特征在于：該智能干法排矸系統(tǒng)進(jìn)一步包括保護(hù)裝置，保護(hù)裝置為鉛板密封而成，位于射線源外側(cè)，防止射線的外泄。3.依據(jù)權(quán)利要求1所述的應(yīng)用于煤礦井下的智能干法排矸系統(tǒng)，其特征在于：所述的給料裝置由緩沖倉(cāng)和振動(dòng)給料機(jī)組成，既能保證原煤均勻給入，又能調(diào)節(jié)處理量。4.依據(jù)權(quán)利要求1所述的應(yīng)用于煤礦井下的智能干法排矸系統(tǒng)，其特征在于：所述的識(shí)別機(jī)構(gòu)由射線源、物料高度測(cè)量裝置以及信號(hào)接收裝置組成。射線源可以是X射線也可以是Y射線，物料...

【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：李功民，王新華，朱衛(wèi)坡，吳青柏，楊勇，郭建英，劉呈兵，馮穎，劉偉，藺森森，朱利偉，趙陽(yáng)，
申請(qǐng)(專利權(quán))人：唐山市神州機(jī)械有限公司，
類型：發(fā)明
國(guó)別省市：河北,13