[发明专利]一种井下利用倾斜带式输送机分离煤与矸石的方法和装置

说明书

本发明提出了一种井下利用倾斜带式输送机分离煤与矸石的方法和装置，利用物理原理在井下分离煤与矸石。该装置主要包括两个带式输送机，其中一个为水平运行的带式输送机，主要运输由工作面而来的煤与矸石；而另一个为倾斜运行的带式输送机，其主要目的是将煤与矸石进行分离。本发明利用煤、矸石与传送带之间的摩擦系数的不同，使煤与矸石在倾斜带式输送机上具有不同方向的加速度，进而使得二者在倾斜带式输送机上运行方向相反。煤会从倾斜带式输送机上端抛出，而矸石则会从倾斜带式输送机下端抛出。本发明提出的井下分离煤与矸石的装置，具有便于安装、结构简单，运行安全可靠、所用空间小等优点；可以有效地实现矸石不出井，且能直接将矸石回填采空区。

技术领域

本发明涉及一种井下利用倾斜带式输送机分离煤与矸石的方法和装置，是一种能直接应用于矿井下煤与矸石分离的装置。

背景技术

在煤炭开采的过程中，由于混入了大量顶板和底板及煤层中的夹矸，造成所采煤炭中含有大量矸石。这些煤炭不能直接利用，需要经过脱矸处理。

在传统采煤工艺中，对所含煤矸石的煤炭的处理方法是，运出地面后经选煤厂筛选。而这便有许多弊端与危害，将矸石从井下提升需要额外耗费许多能源；在洗煤过程中同样会耗费很多资源；而分离出的煤矸石的堆放不仅浪费土地资源，还会发生自燃、雨淋、泥化等情况，对环境产生严重危害。

因此，若能在井下分离矸石，对于保护环境、节约能源而言具有重大的意义。

发明内容

本发明旨在提供一种能够在井下小范围空间内分离煤与矸石的装置，其结构简单，操作容易，且成本低。

本发明提供的装置利用煤与矸石与传送带之间的摩擦系数的不同而进行分离，可以将大部分矸石在井下除去。由于煤结构较为疏松，而矸石表面比较致密，因此当煤与矸石作用在同一物体表面上时，煤与该物体之间的摩擦系数较矸石的大。因此便可以利用这一物理性质改变煤与矸石的相对位置，进而将其分离开来。在水平带式输送机上运动的煤与矸石运动到传送带右端时，从水平带式输送机落到倾斜带式输送机上。由于下方的带式输送机沿倾斜方向布置，因此煤与矸石会在带式输送机向上运动的情况下，相对于传送带滑动。

本发明提供了一种井下利用倾斜带式输送机分离煤与矸石的方法，利用煤、矸石与传送带之间的摩擦系数的不同，使煤与矸石在倾斜带式输送机上具有不同方向的加速度，进而使得二者在倾斜带式输送机上运行方向相反；煤会从倾斜带式输送机上端抛出，而矸石则会从倾斜带式输送机下端抛出。

所述倾斜带式输送机与水平面的夹角θ为：arctanμ₂θarctanμ₁；式中，μ₁——煤与传送带之间的摩擦系数；μ₂——矸石与传送带之间的摩擦系数；

且倾斜带式输送机表面为橡胶，粗糙度为6-20μm，从而在带式输送机向上运动的情况下，使煤向上运动而使矸石向下运动。

上述方法中，从倾斜带式输送机上端物料出口飞出的煤落入右下方的煤仓；而由倾斜带式输送机下端物料出口飞出的矸石则落入左下方的矸石收集仓。

本发明提供的装置主要由两条带式输送机构成，其中一条为水平带式输送机，输送由工作面而来的煤与矸石。另一条为倾斜带式输送机，位于水平带式输送机下方，沿倾斜方向布置，用于分离由水平带式输送机落下的煤与矸石，由于煤和矸石与传送带之间的摩擦力不同，可以通过调整倾斜带式输送机与水平面的夹角θ，使煤与矸石所受的合力方向相反，因此煤与矸石可以具有不同方向的加速度，经过该带式输送机分离后煤与矸石由于运行方向的不同而分离，在煤与矸石的落点处分别设置煤仓与矸石收集仓用于收集煤与矸石。

假设倾斜高速带式输送机与水平方向的夹角为θ，单个煤与矸石质量分别为m₁、m₂，与传送带之间的摩擦系数分别为μ₁，μ₂。