实例说明充填煤矸石破碎工艺的优化研究

河南某煤矿采用膏体充填开采，以煤矸石作为充填骨料，煤矸石的粒径为460mm，主要成分是石英砂岩，含泥量低，堆积密度1.54×103kg/m³。为实现合理破碎煤矸石，下面本文详细研究煤矸石破碎工艺与设备，以实现煤矸石破碎利益为目标。

煤矸石破碎要求

根据膏体充填材料配比实验和生产实际表明，煤矸石破碎有以下加工要求：

（1）煤矸石粒径小于25mm；

（2）小于5mm比例占40%左右；

（3）按照小于5mm、5~25mm的2种规格分别储存，按设计比例配合使用。

该煤矿第2段原来使用高细破碎机进行细碎，能耗大，使用寿命短，适应性较弱，下面的优化设计在满足充填要求的情况下克服以上缺点。

煤矸石破碎流程的选择

目前井下开采的煤和矸石块度为200~600mm，充填材料要求煤矸石的粒度为5~25mm。根据生产要求将煤矸石破碎分为三段。

根据破碎阶段的划分，煤矸石破碎可分为3个阶段，即粗碎、中碎和细碎。随着破碎机的改进，破碎比逐渐增大，为了简化流程，一般可以将中碎和细碎合并成一个阶段。

煤矸石破碎设备及型号参数确定

煤矸石从460mm破碎到25mm以下破碎比达到18.4，考虑到5mm和25mm两种规格的要求，破碎比达到92，因此煤矿采用二级破碎。一级破碎采用颚式破碎机进行粗碎，排料粒径控制在140mm内；二级破碎采用锤式破碎机。

根据颚式破碎机国家标准选取型号为PE-600×900，即进料口宽度600mm，进料口长度900mm，排料口小宽度75mm，排料口宽度140mm。

锤式破碎机的参数：排料口宽度140mm，转子直径168~700mm，转子长度118~1260mm。

煤矸石破碎结果

煤矸石经颚式破碎机破碎筛分后，当进料口宽度为75mm或105mm时，煤矸石粒径120mm以下的比例达到100%，能够保证二段破碎煤矸石140mm的要求。

由于膏体充填量为150m³/h，其中煤矸石用量约为70m³/h，充填系统设有煤矸石破碎储存仓，破碎机设计生产能力满足实际生产需求。经过两段破碎后的煤矸石，小于5mm的比例占44.5%，5~25mm比例为54.5%，粒径较大的煤矸石（20~25mm）只占2.7%，煤矸石粒径在5~220mm内均匀分布，在0~5mm内比较富集，能够充分满足膏体充填配比要求，说明设计的煤矸石二段破碎比较合理。

本文我们首先分析了煤矸石破碎要求，根据其生产要求合理规划破碎流程，进而选择合适的破碎设备及型号参数，取得不错的生产目标。说明本文所设计的煤矸石二段破碎工艺比较合理，可以成为日后煤矸石破碎工艺推广应用。