新型水煤分離系統(tǒng)的研究與應(yīng)用

馬 斌

（兗州煤業(yè)股份有限公司濟(jì)寧三號(hào)煤礦，山東 鄒城 272169）

新型水煤分離系統(tǒng)的研究與應(yīng)用

馬 斌

（兗州煤業(yè)股份有限公司濟(jì)寧三號(hào)煤礦，山東 鄒城 272169）

結(jié)合濟(jì)寧三號(hào)煤礦53下09綜放工作面涌水狀況，針對(duì)實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程中出現(xiàn)的水煤運(yùn)輸過(guò)程中出現(xiàn)的問(wèn)題，設(shè)計(jì)安裝了一種用于煤礦井下皮帶煤流的新型水煤分離系統(tǒng)。文章提出了利用水的流動(dòng)性自然實(shí)現(xiàn)煤水分離，闡述了煤水分離的關(guān)鍵原理，并介紹了該水煤分離系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)、工作原理、流程。經(jīng)分析和應(yīng)用表明，該系統(tǒng)可對(duì)井下皮帶運(yùn)輸煤流中的水煤進(jìn)行實(shí)時(shí)分離，能有效地降低皮帶上水煤的濃度，提高煤流運(yùn)輸效率，極大的降低水煤中水的比重。

水煤分離系統(tǒng)；煤礦井下；皮帶運(yùn)輸

0 概述

在礦井五大自然災(zāi)害中，水災(zāi)是威脅礦井安全生產(chǎn)的重大災(zāi)害之一。煤礦井下，涌水在流動(dòng)過(guò)程中會(huì)裹挾著大量煤炭，形成含煤量達(dá)10%～20%的水煤，以往，這些水煤大多是不經(jīng)過(guò)處理就直接排入井底水倉(cāng)，在水倉(cāng)中經(jīng)過(guò)長(zhǎng)時(shí)間淤積，水倉(cāng)的斷面就會(huì)減小，蓄水能力就會(huì)降低。隨著淤煤的增多，部分淤煤就會(huì)被水流帶入主水泵吸水口，嚴(yán)重影響水泵的排水能力。為此，煤礦井底水倉(cāng)以往都必須采取定期清理淤煤，尤其是對(duì)于俯斜開(kāi)采的礦井，因水煤濃度高，水倉(cāng)很快就會(huì)被淤煤填滿(mǎn)，清挖水倉(cāng)的工作周期很短，勢(shì)必會(huì)增加礦工的勞動(dòng)強(qiáng)度，而且嚴(yán)重影響煤礦的抗水災(zāi)能力。另外在實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程中大量的水煤混合物對(duì)運(yùn)輸系統(tǒng)也造成極大的破壞，例如在大傾角皮帶運(yùn)輸上山變坡點(diǎn)出極易出現(xiàn)回煤現(xiàn)象，導(dǎo)致皮帶機(jī)中間部分被掩埋造成皮帶停機(jī)影響正常生產(chǎn)。因此，在水煤混合物流入井底水倉(cāng)之前，尤其是在皮帶運(yùn)輸系統(tǒng)中將水煤中的煤和水及時(shí)分離開(kāi)對(duì)其進(jìn)行水煤分離是很有必要的，既能保障礦井生產(chǎn)系統(tǒng)正常運(yùn)轉(zhuǎn)，也能一定程度上延長(zhǎng)水倉(cāng)的清挖周期，提高礦井抗擊水災(zāi)害的能力，保障礦井安全生產(chǎn)。

1 現(xiàn)場(chǎng)情況

53下09工作面自生產(chǎn)以來(lái)，采空區(qū)一直存在涌水現(xiàn)象，最大涌水量為260m/h，正常涌水量140～200m/h，。采空區(qū)產(chǎn)生的大量涌水通過(guò)后部運(yùn)輸機(jī)進(jìn)入煤流系統(tǒng)中，加之5309皮帶機(jī)運(yùn)輸距離長(zhǎng)、煤量大、變坡多、坡度陡（最陡處傾角16度，長(zhǎng)250m）等因素，皮帶機(jī)運(yùn)輸出水煤在皮帶變坡點(diǎn)處出現(xiàn)水煤沿皮帶邊緣沖刷而下現(xiàn)象，混帶部分煤粉給皮帶沿線(xiàn)衛(wèi)生清理和排水帶來(lái)很大困難。同時(shí)給五采邊界皮帶機(jī)、五采中間皮帶機(jī)、西部皮帶機(jī)等外圍大皮帶的運(yùn)輸帶來(lái)很大類(lèi)似困難，西部皮帶機(jī)曾多次出現(xiàn)停機(jī)處理回煤現(xiàn)象，加之水煤容重增大，主井提升受到影響，嚴(yán)重制約著礦井的高效快速發(fā)展。

2 系統(tǒng)設(shè)計(jì)

為解決煤流中水煤對(duì)礦井運(yùn)輸系統(tǒng)的影響，突破礦井高效發(fā)展的瓶頸，我們通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)研究，針對(duì)煤流中水煤存在特點(diǎn)，創(chuàng)新思路，設(shè)計(jì)了一套水煤分離系統(tǒng)，此系統(tǒng)安裝于5309膠順與第一聯(lián)絡(luò)巷的交叉處30m的范圍內(nèi)，主要是將上皮帶正常槽型托輥改造成直托輥，在上下托輥之間沿皮帶框架鋪設(shè)一層檔煤木板。當(dāng)上皮帶的水煤運(yùn)輸至此處時(shí)，皮帶隨槽型托輥向直托輥的轉(zhuǎn)化逐漸展開(kāi)成水平，水煤中煤泥水跟隨皮帶的展開(kāi)流撒至木板上，流至水溝內(nèi)，而煤矸由于流動(dòng)性較差繼續(xù)沿皮帶運(yùn)輸，順利實(shí)現(xiàn)水煤初步分離。如圖1

圖1

流下來(lái)的的含水量極高水煤進(jìn)入水溝后，通過(guò)斗提機(jī)和沉淀池實(shí)現(xiàn)了水煤的二次分離。具體實(shí)現(xiàn)分為四大步：

（1）水煤分離：自一聯(lián)四岔口向南30米將槽型上托輥改為平托輥，目的是將水煤中的水散流至木板上并泄流至皮帶兩側(cè)的水溝內(nèi)。

（2）水煤集中：自一聯(lián)與5309膠順?biāo)牟砜谙蚰?0米皮帶兩側(cè)施工兩道帶斜坡的水溝，水溝尺寸300mm×300mm，便于使水煤流至沉淀池處。

（3）煤粉處理：在一聯(lián)巷與5309膠順?biāo)牟砜谔幤蓚?cè)施工兩個(gè)沉淀池與水溝相連，在每個(gè)沉淀池內(nèi)各安裝一部斗提機(jī)，用于將沉淀池的積煤提至皮帶上。

（4）沉淀池清水處理：在一聯(lián)巷北幫施工一水溝與沉淀池相連，使沉淀池內(nèi)上清液、濾液經(jīng)泄水巷進(jìn)入采區(qū)水倉(cāng)。

3 系統(tǒng)特點(diǎn)

（1）水煤分離系統(tǒng)設(shè)計(jì)科學(xué)。充分研究水煤的組成和每一部分的流動(dòng)特點(diǎn)，通過(guò)大量流體分析、計(jì)算、論證和現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)設(shè)計(jì)而成。

（2）設(shè)計(jì)時(shí)重點(diǎn)考慮安全性。在水煤分離系統(tǒng)10m外安裝人行過(guò)橋便于人員安全通過(guò)皮帶機(jī)；皮帶兩側(cè)挖設(shè)斜坡式排水溝，一方面便于煤泥水的流動(dòng)，另一方面為人員遠(yuǎn)離皮帶機(jī)打好基礎(chǔ)，預(yù)防水煤分離時(shí)大塊矸石滾落傷人；在上下皮帶之間安設(shè)木板可有效防止煤泥水撒入皮帶，5m外安設(shè)兩道清掃器可減少底皮帶的回煤，杜絕回煤嚴(yán)重淤埋轉(zhuǎn)載機(jī)頭事故。

（3）水煤分離系統(tǒng)工程量小，操作維護(hù)方便，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，投資少，設(shè)備還可循環(huán)使用。

4 系統(tǒng)效益

水煤分離系統(tǒng)使用后取得了明顯的經(jīng)濟(jì)效益、社會(huì)效益、環(huán)境效益。根據(jù)統(tǒng)計(jì)結(jié)果，投入前5309皮帶機(jī)及外圍皮帶機(jī)每天因水煤影響生產(chǎn)63分鐘，投入使用后，5309皮帶機(jī)均未出現(xiàn)影響生產(chǎn)現(xiàn)象。按照每天可以多出煤285.8×0.75×7.33×1.36×0.875×5×63÷24÷60=409t，每月可以多生產(chǎn)原煤409×29=11860t，其經(jīng)濟(jì)效益相當(dāng)可觀。投入使用后皮帶沿線(xiàn)灑水、撒煤明顯減少，皮帶巷形象明顯提高。同時(shí)為濟(jì)三煤礦其他工作面解決類(lèi)似問(wèn)題提供可靠的依據(jù)和思路。

5 結(jié)論

該水煤分離系統(tǒng)是利用水、煤矸的流動(dòng)性不同，采取自然分流的的措施進(jìn)行分流，從而減輕煤泥威脅皮帶運(yùn)輸系統(tǒng)，確保礦井安全生產(chǎn)。通過(guò)運(yùn)行及實(shí)際測(cè)定來(lái)看，煤水分離效果顯著，達(dá)到了預(yù)期指標(biāo)，保證了高產(chǎn)高效礦井安全生產(chǎn)需要，該項(xiàng)技術(shù)因投入少方便安撤，具有良好的適應(yīng)性，有廣泛的推廣價(jià)值。但在推廣應(yīng)用該項(xiàng)技術(shù)時(shí)，要根據(jù)皮帶運(yùn)輸系統(tǒng)的實(shí)際情況，選擇何時(shí)的安設(shè)地點(diǎn)，以適應(yīng)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際需要。

［1］于洋.新型水煤分離系統(tǒng)的分析與應(yīng)用［J].煤礦機(jī)電.2011年.第2期.

［2］關(guān)書(shū)方.綜采工作面水害分析及防治水實(shí)踐［J].中州煤炭.2012年.第12期.

［3］王建州等.WL-I型煤礦井下水煤分離系統(tǒng)的改進(jìn)設(shè)計(jì)［J].煤礦機(jī)械.2012年.第33卷第01期.

［4］邵晨鐘，呂華浦.濟(jì)三煤礦礦井水資源化工程的實(shí)踐與研究［J].山東煤炭科技.2012年.第3期.

Research and App lication of New Coal Water Separation System

M a Bin
（ Jin ing No．3 Coal mine，Yanzhou Coal Industry Co．，Ltd．，Jining 272169，China）

Combined with the Jining No.three coal mine5309 fully mechanized caving face water inrush condition，The coal water transport process in the practical production process in question，Design and installation of a new water coal used in coal mine underground belt f ow separation system.This paper presents the liquidity using natural water coal water separation，the key principle of coal water separation，and introduces the coal water separation structure，working principle，system f ow.Analysis and application results show，This system can be used for underground belt transport coal f ow in the coal water realtime separation real-time separation，can effectively reduce the concentration of water coal belt，improve coal f ow transport eff ciency，greatly reduce the proportion of coal water.

coal water separation system； coal mine；belt transport

馬斌（1985—），男，2008年畢業(yè)于山東科技大學(xué)電氣工程及其自動(dòng)化專(zhuān)業(yè)，助理工程師。