煤礦制漿系統(tǒng)現(xiàn)狀及回流除渣新工藝

呂英華，陳明浩，陳紀(jì)兵

(神華神東煤炭集團(tuán)公司防滅火大隊(duì)，內(nèi)蒙古 伊旗 017200)

0 引言

火災(zāi)是礦井五大災(zāi)害之一，嚴(yán)重威脅礦井的安全生產(chǎn)，由煤炭自燃引起的火災(zāi)占礦井火災(zāi)總數(shù)的90%以上[1]。根據(jù)《煤礦安全規(guī)程》第265條的規(guī)定，“開采容易自燃和自燃的煤層時(shí)，必須制定防治采空區(qū)、巷道高冒區(qū)、煤柱破壞區(qū)自然發(fā)火的技術(shù)措施……”[2]，采空區(qū)注漿是礦井防治采空區(qū)煤炭自燃的長久、有效方法[3-4]。

1 制漿系統(tǒng)現(xiàn)狀和問題

1.1 技術(shù)背景

目前神東各礦井均設(shè)立了固定注漿系統(tǒng)。該系統(tǒng)主要由供水管路、蓄水池、定量給料機(jī)、輸送皮帶、制漿機(jī)、攪拌機(jī)、泵、輸漿管路等部分構(gòu)成[5]。在注漿過程中，先啟動(dòng)清水泵為系統(tǒng)供水，再依次啟動(dòng)渣漿泵、制漿機(jī)、供土皮帶、定量給料機(jī)，然后裝載機(jī)將黃土等注漿材料放入定量給料機(jī)中，材料通過室外定量給料機(jī)、供土皮帶進(jìn)入制漿機(jī)，在制漿機(jī)內(nèi)與黃土混合制成漿液，漿液通過制漿機(jī)出漿口流入緩漿池內(nèi)，再通過與緩漿池相連的渣漿泵和輸漿管路輸送到井下預(yù)注漿區(qū)域，如圖1所示。制漿機(jī)具有制漿和排渣功能，可以通過制漿機(jī)內(nèi)旋轉(zhuǎn)的排渣片，利用離心力的作用將石塊、雜草等廢渣從漿液中分離出來。

1.2 原礦井固定注漿系統(tǒng)存在的問題

清理廢渣任務(wù)繁重：在注漿防滅火工程過程中，需要使用兩臺(tái)手推車交替放置在出渣口處接渣，另外“二次過濾裝置”過濾出的細(xì)渣需由注漿工用鍬裝到手推車中，待手推車裝滿后，再由注漿工推至室外存渣場地，當(dāng)注漿材料含渣量較大時(shí)，往往需要兩個(gè)人清理，平均需要1～3 min傾倒一次廢渣，若傾倒不及時(shí)將會(huì)導(dǎo)致廢渣撒落，所以在實(shí)際工作過程中，清理廢渣工作任務(wù)比較繁重。

漿液堆積易引發(fā)事故：原注漿系統(tǒng)漿液回收工藝為將灑落的漿液通過回漿池排到渣漿泵基坑內(nèi)的排水坑內(nèi)，注漿工需定時(shí)檢查排水基坑內(nèi)的水位，并啟動(dòng)排水基坑內(nèi)的排污泵將回收的漿液排入緩漿池內(nèi)，此工藝在實(shí)際工作過程中，由于回流的漿液量比較大，排污泵需要頻繁開啟，對排污泵造成了一定的磨損，且一旦開啟不及時(shí)將會(huì)造成渣漿泵基坑內(nèi)漿液堆積，引起電機(jī)損毀事故。

無室外存渣場地：原注漿系統(tǒng)室外未設(shè)置室外存渣場地，且無硬化的地面和擋墻，排出室外的廢渣使用裝載機(jī)清理中，需一名注漿工每4～6 h配合裝載機(jī)清理一次廢渣。該清理過程不僅費(fèi)時(shí)費(fèi)力，還存在臨時(shí)存渣場地附近衛(wèi)生條件較差問題。

圖1 漿液回流及機(jī)械除渣工藝示意圖

2 技術(shù)方案和實(shí)施

2.1 技術(shù)方案

除渣系統(tǒng)新工藝由傾斜溜槽、膠帶輸送機(jī)、漿液回收工藝、室外臨時(shí)存渣場地及防護(hù)裝置組成。

加工傾斜溜槽：傾斜溜槽起到引導(dǎo)從制漿機(jī)排出的廢渣向下滑動(dòng)的作用，另外在溜槽上加工篩孔，起到濾除廢渣中少量漿液的作用。

改造原回流工藝：在回流基坑內(nèi)砌筑擋墻，阻擋漿液流入排水基坑內(nèi)，在回流基坑內(nèi)向緩漿池內(nèi)向下傾斜60°角施工φ80 mm鉆孔，使回收的漿液直接流入緩漿池內(nèi)，如圖2所示。

1-傾斜料槽；2-濾網(wǎng)；3-集漿口；4-回流基坑；5-俯角鉆孔；6-緩漿池圖2 漿液回流工藝示意圖

安裝機(jī)架、設(shè)備：根據(jù)設(shè)計(jì)加工、組裝膠帶輸送機(jī)架體結(jié)構(gòu)，安裝托輥、皮帶、電機(jī)；傾斜料槽上口與制漿機(jī)出渣口相連，下口放置在皮帶機(jī)尾上部，膠帶輸送機(jī)機(jī)頭處于室外臨時(shí)存渣場地上部。

存渣場地：室外臨時(shí)存渣場地需根據(jù)膠帶輸送機(jī)設(shè)計(jì)合適的尺寸，除渣口寬度與裝載機(jī)鏟斗寬度匹配，存渣場地具有20方以上廢渣儲(chǔ)存空間，擋墻具有一定抗撞擊、抗水浸強(qiáng)度，如圖3所示。

圖3 除渣工藝左視圖

控制系統(tǒng)：敷設(shè)電纜至注漿站電控室，使用注漿電控柜備用控制開關(guān)控制膠帶輸送機(jī)電機(jī)。另外，對原遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)升級(jí)，使其實(shí)現(xiàn)“雙控”功能，如圖4所示。

圖4 除渣系統(tǒng)新工藝控制系統(tǒng)圖

2.2 實(shí)施方式

漿液回流工藝：注漿過程中，從排渣口排出的石塊、雜草中混有一定的漿液，利用排渣口處漿液回收裝置，漿液流入回流基坑內(nèi)，漿液再通過回流基坑直接流入緩漿池內(nèi)，如圖5所示。

機(jī)械除渣工藝：注漿過程中，制漿機(jī)內(nèi)排渣片將石塊、雜草等廢渣通過排渣口排出，落到自動(dòng)除渣系統(tǒng)上，自動(dòng)排渣系統(tǒng)運(yùn)轉(zhuǎn)將石塊、雜草排到室外臨時(shí)存渣場地，裝載機(jī)清理廢渣，如圖6所示。

a-舊工藝；b-新工藝圖5 回流工藝

a-舊工藝；b-新工藝圖6 排渣工藝

3 結(jié)論

(1)漿液回流及機(jī)械除渣新工藝實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)排除廢渣、優(yōu)化漿液回收工藝、高效清理廢渣功能。解決了原工藝存在的耗費(fèi)人工、衛(wèi)生條件差，漿液回收工藝復(fù)雜、耗能高、磨損大、易引發(fā)電機(jī)浸水事故，室外清理廢渣費(fèi)時(shí)費(fèi)力等問題。

(2)注漿站通過對制漿機(jī)除渣系統(tǒng)工藝改造后，每年預(yù)計(jì)可創(chuàng)造經(jīng)濟(jì)效益30萬元。目前我國礦井制漿系統(tǒng)除渣工藝仍為人工除渣，技術(shù)比較落后，制漿機(jī)除渣系統(tǒng)的研發(fā)，將會(huì)解決這一技術(shù)難題，從而必將提升神東公司在防滅火工程機(jī)械領(lǐng)域的硬實(shí)力。契合了企業(yè)的實(shí)際需要，有效提倡知識(shí)產(chǎn)權(quán)自主化，具有顯著的社會(huì)效益。