煤水分離系統在原煤生產運輸過程中的應用實踐

張 兆

（陜西小保當礦業有限公司，陜西榆林 719302）

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隨著開采技術的不斷創新，在運輸系統中增加煤水分離系統，在全流程配合運行的情況下，有效地提升了原煤煤質，該階梯式三級脫水工藝實現了一個系統幾種用途互用，節約了空間、物力，最終對原煤進行脫水和涌水治理以及煤泥水處理系統工藝形成一個閉路良性循環。此階梯式三級脫水工藝系統與運輸系統動態結合，在帶速3.7 ～5.6m/s 的主運輸系統實現一邊運輸一邊脫水，處理量可達6000t/h，實現運輸和脫水工作同時進行，是對原煤進行脫水的一個技改工藝。實現了煤水分離系統與主運輸系統的有效融合，既提升了煤質，又從根本上解決安全隱患頻發等問題，有效地保障了運輸系統的安全性和可靠性，對大型千萬噸礦井有借鑒價值，水煤治理后形成一個綠色環保的輸煤系統，采掘、輸送、儲存環環相扣又互不影響，各自獨立又自成系統，做到了提質增效。

該階梯式三級脫水工藝系統自成體系，能根據實際生產情況快捷地加入或甩離主煤流生產系統，對井口工況條件變化適應性強；整個系統各項技術指標先進，自動化程度高，降低了工人的勞動強度；形成了系統的原煤脫水系統工藝及技術裝備，對礦井治理水煤具有借鑒意義，起到了示范工程的作用。

1 煤水分離技術發展現狀[1-5]

由于工作面大量涌水，使得運出的煤炭含有大量的明水，稱之為“水煤”。水煤不僅造成煤水橫流、工作環境惡化，而且容易造成潰倉，大大增加了工人的勞動強度，極大影響了煤礦的安全生產，對智能化煤礦建設提出了嚴峻挑戰。煤水分離系統通過煤礦井下大型原煤的脫水、脫泥作業，不僅解決了礦井原煤因水分過大、運輸難等問題，而且保障了整個運輸系統的安全性和可靠性，有效提高了原煤煤質。

山東某煤礦最大涌水量533m3/h，水源主要來自煤層頂板砂巖含水層和侏羅系砂礫巖含水層，對煤礦安全生產造成了嚴重影響。借鑒濕法選煤廠成熟的產品脫水工藝，提出篩分+沉淀+回收的聯合脫水工藝，水煤振動脫水篩上層物料的全水分別是5.6%和4.4%，下層物料的全水分別是9.8%和9.2%，上下層能夠達到一定水煤脫水能力，滿足煤礦帶式運輸和倉儲的要求。

內蒙古礦區的部分煤礦和榆橫北部礦區的部分煤礦、陜西部分煤礦等煤礦區礦井涌水量大，在充分調研當前國內生產礦井水煤治理技術的基礎上，設計了煤流先經主運皮帶拋落到篩分破碎機的滾盤篩，篩上物經破碎后與滾盤篩篩下物進入大型濾水系統。濾水系統篩上物進入煤倉，篩下物掉落至下層重型脫水給料篩，篩上物直接進入煤倉，篩下物經篩下溜槽收集后進入濃縮沉淀池。

河南某科學技術研究所發現穿層鉆孔施工過程中大量的煤水混合物從鉆孔中涌出，煤水分離不徹底，增加了水倉泥漿泵的負荷，縮短了設備的使用壽命。因此，形成了煤水混合物進入螺旋輸送機的模式，通過螺旋輸送機和條縫篩的有效布置，達到煤水的分離輸送。

某高校針對煤粒度范圍、水煤含水量及溢流水中煤的含量與粒度不影響煤泥水在巷道水溝中流動的情況，設計了煤水先進入雙層篩，篩上物（+0.5mm）分離出來，篩下物進入煤泥水沉淀池，沉淀溢流清水進入主水倉，沉淀煤泥進入脫水設備進行脫水，脫水后的煤泥餅與上層振動篩篩上物通過帶式輸送機運至地面。

2 方案設計

基于煤礦的實際生產情況，新設計煤水分離系統思路：把原煤根據粒度在帶速3.7 ～5.6m/s 的主運皮帶輸煤系統上進行階梯式三級脫水。一級脫水系統主要針對原煤中的塊煤進行脫水，脫水后原煤中塊煤里的明水基本脫去，脫水后的塊煤進入原運輸皮帶拉走。粗粒級煤泥的原煤再進入二級脫水系統脫水，二級脫水后粗粒度原煤進入原運輸皮帶拉走。細粒級的煤泥繼續進行三級脫水系統，三級脫水后細粒級的原煤依舊順著原皮帶運輸。0.18mm以上的原煤經過三級連續性脫水后都進入運輸系統，基本看不到明水；0.18mm 以下的原煤進入水倉統一回收或進入沉降池處理。該階梯式三級脫水工藝系統利用一個系統的多種用途，形成了一個閉路良性循環系統，節約了空間、物力，并對所有原煤進行有效脫水，系統工藝流程如圖1 所示。

圖1 系統工藝流程圖

3 應用效果

煤水分離系統投入使用以來，系統處理量6000t/h，系統運行穩定、可靠，實現了煤水分離系統與主運輸系統有效融合，取得了如下效果[6-7]，如圖2、圖3 所示。

（1）原煤水分由16%降至4%，煤質含水量平均降低了12%，原煤發熱量提升約100 ～200Kcal/kg，既提升了煤質，又從根本上解決了水煤拋灑巷道、堆積造成主斜井皮帶磨損等問題，有效保證了運輸系統的安全性和可靠性。

（2）系統有智能切換裝置，原煤水分不高時或平常沒水時可不開啟系統。即使系統出現大的故障也不會影響礦井的正常運輸，有效規避了故障風險。

（2）經多次主斜井運輸系統巡檢，均未出現巷道煤塊堆積的情況，不再需要安排工人專職或加班清理沿線堆煤，原有專職清煤人員重新安排工作崗位。

（3）系統安裝前，由于水煤量大，主斜井機尾改向滾筒長期開膠，需要不斷修補。系統安裝后，機尾改向滾筒未發生長期開膠的情況；系統安裝前主斜井沿線皮帶堆煤嚴重，造成沿線托輥更換頻繁，平均每天需更換30 根以上，系統安裝后平均每天僅需更換10 根以下，大大延長了設備的使用壽命。

（4）實現了煤水分離裝置與智能化主煤流運輸系統的深度融合，推進了主煤流運輸系統的智能化建設，整個系統各項技術指標先進，自動化程度高，降低了工人的勞動強度，減少了人員成本的投入。

（5）水煤治理后，杜絕了水煤引起的各種生產事故，改善了作業環境，降低了職工的勞動強度，打造了一個綠色環保的輸煤系統，采掘、輸送、儲存環環相扣又互不影響，各自獨立又自成系統，所有煤泥均回收到煤流系統，既能最大限度地回收煤炭資源，又避免了煤泥對下游工序的影響，做到了系統的最優化利用。礦井每年直接增加經濟效益2.5 億元，實現了系統的提質增效，有利于煤礦安全、平穩、綠色發展。

（6）系統自成體系，能根據現場的實際生產情況方便快捷地加入或甩離主煤流生產系統，對井口工況條件變化適應性強，較好地滿足煤礦生產的實際需求，有利于煤礦靈活安排生產。