采區化水采工藝系統在通化礦業集團六道江井的實踐

劉新坤 李德軍

（通化礦務局 吉林省 白山市 134300）

采區化水采工藝系統在通化礦業集團六道江井的實踐

劉新坤 李德軍

（通化礦務局 吉林省 白山市 134300）

“常規型”水采存在初期投資大、井上下煤水大、循環運轉電耗高、煤水污染等缺點。采區化水采工藝系統的研究打破了原水采落、運、提、脫常規型工藝模式，徹底取消了煤水提升系統和地面煤泥脫水系統，實現了煤水在井下采區內循環復用，煤泥在采區內脫水回收，使生產環節大為簡化。

煤礦開采；復雜煤層；采區化水采工藝系統

1 概況

1.1 礦井概況

通化礦業集團六道江井于2004年3月開始建井，設計能力為21萬t/a，地質儲量735.1萬t，可利用儲量為599.1萬t，2008年鑒定為低瓦斯礦井，瓦斯相對涌出量為4.91 m3/t，屬低瓦斯礦井。該礦井開拓為階段片盤斜井開拓；通風方式為中央并列抽出式，主井入風，副井回風；提升方式為1 t礦車串車提升，主井提煤，副井提矸、運料、升降人員；井下運輸方式為柴油機車牽引1 t礦車運輸；排水方式為階段排水，第一排水硐室設在-50水平標高。

1.2 地質特征

六道江井含煤區由次一級的兩個向斜和一個背斜組成不對稱復式向斜構造，復向斜南部向斜中，北側為一短軸背斜構造，軸向展布方向N50°～N60°，東段近東西向展布。含煤地層由早二迭紀山西組和晚石炭紀太原組含煤地層組成，煤層賦存極不穩定，褶曲、斷層、火成巖侵入都很發育。主采煤層為5號層，煤層厚度0.89 m～16.32 m，平均6.50 m；傾角在35°～55°之間變化；密度1 380 kg/m3；頂板為泥巖粉砂，底板為泥巖中砂。

2 采區化水采工藝系統運行情況

2.1 采區化水采工藝系統

為解決常規型水采存在電耗高、礦井缺水（該礦井需從礦外補水）、占用土地建設地面煤泥水處理系統等問題，六道江井與煤科總院唐山研究院合作建設，在六道江井實現了煤泥在采區內脫水處理，煤水在采區內凈化后閉路循環供水的新工藝。

采區化水采工藝流程（見第5頁圖1）：從工作面流下的煤水混合物先進入刮板撈坑進行水力分級，篩上品通過刮板篩脫水后運至煤倉裝車旱運；篩下煤水流入煤水濃縮倉進行粗煤泥預沉和濃縮，濃縮后的粗煤泥由小流量單級煤水泵排給弧形振動篩和高頻振動篩進行粗煤泥脫水，脫水后的粗煤泥通過輸送機運入煤倉裝車旱運；濃縮倉的溢流水加藥絮凝后進入二級斜管倉沉淀，一、二級斜管倉的底流由小流量單級煤水泵供給壓濾機進行壓濾脫水，濾餅產品通過鑄石刮板輸送機運至煤倉與其他產品一起裝車旱運；二級斜管倉的溢流水作為水采高壓小流量高揚程供水泵落煤使用，實現了井下煤泥凈化水的閉路循環。

2.2 采區化水采工藝系統運行情況

工作面水槍落煤后，煤水混合物經主流煤道流入水采小硐室，先進入刮板篩機落坑硐室，由刮板運輸機對煤水混合物進行脫水，篩上品經篩機道進入采區煤倉；篩下品煤水進入濃縮倉，其溢流加藥后進入一、二級斜管倉，二級斜管倉的凈化水流入水倉，作為水采高壓小流量高揚程供水泵進行水力落煤使用，濃縮倉的底流經振動篩進行粗煤泥脫水回收，斜管倉底流經壓濾機，濾餅產品通過鑄石刮板輸送機運至煤倉與其他產品一起裝車旱運。該系統通過安裝、調試、試驗及近4個月時間的生產實踐運行，工藝設計先進，參數選擇合理，設備選型可靠；平均月產1.85萬t，達到了年產21萬t的設計生產能力。現六道江井正在生產中。

圖1 采區化水采工藝流程

2.3 煤泥回收工藝運行情況

水采煤泥回收采用粗、細煤泥分別進行回收措施。從粗煤泥回收工藝運行看，采用濃縮倉濃縮粗煤泥效果明顯，不僅解決了工作面煤水來量不均衡問題，實現平穩溢溜，保證了分級粒度，而且底流濃縮也比較均勻，滿足了粗煤泥對振動脫水的入料濃度的要求，完全達到了粗煤泥回收的目標。細煤泥回收設備主要是壓濾機，該設備通過風壓榨和反吹后，濾餅水分更低。由于原煤綜合水分偏高，為降低水采原煤水分，可通過增加刮板脫水篩機板的面積、增加刮板密度、縮小刮板間距、更換慢速電機等措施解決在運輸過程中礦車內有積水，給卸車帶來不便的問題。

2.4 煤泥水凈化工藝運行情況

水采煤泥水凈化處理工藝是刮板脫水篩的篩下煤泥水全部進入濃縮倉，濃縮倉的溢流經過加藥絮凝后流入一級斜管池，一級斜管倉的溢流水在經過加藥攪拌反應絮凝后，進入二級斜管沉淀倉進行煤水凈化，凈化后的水流入水倉，供高壓供水泵循環使用。根據現場使用情況看，該工藝流程設計合理，滿足高壓供水泵對水質的要求，水采煤泥水全部在采區內實現了閉路循環復用。

3 應用效果分析

3.1 采區化水采工藝系統與常規型水采工藝系統對比

采區化水采工藝系統（見圖1） 與常規型水采工藝系統（見第6頁圖2）相比的創新性和先進性主要為：

①采區內煤水閉路循環復用工藝，徹底取消了水采煤水提升系統和地面煤泥脫水系統兩大生產環節；

②采區內粗、細煤泥分別脫水回收新工藝，實現了水采原煤在井下全部旱運旱提；

③采區內煤水凈化處理系統為煤礦選擇高壓水力落煤工藝系統提供了可靠的依據。

3.2 經濟效益

以生產能力為21萬t/a的六道江井為例：

①采區化水采總投資為734.2萬元，比常規型水采投資減少了674.91萬元，僅占常規水采投資的52.1%；

水采工藝流程

圖2常規型

②運行負荷，采區化水采為1 341.5 kW，僅占常規型水采的45.5%，年節電433萬kW·h，節電20.62 kW·h/t；

③年節省運轉費用370.4萬元，降低成本17.63 元/t；

④建設工期3個月，提前半年投產，潛在效益4 200萬元。

如果通化（礦業）集團水采礦井（區）全部采用該技術，年可節電約6 000萬kW·h，年可節省運轉費用5 100萬元，年節水減排570萬m3。

3.3 社會效益

①杜絕了水采煤泥水造成的環境污染。過去，由于水采系統不健全，煤泥水處理設施不配套，在一些水采礦井采用土法上馬，特別是沒有選煤廠的水采礦井，使大量的煤泥水四處泛濫，嚴重污染了礦區及其周圍環境。隨著科技的發展，技術的進步，采區化水采新工藝及配套新技術的實施，取消了煤水提升系統，徹底解決了水采煤泥水的污染問題，為環境保護提供了可靠的技術保證。

②不占用土地。水采煤泥全部在井下脫水和回收，不需要在地面建煤泥脫水車間，不占用土地。

③保護了水資源。采用斜管高效淺層沉淀技術處理水采煤泥水，使水質的固體含量均達到了50 mg/L以下，完全滿足了水采用水井下閉路循環復用的要求。取消了河流補水，保護了水資源。

④有利于維護社會穩定和建立和諧社會目標的實現。由于采用水采新技術開采大傾角、不穩定煤層給企業帶來了巨大的經濟效益，安排了職工就業，增加了職工收入，起到了穩定社會、安定團結的作用。

⑤為不穩定難采煤層和急傾斜復雜煤層的開采提供了一條先進、安全、經濟的水力機械化開采技術途徑，具有廣闊的市場前景。

4 結論

4.1 技術創新

研究試驗成功的采區內煤水凈化閉路循環復用新工藝，徹底取消了水采煤水提升系統和地面煤泥脫水系統；研究試驗成功的采區內粗、細煤泥分別脫水回收新技術，實現了水采原煤在井下全部旱運旱提；首次井下采用的小流量（Q=150 m3/h）、高揚程 (H=15 MPa)、清水質（50 mg/L以下）單臺泵高壓供水新技術，效率高，設備體積小、設備少、功率低，為水采高壓水力落煤系統的選擇提供了可靠的技術手段。

4.2 技術水平

2009年8月28 日，中國煤炭學會邀請國內專家在吉林省白山市召開了“采區化水力采煤工藝及設備的研究”項目鑒定會，與會專家對該項目的研究成果給予了充分肯定，一致認為該成果達到“國內首創、國際領先”水平。

4.3 推廣應用

該項技術在通化礦業集團六道江井井下應用至今，實現了煤水在井下采區內循環復用，煤泥在采區內脫水回收；通化礦業集團所屬的永安煤礦、道清煤礦、八寶煤業八寶井-413采區，井下煤泥水脫水技術正在實施、施工、可投入使用中。此項技術，效果良好，具有廣闊的的市場前景。

Practice of Mining Production Technology of Water System in No.6 Well of TongHua Mining Group

Liu Xinkun Li Dejun
(Tonghua Mining Bureau,Baishan,Jilin prov.,134300)

There exists many short comings in conventional water mining type,such as a large initial investment,a lot of coal and water up and down the well,the high power consumption during circulatory,the coal and water pollution and so on.The study of mining production technology of water breaks down the conventional model which mainly includes dropping,transporting,lifting and off and entirely cancels the coal and water elevate system and the dewatering system of the coal slime on the ground.The study realizes the cyclical multiplexing of the coal water on the ground and the dehydration recovery of the coal slime in the mining areas.Through using this technology,the production process is greatly simplified.

coal mining;complex coal seam;mining production technology of water system

TD825.4

A

1000-4866（2012）01-0004-04

劉新坤，男，1972年9月出生，1993年7月遼源煤校（采煤專業）畢業，現在通化礦務局生產技術處工作，工程師。

李德軍，男，1961年11月出生，1983年7月通化煤校（采煤專業）畢業，現在通化礦務局生產技術處工作，高級工程師。

2011－11－17

2011－12－15