新型水煤分離系統的研究與應用

馬 斌

（兗州煤業股份有限公司濟寧三號煤礦，山東 鄒城 272169）

新型水煤分離系統的研究與應用

馬 斌

（兗州煤業股份有限公司濟寧三號煤礦，山東 鄒城 272169）

結合濟寧三號煤礦53下09綜放工作面涌水狀況，針對實際生產過程中出現的水煤運輸過程中出現的問題，設計安裝了一種用于煤礦井下皮帶煤流的新型水煤分離系統。文章提出了利用水的流動性自然實現煤水分離，闡述了煤水分離的關鍵原理，并介紹了該水煤分離系統的結構、工作原理、流程。經分析和應用表明，該系統可對井下皮帶運輸煤流中的水煤進行實時分離，能有效地降低皮帶上水煤的濃度，提高煤流運輸效率，極大的降低水煤中水的比重。

水煤分離系統；煤礦井下；皮帶運輸

0 概述

在礦井五大自然災害中，水災是威脅礦井安全生產的重大災害之一。煤礦井下，涌水在流動過程中會裹挾著大量煤炭，形成含煤量達10%～20%的水煤，以往，這些水煤大多是不經過處理就直接排入井底水倉，在水倉中經過長時間淤積，水倉的斷面就會減小，蓄水能力就會降低。隨著淤煤的增多，部分淤煤就會被水流帶入主水泵吸水口，嚴重影響水泵的排水能力。為此，煤礦井底水倉以往都必須采取定期清理淤煤，尤其是對于俯斜開采的礦井，因水煤濃度高，水倉很快就會被淤煤填滿，清挖水倉的工作周期很短，勢必會增加礦工的勞動強度，而且嚴重影響煤礦的抗水災能力。另外在實際生產過程中大量的水煤混合物對運輸系統也造成極大的破壞，例如在大傾角皮帶運輸上山變坡點出極易出現回煤現象，導致皮帶機中間部分被掩埋造成皮帶停機影響正常生產。因此，在水煤混合物流入井底水倉之前，尤其是在皮帶運輸系統中將水煤中的煤和水及時分離開對其進行水煤分離是很有必要的，既能保障礦井生產系統正常運轉，也能一定程度上延長水倉的清挖周期，提高礦井抗擊水災害的能力，保障礦井安全生產。

1 現場情況

53下09工作面自生產以來，采空區一直存在涌水現象，最大涌水量為260m/h，正常涌水量140～200m/h，。采空區產生的大量涌水通過后部運輸機進入煤流系統中，加之5309皮帶機運輸距離長、煤量大、變坡多、坡度陡（最陡處傾角16度，長250m）等因素，皮帶機運輸出水煤在皮帶變坡點處出現水煤沿皮帶邊緣沖刷而下現象，混帶部分煤粉給皮帶沿線衛生清理和排水帶來很大困難。同時給五采邊界皮帶機、五采中間皮帶機、西部皮帶機等外圍大皮帶的運輸帶來很大類似困難，西部皮帶機曾多次出現停機處理回煤現象，加之水煤容重增大，主井提升受到影響，嚴重制約著礦井的高效快速發展。

2 系統設計

為解決煤流中水煤對礦井運輸系統的影響，突破礦井高效發展的瓶頸，我們通過現場研究，針對煤流中水煤存在特點，創新思路，設計了一套水煤分離系統，此系統安裝于5309膠順與第一聯絡巷的交叉處30m的范圍內，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一層檔煤木板。當上皮帶的水煤運輸至此處時，皮帶隨槽型托輥向直托輥的轉化逐漸展開成水平，水煤中煤泥水跟隨皮帶的展開流撒至木板上，流至水溝內，而煤矸由于流動性較差繼續沿皮帶運輸，順利實現水煤初步分離。如圖1

圖1

流下來的的含水量極高水煤進入水溝后，通過斗提機和沉淀池實現了水煤的二次分離。具體實現分為四大步：

（1）水煤分離：自一聯四岔口向南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的水溝內。

（2）水煤集中：自一聯與5309膠順四岔口向南30米皮帶兩側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：在一聯巷與5309膠順四岔口處皮帶兩側施工兩個沉淀池與水溝相連，在每個沉淀池內各安裝一部斗提機，用于將沉淀池的積煤提至皮帶上。

（4）沉淀池清水處理：在一聯巷北幫施工一水溝與沉淀池相連，使沉淀池內上清液、濾液經泄水巷進入采區水倉。

3 系統特點

（1）水煤分離系統設計科學。充分研究水煤的組成和每一部分的流動特點，通過大量流體分析、計算、論證和現場試驗設計而成。

（2）設計時重點考慮安全性。在水煤分離系統10m外安裝人行過橋便于人員安全通過皮帶機；皮帶兩側挖設斜坡式排水溝，一方面便于煤泥水的流動，另一方面為人員遠離皮帶機打好基礎，預防水煤分離時大塊矸石滾落傷人；在上下皮帶之間安設木板可有效防止煤泥水撒入皮帶，5m外安設兩道清掃器可減少底皮帶的回煤，杜絕回煤嚴重淤埋轉載機頭事故。

（3）水煤分離系統工程量小，操作維護方便，結構簡單，投資少，設備還可循環使用。

4 系統效益

水煤分離系統使用后取得了明顯的經濟效益、社會效益、環境效益。根據統計結果，投入前5309皮帶機及外圍皮帶機每天因水煤影響生產63分鐘，投入使用后，5309皮帶機均未出現影響生產現象。按照每天可以多出煤285.8×0.75×7.33×1.36×0.875×5×63÷24÷60=409t，每月可以多生產原煤409×29=11860t，其經濟效益相當可觀。投入使用后皮帶沿線灑水、撒煤明顯減少，皮帶巷形象明顯提高。同時為濟三煤礦其他工作面解決類似問題提供可靠的依據和思路。

5 結論

該水煤分離系統是利用水、煤矸的流動性不同，采取自然分流的的措施進行分流，從而減輕煤泥威脅皮帶運輸系統，確保礦井安全生產。通過運行及實際測定來看，煤水分離效果顯著，達到了預期指標，保證了高產高效礦井安全生產需要，該項技術因投入少方便安撤，具有良好的適應性，有廣泛的推廣價值。但在推廣應用該項技術時，要根據皮帶運輸系統的實際情況，選擇何時的安設地點，以適應現場實際需要。

［1］于洋.新型水煤分離系統的分析與應用［J].煤礦機電.2011年.第2期.

［2］關書方.綜采工作面水害分析及防治水實踐［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的改進設計［J].煤礦機械.2012年.第33卷第01期.

［4］邵晨鐘，呂華浦.濟三煤礦礦井水資源化工程的實踐與研究［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年畢業于山東科技大學電氣工程及其自動化專業，助理工程師。