淺析煤礦采區(qū)煤泥水處理技術方法

王 洋

（山西霍爾辛赫煤業(yè)有限責任公司，山西 長治 046000）

煤礦在正常的生產(chǎn)過程中，由于生產(chǎn)用水和自然出水，這些水同工作面或巷道中的煤炭顆粒結(jié)合形成煤泥水，若不處理，煤泥水有可能堵塞水溝，嚴重影響了礦井的排水，也影響了中央水倉的蓄水能力，從而影響了礦井的抗災能力，增加了不安全因素。為此，本文對煤泥水處理技術進行了分析，首先提出了煤泥水處理的基本要求，明確了各種處理技術的優(yōu)缺點及其適用條件，為礦井選擇合理的煤泥水處理方法提供了依據(jù)。

1 采區(qū)煤泥水處理的基本要求

（1）盡可能減輕排水溝的清理強度，則需要對煤泥水中的大于0.5mm的顆粒進行分離，同時還要滿足排水溝通暢、不淤積的基本要求。

（2）盡可能減少中央水倉的煤泥淤積量，減少中央水倉的淤積物清理時間，這樣就會增大中央水倉的蓄水能力，從而使得防災抗災能力增強。

（3）提高采區(qū)的排水安全性能力。對于采區(qū)煤泥水的處理，一是安裝相應的排水設施，二是加強突水時的應急排水設施建設，比如建設分流通道。

2 采區(qū)煤泥水處理技術

2.1 平流沉淀法

這種方法多用于水量較大的工作面，首先進行煤泥沉淀，而后通過人工或機械的方式來完成對煤泥的清理工作。對于沉淀池數(shù)量確定的問題，具體考慮的主要因素就是工作面的長度。沉淀池設計的理論根據(jù)是平流沉淀理論，即水中懸浮顆粒的下沉速度大于水流的速度，水流出沉淀池的時間大于懸浮顆粒下沉時間，以此實現(xiàn)懸浮顆粒與水的分離，從而達到煤泥水凈化的目的。平流式沉淀池一般設計為長方形，首先煤泥水進入進水區(qū)，水流速度得到一定的控制，而后在進入沉淀區(qū)時，煤泥水中的煤泥就會沉入池底，而水則直接通過堰口排出去。

水倉尺寸的確定，一般為長度35m左右，寬度不低于2m，長寬比結(jié)合礦井的具體實際而定。

（1）沉淀池長度確定公式

式中：

L-沉淀池長度，m；

V-沉淀池平均水流速度，mm/s；

V0-靜水情況下的固體顆粒平均沉降速度，mm/s；

h-流動層深度，m；

ω-沉淀池平均水流速度垂直分量，mm/s。

（2）沉淀池寬度確定公式

式中：

B-沉淀池寬度，m；

Qmax-采區(qū)最大涌水量，m3/h。

考慮到煤泥的清理問題，水倉深度一般確定在2.5m左右。同時還應控制水流的速度，一般確定在30mm/s左右。

還應安設進水緩沖擋板等裝置，以實現(xiàn)水流的均勻分布，實現(xiàn)快速沉淀。出水整流裝置一般采用的是溢流式集水槽，出水堰一般采用的是直角鋸齒形三角堰。

平流沉淀法主要有以下優(yōu)勢：①能處理大量的煤泥水；②成本投入較少；③節(jié)約勞動力效果好。此外，這種方法也有一些不足：①沉淀池需要較大的面積，且存在一定的清理難度；②影響沉淀效果的因素較多。

2.2 連續(xù)壓濾固液分離法

對于采區(qū)工作面煤泥水量較少，且存在較小的涌水量，一般采用的處理方法為連續(xù)壓濾固液分離法，實現(xiàn)煤泥與水的直接分離。這種煤泥水處理技術具有較好的凈水效果，煤泥基本得到分離，分離出的水則直接進入水倉。這種方法處理后的水基本沒有煤泥等顆粒，因此，這大大減輕了水倉的煤泥清理工作強度，增強了中央水倉的蓄水能力，提高了礦井防災能力。還減少了水泵的維修頻率，節(jié)約了一定的資金。

采用連續(xù)煤泥壓濾機對煤泥水進行處理時，應做到以下幾點：

（1）壓濾機存在過流不均勻的問題，因此，要確定合理的緩沖罐容積，以實現(xiàn)過流的調(diào)節(jié)作用。

（2）確定合理的過濾濾布目數(shù)，一般濾布目數(shù)的確定主要考慮以下兩種因素：一是水倉排入水的要求，二是過濾流量。同時，對于濾布目數(shù)，也不宜選擇太大，以免過濾阻力較大，一般濾布目數(shù)確定在100目左右。濾布的材質(zhì)一般為單雙絲濾布，其優(yōu)點為不粘泥，而且具有良好的分離效果。

（3）對于煤泥餅，要保證適當含水率，確保不能太低。由于后期具有較低的過濾效率，若要降低含水率，則會需要較長的時間。因此，不必對煤泥水做復雜的處理，只要符合運輸要求即可。

（4）若煤泥水中含有較多的大顆粒物體，則應安裝粗分機，即先進行過濾，再進行壓濾。

這種方法最為明顯的優(yōu)勢就是在處理高濃度煤泥水時表現(xiàn)出較高的效率，其不足之處為單位時間內(nèi)處理的水量不多，不能有效處理突水的情況。

2.3 多級高頻脫水篩固液分離法

對于多級高頻脫水篩固液分離法，其適用條件為具有較多的煤泥水量，由于設備體積較大造成的安裝困難問題，不對處理后的煤泥水的純度有較高的要求。

確定合理的篩網(wǎng)目數(shù)，一般確定為在60目以下，主要考慮的因素為保證篩網(wǎng)具有較長的使用壽命。如特殊要求，也應將篩網(wǎng)目數(shù)控制在120目之內(nèi)，否則會造成堵網(wǎng)問題，從而影響其使用壽命。

此外，還應設置相應的緩沖池，通過泥漿泵將煤泥水抽出并排到篩網(wǎng)上，脫水后的煤泥可直接處理掉，而水則通過水溝進入中央水倉。同時還有一個需要注意的問題，即對于大煤泥顆粒，應采用大孔篩網(wǎng)處理，以防其對泥漿泵的損壞。

確定合理的脫水篩篩網(wǎng)面積，主要是確定最后一層面積。脫水篩層數(shù)不能超過三層，對于大塊顆粒較少的情況，可選用雙層篩網(wǎng)。

這種煤泥水處理技術的不足之處為煤泥水處理效果較差，含有較多的顆粒，增加了中央水倉的煤泥清理強度，而且對于突水情況，則具有較差的應變能力。為解決這一問題，需要開通突水排泄通道，這樣才能處理突水的問題。

2.4 沉降過濾離心機固液分離法

這種煤泥水處理方法也是直接處理法之一，主要具有以下幾方面優(yōu)點：①具有較高的煤泥水處理效率；②設備不需要占用較大的面積；③具有連續(xù)脫水能力；④便于安裝，操作簡單。此外，采用沉降過濾離心機固液分離法，需要煤泥水的性質(zhì)滿足一定的標準，煤泥水性質(zhì)主要是親水性、粘度、顆粒直徑和比重，只要煤泥水具有較好的親水性，較高的粘度，較小的顆粒直徑和較小的比重差，才能適合應用離心沉降脫水法。但這種方法的使用應安裝以下兩種設備：一是緩沖罐，二是輸送泵，煤泥水首先進入緩沖罐，再通過過濾離心機實現(xiàn)固液分離，從而得到顆粒含量較少的水。分離出的煤泥則裝入運輸車輛運走。

采用這種方法應考慮下面這些注意事項：

（1）設備產(chǎn)量的確定是以干煤泥量為根據(jù)的，應此，需要確定煤泥水的含固量，據(jù)此得出每小時的干煤泥量，并留出1.3倍左右的余量，最終通過這種計算方法選擇適當?shù)脑O備型號。

（2）由于沉降離心機的濾網(wǎng)具有一個重要的作用，就是降低沉降后的煤泥水中的水分，因此，不能將其過濾的水排入中央水倉。

（3）對于過濾網(wǎng)，不能選擇過于細密的，在處理采區(qū)煤泥水時，應確定合理的濾網(wǎng)網(wǎng)孔規(guī)格，一般確定其直徑大于0.5mm，以實現(xiàn)更高的脫水效率，也能保證凈水效果。

（4）對于生產(chǎn)能力的核定，應充分考慮螺旋排料能力，首先進行煤泥水的取樣工作，而后再進行生產(chǎn)能力的計算。

這種煤泥水處理方法也存在一些不足，主要表現(xiàn)在以下幾點：①設備具有較為復雜的結(jié)構(gòu)；②維修難度較大；③維修需要較大的費用；④能耗較大；⑤建造成本較高。這些不足使得這種方法沒有得到廣泛推廣。此外，這種方法對突水的處理效果也不好，需要開通突水排泄通道，才能應對突水情況。

3 結(jié)束語

綜上所述，通過對四種煤泥水處理技術方法的分析，給出了各自的優(yōu)劣之處及其適用條件，這為煤礦合理選擇煤泥水處理方法提供了依據(jù)。也可結(jié)合煤礦的具體實際，綜合采用兩種方法。因此，煤礦在選擇煤泥水處理方法時，要充分考慮自身的條件。