井下水煤泥自動(dòng)分離設(shè)備的應(yīng)用

張海龍

（西山煤電西銘礦， 山西 太原 030052）

引言

井下水倉(cāng)是井下煤礦必備的基礎(chǔ)設(shè)施之一，西山煤電西銘礦西十二水倉(cāng)長(zhǎng)15 m、寬5 m、深3 m，擔(dān)負(fù)著整個(gè)西十二盤(pán)區(qū)的排水工作，投入使用已達(dá)6 年。由于該水倉(cāng)蓄水量大且都是污水，長(zhǎng)時(shí)間使用使淤泥堆積導(dǎo)致無(wú)法正常的蓄水、排水，清理淤泥勢(shì)在必行。傳統(tǒng)采用人工清挖、礦產(chǎn)裝運(yùn)的方式，效率低下、費(fèi)工費(fèi)力，隨著清理深度的加深及作業(yè)環(huán)境的惡劣導(dǎo)致人員清淤困難且勞動(dòng)強(qiáng)度增大。針對(duì)這一情況，西山煤電西銘礦基層單位領(lǐng)導(dǎo)經(jīng)過(guò)仔細(xì)分析、研究、查找資料，應(yīng)用井下水煤泥自動(dòng)分離設(shè)備解決了以上難題，做到了水倉(cāng)清理淤泥的機(jī)械化，節(jié)省了勞動(dòng)成本，降低了工人勞動(dòng)強(qiáng)度。

1 項(xiàng)目意義

礦井現(xiàn)階段使用的井下污水處理步驟是先將污水集中排到采區(qū)水倉(cāng)，然后統(tǒng)一排到地面污水廠進(jìn)行污水處理，處理后的水再次排到井下使用。這種方法不僅工序復(fù)雜、勞動(dòng)強(qiáng)度大，更易導(dǎo)致地面環(huán)境的污染，而且造成了不必要的浪費(fèi)，在清理水倉(cāng)淤泥的過(guò)程中易引發(fā)傷亡事故。所以及早完善水煤泥分離技術(shù)，將其運(yùn)用于煤礦井下水煤泥處理工作中，做到清水入水倉(cāng)、使水資源在井下反復(fù)使用，對(duì)于煤礦的安全生產(chǎn)和節(jié)能減排起到重要的作用[1]。

2 水煤泥分離設(shè)備的分析

1）設(shè)備由水倉(cāng)、動(dòng)力系統(tǒng)和離心機(jī)組成。各部分之間用高壓管道、快接連接，主分離設(shè)備和水倉(cāng)螺栓連接，解體性好。主要組成部分為：供風(fēng)管路、Φ25的高壓油管、4 寸水管、4 寸水門(mén)、MFL450-1800/37礦用離心式固液分離器1 臺(tái)、2.2 kW 泥漿泵1 臺(tái)、5.5 kW 潛水泵1 臺(tái)、QJZ-30 型磁力啟動(dòng)器1 臺(tái)、BPJ1-75/660SF 變頻調(diào)速器1 臺(tái)。西十二泥漿分離水倉(cāng)排水系統(tǒng)圖見(jiàn)圖1。

圖1 西十二泥漿分離水倉(cāng)排水系統(tǒng)圖

2）供風(fēng)管路接Φ25 高壓油管，將油管一頭插入水倉(cāng)淤泥中，利用壓風(fēng)管路中的高壓風(fēng)將淤泥和污水進(jìn)行充分?jǐn)嚢瑁詫?shí)現(xiàn)礦用離心式固液分離器最佳分離比例[2]。

3）水倉(cāng)中放置泥漿泵，經(jīng)4 寸水管將充分混合的泥漿運(yùn)送至固液分離器中，分離出來(lái)的的淤泥由皮帶運(yùn)輸機(jī)運(yùn)走；分離后的清水由22 kW 清水泵再次排至水倉(cāng)中。

4）固液分離器工作原理。轉(zhuǎn)鼓和螺旋以固定差速同向快速旋轉(zhuǎn)，物料從進(jìn)料管進(jìn)入輸料螺旋內(nèi)筒里，加速后進(jìn)入轉(zhuǎn)鼓，在離心力場(chǎng)的作用下，比較重的固相物沉積在轉(zhuǎn)鼓壁上形成沉渣層。由輸料螺旋把沉積的固相物不斷地推至轉(zhuǎn)鼓錐端，經(jīng)排渣口排出機(jī)外。比較輕的液相物則形成內(nèi)層液環(huán)，由轉(zhuǎn)鼓大端溢流口連續(xù)溢出轉(zhuǎn)鼓，經(jīng)排液口排出機(jī)外[3]。

5）水煤泥用離心機(jī)主要由機(jī)架、罩殼、差速器、主分離設(shè)備等組成。主分離設(shè)備均采用304 不銹鋼制作，其耐磨性、防腐蝕性、穩(wěn)定性得到大幅度提高，機(jī)架為碳鋼材質(zhì)，考慮到井下惡劣條件采用加厚防銹處理。主分離設(shè)備通過(guò)兩端大軸承固定在機(jī)架上，采用離心沉降方式對(duì)井下水煤泥等進(jìn)行分離。

6）動(dòng)力系統(tǒng)目前有主電機(jī)15 kW 和副電機(jī)5 kW的兩電機(jī)組成。電機(jī)座與機(jī)架一體，位于水倉(cāng)上方方板位置。主電機(jī)通過(guò)差速器和滾筒相連，副電機(jī)通過(guò)差速器和螺旋轉(zhuǎn)子相連，二者以高速運(yùn)轉(zhuǎn)帶動(dòng)主分離設(shè)備。

7）水倉(cāng)與管道。水倉(cāng)倉(cāng)內(nèi)有隔板，分為：污水倉(cāng)和出渣倉(cāng)。倉(cāng)外有出水法蘭和出渣側(cè)門(mén)。水倉(cāng)模擬井下整個(gè)工作面循環(huán)系統(tǒng)，污水倉(cāng)內(nèi)的水經(jīng)污水泵注入高壓管道，然后進(jìn)入主分離設(shè)備。

8）設(shè)備安裝在不影響膠帶、水泵等設(shè)備檢修、運(yùn)行，利于水煤泥分離的位置。

3 水煤泥分離設(shè)備的應(yīng)用效果

由現(xiàn)在的機(jī)械作業(yè)取代之前的人工作業(yè)，在運(yùn)轉(zhuǎn)速度和人員的投入上都有極大的提升，減少了工作人員的勞動(dòng)強(qiáng)度和作業(yè)流程，降低了勞動(dòng)成本。減少了水倉(cāng)淤泥，提高了水倉(cāng)的蓄水量，保證了工作面的排水。以往每年清理水倉(cāng)2 次，清理一次需30 天左右，每日出動(dòng)勞動(dòng)力10 人左右，按每日2 個(gè)工時(shí)，每個(gè)工時(shí)200 元計(jì)算，每年清理水倉(cāng)費(fèi)用約48萬(wàn)元，而且影響正常排水。該系統(tǒng)不僅省去了轉(zhuǎn)、運(yùn)、裝、卸等一些繁瑣的環(huán)節(jié)，減少了勞動(dòng)力的投入，而且降低了水倉(cāng)的運(yùn)行風(fēng)險(xiǎn)。在煤礦井下安全運(yùn)輸?shù)耐瑫r(shí)，有效防止了對(duì)煤礦井下運(yùn)輸大巷的環(huán)境污染，同時(shí)也避免了在井上處理煤泥水時(shí)對(duì)地面環(huán)境的污染。

4 結(jié)論

應(yīng)用該系統(tǒng)后，正常開(kāi)機(jī)每小時(shí)清淤達(dá)到1.5 m3，大大提高了工作效率。可在井下礦井水倉(cāng)和采區(qū)水倉(cāng)、瓦斯抽采鉆機(jī)工作面、定向鉆機(jī)工作面等處使用；在井上鉆探工作面的泥漿水處理、替代選煤廠的板框壓濾機(jī)以及污水處理廠等污水不能直排的領(lǐng)域廣泛使用。