煤礦井下大傾角帶式輸送機(jī)煤泥水處理系統(tǒng)

滿詠梅，滿戶群

(1. 中國煤炭科工集團(tuán) 上海有限公司， 上海 200030；2. 西安航天動力機(jī)械有限公司， 陜西 西安 710025)

0 引言

原煤運(yùn)輸系統(tǒng)巷道起伏大，拐彎多，走向長，地質(zhì)條件復(fù)雜。一般采用刮板輸送機(jī)和多部帶式輸送機(jī)接力運(yùn)輸方式，占用設(shè)備多，故障率高,巷道工程量大，而采用大傾角帶式輸送機(jī)可優(yōu)化礦井原煤運(yùn)輸環(huán)節(jié)，減少巷道工程，優(yōu)化生產(chǎn)系統(tǒng)，經(jīng)濟(jì)效益和社會效益十分顯著。因此，大傾角上運(yùn)帶式輸送機(jī)在煤礦井下傾角在25°以上的原煤運(yùn)輸巷道中具有廣泛的應(yīng)用。大傾角輸送機(jī)是可以大角度甚至垂直輸送，具有輸送量大、占地面積小、維護(hù)簡單等優(yōu)點。然而輸送帶傾角越大，物料的穩(wěn)定性越差，越容易引起物料的下滑和滾落。滾落的煤塊，與巷道中泥、水混合在一起，形成淤積的煤泥水混合物。越來越多的堆積在機(jī)尾處。這對巷道造成嚴(yán)重污染，不僅不利于安全生產(chǎn)，還給運(yùn)輸安全帶來嚴(yán)重隱患，將會嚴(yán)重影響到礦井的安全生產(chǎn)。如何及時有效地清理煤泥水混合物，成為大傾角帶式輸送機(jī)安全生產(chǎn)的關(guān)鍵技術(shù)。

1 清理落料混合物的現(xiàn)狀分析

目前，對于煤、泥、水混合物的處理主要有以下3種方式。

1) 人工清理。人工將煤泥裝入礦車，用人工推車，或者用小電絞運(yùn)輸。人工清理法優(yōu)點是清理效果好，方法簡單，缺點是職工勞動強(qiáng)度大，工效低。

2) 機(jī)械化清理。機(jī)械化清理是利用專門的機(jī)械將煤泥扒裝入礦車，礦車裝滿后運(yùn)走。機(jī)械化清理的優(yōu)點是降低了職工的勞動強(qiáng)度，缺點是體積龐大，受巷道曲率半徑的影響很大。

3) 壓濾清理。首先從煤泥漿中分離精煤，并將余下煤泥漿固-液分離，使煤泥含水率低于27%，成固體狀。固狀煤泥便于運(yùn)輸，解決運(yùn)輸過程中巷道污染問題，分離的精煤和煤泥餅可以再利用，通過煤泥處理變廢為寶。

比較以上3種清理方式，壓濾清理還算比較理想的煤泥水處理方式，濾餅含水率低。但對于煤礦井下大傾角帶式輸送機(jī)的煤泥水處理，純壓濾清理沒有辦法實現(xiàn)井下全程自動化處理，更難以將處理后的精煤送入大傾角原煤運(yùn)輸系統(tǒng)中，并且不能夠遠(yuǎn)程操作。無法實現(xiàn)井下大傾角帶式輸送機(jī)連續(xù)、環(huán)保、高效地處理煤泥水混合物。為了能夠?qū)崿F(xiàn)井下全程自動化煤泥水處理，在我們中煤科工上海院的研發(fā)團(tuán)隊不斷嘗試研發(fā)下，終于設(shè)計了一種新型煤泥水處理系統(tǒng)，并應(yīng)用在大屯徐莊煤礦28°大傾角帶式輸送機(jī)原煤運(yùn)輸系統(tǒng)中。本人有幸為本帶式輸送機(jī)的設(shè)計負(fù)責(zé)人，對整個項目做了研發(fā)、設(shè)計、圖紙繪制以及后期現(xiàn)場安裝調(diào)試的指導(dǎo)。目前，該輸送機(jī)運(yùn)行良好，機(jī)尾煤泥水的清理達(dá)到了預(yù)期的效果，受到用戶的一致好評。

2 新型煤泥水處理系統(tǒng)

大屯徐莊煤礦Ⅱ下采區(qū)屬于深部開采，傾角大、礦壓大、斷層多、含水量大；水分7%～9%以上，短時超過15%，運(yùn)行環(huán)境條件惡劣。其原煤運(yùn)輸系統(tǒng)為大傾角上運(yùn)帶式輸送機(jī)，輸送傾角達(dá)到28°，由于物料中含水量大，礦方要求必須進(jìn)行滑落水煤清理提升濾水措施和煤泥水處理專項設(shè)計。在此要求下，中煤科工上海院經(jīng)過對巷道地形、運(yùn)輸物料成份、帶式輸送機(jī)運(yùn)輸系統(tǒng)、壓濾技術(shù)等的綜合分析，研發(fā)了新型煤泥水處理系統(tǒng)，主要設(shè)備包括:斗式提升機(jī)、隔膜泵、渣漿泵、壓濾機(jī)、轉(zhuǎn)載帶式輸送機(jī)等，各設(shè)備之間互相配合，實現(xiàn)煤泥水的初步篩分、固液分離、裝運(yùn)等自動處理功能，處理后的物料送入大傾角帶式輸送機(jī)。

2.1 新型煤泥水處理系統(tǒng)工藝流程

新型煤泥水處理系統(tǒng)的工藝流程如圖1所示。

圖1 新型煤泥水處理系統(tǒng)工藝流程圖

2.2 新型煤泥水處理系統(tǒng)工作原理

在大傾角帶式輸送機(jī)運(yùn)行過程中，各給料點灑落的煤在水的沖刷下進(jìn)入設(shè)于機(jī)尾平坡段的蓄水煤泥池中(7～8 m2左右)。專門設(shè)計的斗式提升機(jī)，騎跨在大傾角帶式輸送機(jī)的尾部上方，用于清理上運(yùn)輸送機(jī)運(yùn)行過程中拋撒和掉落的沉積滑料水煤。提斗方便瀝水并使煤水分離，實現(xiàn)自動化清理代替人工清理。圖2為斗式提升機(jī)與大傾角上運(yùn)輸送機(jī)裝配示意圖，斗式提升機(jī)騎跨在28°大傾角帶式輸送機(jī)的機(jī)尾之上。

1-煤泥水處理池； 2-斗提機(jī)； 3-張緊滾筒； 4-托輥小車； 5-上膠帶； 6-下膠帶。

斗式提升機(jī)的尾部埋入水煤泥池中，將含有大塊的水煤泥帶出進(jìn)行初步分離，顆粒度大于>5 mm的煤塊直接送至帶式輸送機(jī)，即通過斗提機(jī)卸料在大傾角帶式輸送機(jī)中，進(jìn)入帶式輸送機(jī)的運(yùn)輸環(huán)節(jié)，而小于5 mm的物料重新流入水煤泥池中，隔膜泵將蓄水煤泥池中顆粒度小于23 mm的水煤泥抽出來，再經(jīng)過渣漿泵篩分?jǐn)嚢韬笏椭翂簽V機(jī)進(jìn)行固液分離，分離處的固體(原煤)再通過B650(帶寬為650 mm)轉(zhuǎn)載帶式輸送機(jī)(其搭接配合如圖3所示)送至斗式提升機(jī)，經(jīng)斗式提升機(jī)送至大傾角帶式輸送機(jī)尾部給料點，全程采用自動控制，無需人力。

1-28°大傾角帶式輸送機(jī)； 2-斗式提升機(jī)； 3-煤泥水池； 4-B650轉(zhuǎn)載帶式輸送機(jī)； 5-壓濾機(jī)。

2.3 新型煤泥水處理系統(tǒng)的優(yōu)點

此新型煤泥水處理系統(tǒng)是一個完整的自動閉環(huán)系統(tǒng)，具有自動和手動控制方式，其PLC系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)壓濾機(jī)啟停、隔膜泵啟停、渣漿泵啟停、斗提機(jī)啟停、轉(zhuǎn)載帶式輸送機(jī)卸料翻板啟停；并能夠?qū)崿F(xiàn)轉(zhuǎn)載帶式輸送機(jī)翻板的開啟頻率與斗提機(jī)的鏈速一致，保證物料落入斗提機(jī)的料斗中。全程自動控制，無需人力，可根據(jù)需要隨時啟停，所有控制系統(tǒng)與地面控制室聯(lián)網(wǎng)，可以在地面遠(yuǎn)程操作、遠(yuǎn)程監(jiān)控、遠(yuǎn)程診斷故障以及處理故障，真正實現(xiàn)了機(jī)尾煤泥水處理的自動化。是目前在煤礦運(yùn)輸系統(tǒng)中，最為優(yōu)異的井下自動化煤泥水處理系統(tǒng)。與舊式的人工清理、機(jī)械清理或者純壓濾清理比較，新型煤泥水處理系統(tǒng)優(yōu)勢明顯，地面可控、全自動化、高效環(huán)保，對于煤礦井下煤泥水處理是顛覆性的技術(shù)創(chuàng)新。

2.4 新型煤泥水處理系統(tǒng)主要部件性能、規(guī)格

壓濾機(jī)選用X10AZ20/800-UB型壓濾機(jī)，過濾面積20 m2，濾板800×800 mm，過濾工作壓力0.6～0.8 MPa，出液方式為暗流，采用液壓壓緊、自動保壓，電動機(jī)、液壓站及控制箱等均采用防爆產(chǎn)品，壓濾機(jī)底部設(shè)門形架，便于B650轉(zhuǎn)載帶式輸送機(jī)的布置。壓濾機(jī)具有自動壓緊，自動保壓，自動拉板；壓濾機(jī)設(shè)檢修平臺和爬梯，平臺和爬梯踏步板設(shè)采用防滑花紋板，爬梯內(nèi)側(cè)凈寬度不低于700 mm。各設(shè)備之間均采用螺栓連接。

渣漿泵選用型號50LZ-365JM5，揚(yáng)程50 m，流量30 m3/h，最小過流斷面23 mm。大傾角上運(yùn)輸送機(jī)中為了保證壓濾脫水系統(tǒng)的正常運(yùn)行，必須將來料煤泥水中的大顆粒去除，渣漿泵的篩分?jǐn)嚢柘到y(tǒng)可實現(xiàn)煤泥水的篩分和攪拌，可確保大顆粒雜質(zhì)(>1 mm)不進(jìn)入壓濾機(jī)，從而避免了對壓濾機(jī)造成損壞。

對于壓濾機(jī)和渣漿泵的選型，根據(jù)大傾角帶式輸送機(jī)的傾角、運(yùn)量、帶寬、帶速、輸送的原煤粒度以及含水量，在規(guī)定的時間內(nèi)，渣漿泵和壓濾機(jī)必須滿足能夠及時清理煤泥水池并送入轉(zhuǎn)載輸送機(jī)。

B650轉(zhuǎn)載帶式輸送機(jī)設(shè)在壓濾機(jī)下方，帶寬650 mm，長度和提升高度滿足現(xiàn)場使用要求，機(jī)頭設(shè)儲料倉(約0.3 m2)，倉下設(shè)電動翻板，翻板的開啟頻率應(yīng)與斗提機(jī)的鏈速一致，保證物料落入料斗中。機(jī)尾受料段設(shè)導(dǎo)料斗，保證不撒料。

斗式提升機(jī)選用POJWT3249G(B1200)，機(jī)長25 m，角度28°，鏈速0.27 m/s，輸送量25.8 t/h，料斗間距800 mm。斗式提升機(jī)選型的角度必須與大傾角帶式輸送機(jī)的角度一致。

3 結(jié)論

本文通過對煤礦井下煤泥水處理方式的比較，設(shè)計了一種新型煤泥水處理系統(tǒng)，主要設(shè)備包括:斗式提升機(jī)、隔膜泵、渣漿泵、壓濾機(jī)、轉(zhuǎn)載帶式輸送機(jī)等，能夠很好地實現(xiàn)水煤泥的初步篩分、固液分離、裝運(yùn)等自動處理功能，處理后的物料送入大傾角帶式輸送機(jī)，全程采用自動控制，無需人力，并能夠遠(yuǎn)程控制，是目前煤礦井下最為優(yōu)異的自動化煤泥水處理系統(tǒng)。