基于二次脫水技術(shù)的斜巷撒煤清理系統(tǒng)

王旭東

(中煤天津設(shè)計(jì)工程有限責(zé)任公司， 天津 300120)

0 引言

煤礦井工采煤過程中由于工作面涌水、采煤機(jī)噴霧降塵、運(yùn)輸過程中的防塵灑水、井筒巷道淋水、煤倉(cāng)積(滲)水等原因，常常造成大量水分進(jìn)入到煤流中，從而形成“水煤”。水煤的出現(xiàn)給煤炭的斜巷帶式輸送機(jī)運(yùn)輸帶來問題，容易造成帶式輸送機(jī)機(jī)尾於煤、溢煤、撒煤以及水煤竄倉(cāng)等生產(chǎn)事故。特別是主斜井機(jī)尾水煤造成的大量撒煤的清理，傳統(tǒng)方式是采用在裝載點(diǎn)下部設(shè)置兩座煤泥沉淀池和清理斜巷，兩座沉淀池輪流沉淀和清挖，人工清挖裝礦車，通過清理斜巷絞車提升、運(yùn)至翻車機(jī)硐室翻車、匯入主煤流或經(jīng)副井提升至地面的方式，或采用人工清挖裝入帶式輸送機(jī)的方式。清理散煤工作勞動(dòng)強(qiáng)度大、工作環(huán)境惡劣、煤水不易分離、效率低、耗時(shí)長(zhǎng)，運(yùn)輸過程中易污染巷道環(huán)境，也不利于煤礦安全和自動(dòng)化生產(chǎn)。

1 二次脫水技術(shù)概述

帶式輸送機(jī)斜井(巷)撒煤清理中首先需要解決的問題是煤水分離問題。傳統(tǒng)方法是利用沉淀池沉淀煤泥水，使上層煤泥水溢流，沉淀物定期人工清挖，這種工藝脫水效果差、機(jī)械化程度低、脫水清理周期長(zhǎng)。筆者通過研究發(fā)現(xiàn)，可以改造利用煤炭行業(yè)兩種通用的機(jī)械設(shè)備——撈坑斗式提升機(jī)和刮板輸送機(jī)聯(lián)合布置，組成一種集機(jī)械脫水與機(jī)械清挖功能為一體的系統(tǒng)，使撒煤在機(jī)械清挖和運(yùn)輸過程中同時(shí)進(jìn)行2次脫水過程，既解決了撒煤的脫水問題，又提高了清理撒煤工作的機(jī)械化程度，實(shí)現(xiàn)了撒煤脫水、運(yùn)輸、裝載的一體化、機(jī)械化和自動(dòng)化遠(yuǎn)程操作控制。

1.1 撈坑斗式提升機(jī)

撈坑斗式提升機(jī)是目前選煤廠一種常用設(shè)備，用于煤炭在洗選過程中的洗后中煤、矸石的脫水和提升運(yùn)輸，設(shè)備已形成標(biāo)準(zhǔn)系列，共5種規(guī)格型號(hào)(L3240、L4060、L40100、L50120、L50140)，按尾部安裝位置分為吊式(坑外式)和座式(坑內(nèi)式)，本系統(tǒng)采用的是座式(坑內(nèi)式)安裝方式。撈坑斗式提升機(jī)最大運(yùn)輸能力230 t/h，運(yùn)輸物料粒度0～100 mm。撈坑斗式提升機(jī)一般傾斜安裝，座式(坑內(nèi)式)尾部固定安裝在撈坑內(nèi)，安裝傾斜角度60°～70°，驅(qū)動(dòng)電機(jī)在頭部，電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)頭部斗輪，帶動(dòng)環(huán)繞在頭、尾部斗輪上的斗鏈連續(xù)運(yùn)動(dòng)，通過間隔安裝在斗鏈上的杓斗裝料、提升、卸料完成提升運(yùn)輸過程；杓斗上均布孔洞，煤炭在提升運(yùn)輸過程中，靠重力作用自行脫水，實(shí)現(xiàn)初步煤水分離。

1.2 脫水刮板輸送機(jī)

系統(tǒng)采用的具有脫水功能的脫水刮板輸送機(jī)同樣是利用煤礦通用設(shè)備——SGB型刮板輸送機(jī)進(jìn)行改制，首先在SGB型刮板輸送機(jī)中部槽的兩側(cè)加裝擋煤板，防止運(yùn)輸過程中撒煤，擋煤板高度根據(jù)運(yùn)量計(jì)算確定。其次，在刮板輸送機(jī)中部槽的中板上鉆出φ10 mm孔洞，間距40～60 mm交錯(cuò)布置，用于煤炭運(yùn)輸過程中脫水。煤炭經(jīng)過撈坑斗提機(jī)提升過程中一次脫水后，卸入脫水刮板輸送機(jī)中，在運(yùn)輸過程中通過中部槽中板上的孔進(jìn)行第2次脫水。改制后的刮板機(jī)剖面結(jié)構(gòu)見圖1所示，中部槽中板上孔的布置見圖2所示。

1-中部槽中板；2-刮板；3-擋煤板。

2 撒煤清理系統(tǒng)工藝設(shè)計(jì)

2.1 撒煤清理系統(tǒng)工藝流程設(shè)計(jì)

帶式輸送機(jī)斜井(巷)撒煤清理系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)思路是：煤炭脫水，使煤、水分離；煤炭運(yùn)輸，使脫水后的煤炭進(jìn)入煤炭運(yùn)輸系統(tǒng);煤泥水處理。

圖2 脫水刮板機(jī)中部槽中板鉆孔

帶式輸送機(jī)斜井(巷)尾部撒煤首先落入撈坑，由安裝在撈坑內(nèi)的斗式提升機(jī)撈起、提升運(yùn)輸，在提升過程中通過杓斗上的孔進(jìn)行第一次脫水。脫水后煤炭落入脫水刮板輸送機(jī)，刮板機(jī)將煤炭返運(yùn)至斜井(巷)帶式輸送機(jī)上，同時(shí)在運(yùn)輸過程中，通過刮板機(jī)中部槽上的孔進(jìn)行第2次脫水。經(jīng)過2次脫水后的煤炭被運(yùn)至斜井(巷)帶式輸送機(jī)上，返回至礦井主煤流運(yùn)輸系統(tǒng)[1-2]。

撈坑斗式提升機(jī)脫出的煤泥水落入撈坑和煤泥水沉淀池，刮板輸送機(jī)脫出的煤泥水滴入煤泥水沉淀池。撈坑的溢流水進(jìn)入煤泥水沉淀池，經(jīng)沉淀后，煤泥水沉淀上部的澄清水溢流通過水溝進(jìn)入井底水窩或水倉(cāng)，沉淀池底部煤泥漿積存到一定量時(shí)，開動(dòng)渣漿泵將煤泥漿排至礦井煤泥水處理系統(tǒng)，進(jìn)行濃縮、壓濾處理。

2.2 撒煤清理系統(tǒng)工藝布置

帶式輸送機(jī)斜井(巷)底部撒煤清理系統(tǒng)，主要由撈坑斗提機(jī)、金屬溜槽、斗提機(jī)支撐檢修平臺(tái)、脫水刮板輸送機(jī)、刮板機(jī)支架、渣漿泵、撈坑、煤泥水沉淀池、溢流擋板、金屬篦子、金屬管路等組成。

設(shè)計(jì)在帶式輸送機(jī)斜井(巷)底部巷道地坪以下設(shè)置撈坑和煤泥水沉淀池，兩者之間設(shè)置溢流擋板，調(diào)節(jié)溢流擋板的高度，可以控制撈坑溢流水進(jìn)入沉淀池的水量。脫水斗式提升機(jī)尾部安裝在撈坑內(nèi)，安裝傾斜角度60°～70°，斗提機(jī)頭部附近設(shè)置金屬支撐檢修平臺(tái)，用于支撐斗提機(jī)和檢修斗提機(jī)頭部驅(qū)動(dòng)設(shè)備。撈坑上鋪設(shè)金屬篦子，孔徑100×100 mm，煤泥水沉淀池上鋪設(shè)金屬篦子，孔徑30×30 mm，用于防止大粒度煤炭進(jìn)入撈坑和沉淀池。煤泥水沉淀池上安裝渣漿泵，管路接入礦井煤泥水處理系統(tǒng)。脫水刮板輸送機(jī)布置在撈坑斗式提升機(jī)一側(cè)，其中心線與斜井(巷)帶式輸送機(jī)中心線重合，脫水刮板輸送機(jī)由型鋼制作的支架架起在撈坑和煤泥水沉淀池上方，脫水刮板機(jī)機(jī)頭部落在斜井(巷)帶式輸送機(jī)尾部導(dǎo)料槽上方，機(jī)尾部落在脫水斗式提升機(jī)附近一側(cè)，脫水斗式提升機(jī)出料口與脫水刮板輸送機(jī)機(jī)尾部用金屬溜槽連接。

系統(tǒng)工作過程：斜井(巷)帶式輸送機(jī)尾部灑落的水煤落入撈坑內(nèi)，開動(dòng)撈坑斗式提升機(jī)，斗提機(jī)內(nèi)鏈條帶動(dòng)杓斗將撈坑內(nèi)煤炭挖起、提升，提升過程中水煤中的水分通過杓斗上的孔洞漏出，落入撈坑內(nèi)，完成第一次脫水過程。脫水后的煤在撈坑斗式提升機(jī)頭部通過杓斗翻轉(zhuǎn)，卸入金屬溜槽內(nèi)，自溜裝入脫水刮板輸送機(jī)尾部槽箱內(nèi)，運(yùn)至機(jī)頭部，在運(yùn)輸過程中，通過中部槽中板上的孔進(jìn)行第2次脫水，脫出的水滴入刮板機(jī)下部的煤泥水沉淀池，煤炭卸入斜井(巷)帶式輸送機(jī)尾部導(dǎo)料槽內(nèi)，最終匯入斜井(巷)帶式輸送機(jī)上煤流。撈坑內(nèi)上層煤泥水經(jīng)過溢流擋板，流入煤泥水沉淀池內(nèi)沉淀，煤泥水沉淀池上部的澄清水通過水溝自流入井底水窩或水倉(cāng)。沉淀池底部的煤泥漿積存到一定量時(shí)，開動(dòng)渣漿泵將煤泥漿排至礦井煤泥水處理系統(tǒng)，進(jìn)行濃縮、脫水、壓濾處理。系統(tǒng)完成撒煤的脫水、運(yùn)輸、返回主煤流及煤泥清挖的整個(gè)過程[3-4]。系統(tǒng)工藝設(shè)備布置圖見圖3。

1-斜巷帶式輸送機(jī);2-刮板輸送機(jī)支架;3-撈坑;4-溢流擋板;5-渣漿泵;6-金屬篦子;7-沉淀池;8-檢修平臺(tái)；9-溜槽;10-撈坑斗式提升機(jī);11-脫水刮板輸送機(jī);12-給煤機(jī);13-煤倉(cāng)。

2.3 系統(tǒng)技術(shù)延伸

帶式輸送機(jī)斜井(巷)撒煤清理系統(tǒng)也可以作為一個(gè)子系統(tǒng)，與礦井水處理子系統(tǒng)聯(lián)合布置，即在斜巷底部附近硐室布置礦井水處理系統(tǒng)，礦井水經(jīng)過添加絮凝劑、濃縮、沉淀等一系列工藝，最終由渣漿泵打入壓濾機(jī)進(jìn)行壓濾，壓濾機(jī)設(shè)置在斜井(巷)帶式輸送機(jī)尾部附近上方，壓濾機(jī)壓濾產(chǎn)生的煤泥餅直接落入帶式輸送機(jī)上，與煤炭混合進(jìn)入主煤流系統(tǒng)[5-6]。或者，礦井水經(jīng)過濃縮旋流器濃縮、弧形篩一次脫水、高頻直線篩二次脫水等一系列工藝，篩上物經(jīng)過帶式輸送機(jī)轉(zhuǎn)載，最終進(jìn)入主煤流系統(tǒng)。通過設(shè)置礦井水處理系統(tǒng)可以減少水倉(cāng)的清理工作。

3 結(jié)論

基于二次脫水技術(shù)的帶式輸送機(jī)斜井(巷)撒煤清理系統(tǒng)，是綜合了目前選煤廠撈坑脫水技術(shù)和主立井井底撒煤脫水刮板機(jī)清理兩種技術(shù)，利用撈坑+沉淀池方式代替2座沉淀池，取消了清理斜巷，節(jié)省井巷工程量；利用機(jī)械代替人工清挖，實(shí)現(xiàn)了斜井(巷)撒煤的清理、脫水、運(yùn)輸過程一體化、機(jī)械化并能實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化遠(yuǎn)程操作控制；撒煤返回到礦井主煤流系統(tǒng)，減輕了副井提升負(fù)擔(dān)，減少了地面臟雜煤處理設(shè)施的建設(shè)費(fèi)用和礦井地面的環(huán)境污染。該技術(shù)為我國(guó)礦井帶式輸送機(jī)斜井(巷)撒煤清理系統(tǒng)的設(shè)計(jì)提供了一種自動(dòng)化、高效、環(huán)保的解決方案。本系統(tǒng)也可以與礦井水處理系統(tǒng)聯(lián)合布置，減少水倉(cāng)的清理工作，減少礦井污水排放量，降低污水對(duì)礦井周圍環(huán)境的影響。