煤矿制浆系统现状及回流除渣新工艺

吕英华，陈明浩，陈纪兵

(神华神东煤炭集团公司防灭火大队，内蒙古 伊旗 017200)

0 引言

火灾是矿井五大灾害之一，严重威胁矿井的安全生产，由煤炭自燃引起的火灾占矿井火灾总数的90%以上[1]。根据《煤矿安全规程》第265条的规定，“开采容易自燃和自燃的煤层时，必须制定防治采空区、巷道高冒区、煤柱破坏区自然发火的技术措施……”[2]，采空区注浆是矿井防治采空区煤炭自燃的长久、有效方法[3-4]。

1 制浆系统现状和问题

1.1 技术背景

目前神东各矿井均设立了固定注浆系统。该系统主要由供水管路、蓄水池、定量给料机、输送皮带、制浆机、搅拌机、泵、输浆管路等部分构成[5]。在注浆过程中，先启动清水泵为系统供水，再依次启动渣浆泵、制浆机、供土皮带、定量给料机，然后装载机将黄土等注浆材料放入定量给料机中，材料通过室外定量给料机、供土皮带进入制浆机，在制浆机内与黄土混合制成浆液，浆液通过制浆机出浆口流入缓浆池内，再通过与缓浆池相连的渣浆泵和输浆管路输送到井下预注浆区域，如图1所示。制浆机具有制浆和排渣功能，可以通过制浆机内旋转的排渣片，利用离心力的作用将石块、杂草等废渣从浆液中分离出来。

1.2 原矿井固定注浆系统存在的问题

清理废渣任务繁重：在注浆防灭火工程过程中，需要使用两台手推车交替放置在出渣口处接渣，另外“二次过滤装置”过滤出的细渣需由注浆工用锹装到手推车中，待手推车装满后，再由注浆工推至室外存渣场地，当注浆材料含渣量较大时，往往需要两个人清理，平均需要1～3 min倾倒一次废渣，若倾倒不及时将会导致废渣撒落，所以在实际工作过程中，清理废渣工作任务比较繁重。

浆液堆积易引发事故：原注浆系统浆液回收工艺为将洒落的浆液通过回浆池排到渣浆泵基坑内的排水坑内，注浆工需定时检查排水基坑内的水位，并启动排水基坑内的排污泵将回收的浆液排入缓浆池内，此工艺在实际工作过程中，由于回流的浆液量比较大，排污泵需要频繁开启，对排污泵造成了一定的磨损，且一旦开启不及时将会造成渣浆泵基坑内浆液堆积，引起电机损毁事故。

无室外存渣场地：原注浆系统室外未设置室外存渣场地，且无硬化的地面和挡墙，排出室外的废渣使用装载机清理中，需一名注浆工每4～6 h配合装载机清理一次废渣。该清理过程不仅费时费力，还存在临时存渣场地附近卫生条件较差问题。

图1 浆液回流及机械除渣工艺示意图

2 技术方案和实施

2.1 技术方案

除渣系统新工艺由倾斜溜槽、胶带输送机、浆液回收工艺、室外临时存渣场地及防护装置组成。

加工倾斜溜槽：倾斜溜槽起到引导从制浆机排出的废渣向下滑动的作用，另外在溜槽上加工筛孔，起到滤除废渣中少量浆液的作用。

改造原回流工艺：在回流基坑内砌筑挡墙，阻挡浆液流入排水基坑内，在回流基坑内向缓浆池内向下倾斜60°角施工φ80 mm钻孔，使回收的浆液直接流入缓浆池内，如图2所示。

1-倾斜料槽；2-滤网；3-集浆口；4-回流基坑；5-俯角钻孔；6-缓浆池图2 浆液回流工艺示意图

安装机架、设备：根据设计加工、组装胶带输送机架体结构，安装托辊、皮带、电机；倾斜料槽上口与制浆机出渣口相连，下口放置在皮带机尾上部，胶带输送机机头处于室外临时存渣场地上部。

存渣场地：室外临时存渣场地需根据胶带输送机设计合适的尺寸，除渣口宽度与装载机铲斗宽度匹配，存渣场地具有20方以上废渣储存空间，挡墙具有一定抗撞击、抗水浸强度，如图3所示。

图3 除渣工艺左视图

控制系统：敷设电缆至注浆站电控室，使用注浆电控柜备用控制开关控制胶带输送机电机。另外，对原远程控制系统升级，使其实现“双控”功能，如图4所示。

图4 除渣系统新工艺控制系统图

2.2 实施方式

浆液回流工艺：注浆过程中，从排渣口排出的石块、杂草中混有一定的浆液，利用排渣口处浆液回收装置，浆液流入回流基坑内，浆液再通过回流基坑直接流入缓浆池内，如图5所示。

机械除渣工艺：注浆过程中，制浆机内排渣片将石块、杂草等废渣通过排渣口排出，落到自动除渣系统上，自动排渣系统运转将石块、杂草排到室外临时存渣场地，装载机清理废渣，如图6所示。

a-旧工艺；b-新工艺图5 回流工艺

a-旧工艺；b-新工艺图6 排渣工艺

3 结论

(1)浆液回流及机械除渣新工艺实现了自动排除废渣、优化浆液回收工艺、高效清理废渣功能。解决了原工艺存在的耗费人工、卫生条件差，浆液回收工艺复杂、耗能高、磨损大、易引发电机浸水事故，室外清理废渣费时费力等问题。

(2)注浆站通过对制浆机除渣系统工艺改造后，每年预计可创造经济效益30万元。目前我国矿井制浆系统除渣工艺仍为人工除渣，技术比较落后，制浆机除渣系统的研发，将会解决这一技术难题，从而必将提升神东公司在防灭火工程机械领域的硬实力。契合了企业的实际需要，有效提倡知识产权自主化，具有显著的社会效益。