井下水煤泥自动分离设备的应用

张海龙

（西山煤电西铭矿， 山西 太原 030052）

引言

井下水仓是井下煤矿必备的基础设施之一，西山煤电西铭矿西十二水仓长15 m、宽5 m、深3 m，担负着整个西十二盘区的排水工作，投入使用已达6 年。由于该水仓蓄水量大且都是污水，长时间使用使淤泥堆积导致无法正常的蓄水、排水，清理淤泥势在必行。传统采用人工清挖、矿产装运的方式，效率低下、费工费力，随着清理深度的加深及作业环境的恶劣导致人员清淤困难且劳动强度增大。针对这一情况，西山煤电西铭矿基层单位领导经过仔细分析、研究、查找资料，应用井下水煤泥自动分离设备解决了以上难题，做到了水仓清理淤泥的机械化，节省了劳动成本，降低了工人劳动强度。

1 项目意义

矿井现阶段使用的井下污水处理步骤是先将污水集中排到采区水仓，然后统一排到地面污水厂进行污水处理，处理后的水再次排到井下使用。这种方法不仅工序复杂、劳动强度大，更易导致地面环境的污染，而且造成了不必要的浪费，在清理水仓淤泥的过程中易引发伤亡事故。所以及早完善水煤泥分离技术，将其运用于煤矿井下水煤泥处理工作中，做到清水入水仓、使水资源在井下反复使用，对于煤矿的安全生产和节能减排起到重要的作用[1]。

2 水煤泥分离设备的分析

1）设备由水仓、动力系统和离心机组成。各部分之间用高压管道、快接连接，主分离设备和水仓螺栓连接，解体性好。主要组成部分为：供风管路、Φ25的高压油管、4 寸水管、4 寸水门、MFL450-1800/37矿用离心式固液分离器1 台、2.2 kW 泥浆泵1 台、5.5 kW 潜水泵1 台、QJZ-30 型磁力启动器1 台、BPJ1-75/660SF 变频调速器1 台。西十二泥浆分离水仓排水系统图见图1。

图1 西十二泥浆分离水仓排水系统图

2）供风管路接Φ25 高压油管，将油管一头插入水仓淤泥中，利用压风管路中的高压风将淤泥和污水进行充分搅拌，以实现矿用离心式固液分离器最佳分离比例[2]。

3）水仓中放置泥浆泵，经4 寸水管将充分混合的泥浆运送至固液分离器中，分离出来的的淤泥由皮带运输机运走；分离后的清水由22 kW 清水泵再次排至水仓中。

4）固液分离器工作原理。转鼓和螺旋以固定差速同向快速旋转，物料从进料管进入输料螺旋内筒里，加速后进入转鼓，在离心力场的作用下，比较重的固相物沉积在转鼓壁上形成沉渣层。由输料螺旋把沉积的固相物不断地推至转鼓锥端，经排渣口排出机外。比较轻的液相物则形成内层液环，由转鼓大端溢流口连续溢出转鼓，经排液口排出机外[3]。

5）水煤泥用离心机主要由机架、罩壳、差速器、主分离设备等组成。主分离设备均采用304 不锈钢制作，其耐磨性、防腐蚀性、稳定性得到大幅度提高，机架为碳钢材质，考虑到井下恶劣条件采用加厚防锈处理。主分离设备通过两端大轴承固定在机架上，采用离心沉降方式对井下水煤泥等进行分离。

6）动力系统目前有主电机15 kW 和副电机5 kW的两电机组成。电机座与机架一体，位于水仓上方方板位置。主电机通过差速器和滚筒相连，副电机通过差速器和螺旋转子相连，二者以高速运转带动主分离设备。

7）水仓与管道。水仓仓内有隔板，分为：污水仓和出渣仓。仓外有出水法兰和出渣侧门。水仓模拟井下整个工作面循环系统，污水仓内的水经污水泵注入高压管道，然后进入主分离设备。

8）设备安装在不影响胶带、水泵等设备检修、运行，利于水煤泥分离的位置。

3 水煤泥分离设备的应用效果

由现在的机械作业取代之前的人工作业，在运转速度和人员的投入上都有极大的提升，减少了工作人员的劳动强度和作业流程，降低了劳动成本。减少了水仓淤泥，提高了水仓的蓄水量，保证了工作面的排水。以往每年清理水仓2 次，清理一次需30 天左右，每日出动劳动力10 人左右，按每日2 个工时，每个工时200 元计算，每年清理水仓费用约48万元，而且影响正常排水。该系统不仅省去了转、运、装、卸等一些繁琐的环节，减少了劳动力的投入，而且降低了水仓的运行风险。在煤矿井下安全运输的同时，有效防止了对煤矿井下运输大巷的环境污染，同时也避免了在井上处理煤泥水时对地面环境的污染。

4 结论

应用该系统后，正常开机每小时清淤达到1.5 m3，大大提高了工作效率。可在井下矿井水仓和采区水仓、瓦斯抽采钻机工作面、定向钻机工作面等处使用；在井上钻探工作面的泥浆水处理、替代选煤厂的板框压滤机以及污水处理厂等污水不能直排的领域广泛使用。