煤矿水仓清挖的工艺设备研究

水仓煤泥清挖和处理的新工艺及设备 史万明 1朱兴民 1 刘传令2 季益义3 徐州天科机械制造有限公司 1 技术部 2 办公室 3 生产部 江苏 徐州 221004 摘要摘要 为了实现煤矿水仓煤泥的机械化 自动化清理并有效处理煤泥 变废为宝 本文给出了一种水仓煤泥清挖和处理的新工艺和新设备 新设备具有适应性强 水仓清 挖彻底 煤泥有效利用 节能环保的特点 解决了水仓煤泥高效机械化清挖和煤泥的有 效分离和处理问题 实现了水仓煤泥机械化 自动化清挖和煤泥的有效利用 关键词关键词 煤矿水仓 煤泥清挖工艺 煤泥处理工艺 煤泥清挖机 煤泥粗分机 双 工作区煤泥压滤机 Study on the technology and equipment for cleaning the coal slime in the mine coal water warehouse Shi Wan ming1 Zhu Xing min1 Liu Chuan ling2 Ji Yi yi3 Xuzhou Tianke Machine Manufacture Co Ltd 1 Technique Department 2 Office 3 Produce department Xuzhou 221004 China Abstract In order to realize the mechanization and automatization of cleaning the coal slurry in the mine coal water warehouse and process the coal slurry effectively to recycle waste the paper provide a new technology and equipment for cleaning and processing the coal slurry in the water warehouse The new equipment with the characters of high applicability cleaning every inch of the water warehouse utilizing the coal slurry effectively and energy saving and environmentally friendly solves the problems of how to clean the coal slurry in the water warehouse highly mechanization and separate the coal slurry from water and process the coal slurry effectively Otherwise it also realizes the mechanization and automatization of cleaning the coal slurry in the mine coal water warehouse and the effective utilization of the coal slurry Keywords mine coal water warehouse the technology of cleaning the coal slurry the technology of processing the coal slurry the machine for cleaning the coal slurry vibratory coarse separator continuous filter press with double work space 1 引言引言 水仓是煤矿的必备关键设施之一 为保证煤矿安全生产 水仓需有必要的蓄水空间 水仓煤泥的清理就是一项重要的 经常性的工作 近年来 国内企业相继开发了一些水仓清挖机械 1 2 3 这些清挖机械的开发研制 各自都有局限性 有些偏重于水仓内清挖 忽视了井下特殊条件下的运输和煤泥处理 2 3 有的虽然煤泥采取了处理措施 但清挖与煤泥处理不协调 4 煤泥的拾取 如 果采取简单的抽排泵 也将无法克服杂物和大颗粒堵泵 粗颗粒无法拾取的问题 徐州天科机械制造有限公司自 2003 年研制并推出第一套水仓煤泥清挖系统即 ZQ I 水仓煤泥清挖系统 5 以来 一直致力于水仓煤泥清挖设备的研制和开发 目前研制 出第三代水仓煤泥清挖系统即 ZQ 型水仓清挖系统 ZQ 型水仓清挖系统从水仓和 煤矿特点入手 采用整体分析方式 从煤泥的清挖 输送到煤泥的分离处理 全面解决 了煤泥清挖问题 2 2 水仓煤泥概况水仓煤泥概况 中央水仓通常由两个平行布置的水仓构成 即内环水仓和外环水仓 一用一备 水 仓煤泥成分复杂 有粒状煤 煤泥灰 有喷浆作业的时候还会有水泥 粘土等 煤矿其 他杂物也会冲到水仓内 与煤泥混在一起 从粘度分布来说 大体上颗粒状煤泥粘度小 呈散粒状态 造浆抽排困难 糊状煤泥煤泥粘度较高 容易抽排 但脱水困难 不易处 理 不同煤矿 不同地质条件 不同煤质 煤泥的粒度和粘度也不同 综合处理工艺应 全面考虑 3 3 水仓煤泥的清挖和处理工艺研究水仓煤泥的清挖和处理工艺研究 水仓煤泥的清挖因其煤矿井下条件的特殊性 必须把煤泥的清挖和煤泥的处理结合 起来综合研究 3 13 1 仓内清挖工艺仓内清挖工艺 水仓的快速清挖不宜采取机械装车 矿车拉出的办法 经过对煤泥性质和水仓构造 特殊性研究 我们确定的工艺方法是 以水作为煤泥输送介质 先将煤泥加水造浆 并通过专用搅拌破碎机将煤泥搅拌 破碎大颗粒和杂物 再用专用泵输送到仓外 实现水仓煤泥的清理 具体清理工艺是 打围堰 在水仓煤泥后部打起一个有一定高度的围堰 煤泥冲水稀释 用高压水将煤泥打散并稀释 搅拌造浆 将稀释后的煤泥 特别是粗颗粒含量大的煤泥 采用机械搅拌的方法充 分搅匀 务使大颗粒悬浮 形成煤浆 超大颗粒破碎 对煤泥中超过泵送和后续处理要求的煤块 进行破碎 以便泵送处 理 煤泥浆输送 采用专用煤泥泵将煤泥浆输送到仓口 或指定处理点 随着清理的 延伸 移动围堰 接长煤泥输送管道 该工艺的主要特点是适应性强 对于大颗粒 小颗粒 粘稠煤泥和水仓杂物全部处 理 无需人工干预 水仓清理干净彻底 图 1 煤泥清挖工艺示意图 3 23 2 煤泥处理工艺 煤泥处理工艺 3 2 13 2 1 煤泥处理的基本要求 煤泥处理的基本要求 煤泥的有效处理 应解决三个问题 第一是要求连续处理 处理能力要匹配 因水 仓较长 内外设备联合操作不便 仓内设备应独立操作 而煤泥输送泵一旦开启 频繁 停泵容易造成管道堵塞 因此仓内煤泥清挖必须连续进行 第二是从煤泥浆中分离精煤 并将余下煤泥浆固 液分离 使煤泥含水率低于 25 成固体状 固状煤泥便于运输 解决运输过程巷道污染问题 分离的精煤和煤泥饼可以再利用 通过煤泥处理变废为宝 第三是该工艺必须要适应各种煤泥的处理要求 具有处理煤泥的普适性 井下煤泥千差 万别 不仅颗粒大小分布差异大 粘度 细密度差异也大 有的水仓甚至有黄泥 水泥 等 凡此种种 处理工艺都必须能有效固 液分离 3 2 23 2 2 煤泥处理工艺 煤泥处理工艺 根据以上三点要求 我们找出了煤泥处理新工艺方法 第一步精煤和粗煤颗粒分离 采用直线高频振动脱水工艺 直线振动脱水筛可以很 好的从煤泥中分离出精煤 余下细煤泥存入储存罐 有搅拌 防沉淀 第二步煤泥固 液分离 我们研究了大量固液分离工艺方法 经过比较 压滤固液 分离法是适应性最强的固 液分离方法 只要选择合适的滤布和恰当的入料压力 对于 粘度大 粒度细小的煤泥都可以获得理想的固 液分离效果 滤饼含水率最低 4 4 煤泥清挖和处理工艺路线 煤泥清挖和处理工艺路线 煤泥加水造浆搅拌 破 碎 精煤分离 煤泥缓冲贮存 专用煤泥压滤泵压入 精煤 粗煤泥自 动装车 水仓煤泥 净水流入副水仓 干煤泥自动装车 煤泥输送 煤泥压滤机 煤泥固液 分离 图 2 煤泥清挖和煤泥处理工艺路线 5 5 煤泥清挖和煤泥处理设备煤泥清挖和煤泥处理设备 设备是工艺的载体 最终我们要研制出满足工艺要求的生产设备 煤泥清挖和煤泥 处理是一套工艺的组合 其实现设备必然也是一套设备的有机组合 5 15 1 新型煤泥清挖机新型煤泥清挖机 5 1 15 1 1 煤泥清挖设备的基本要求煤泥清挖设备的基本要求 按照煤泥清挖工艺要求 仓内煤泥清挖机要完成仓内煤泥清挖和输送的全部功能 所以 新型煤泥清挖机应具有如下功能 定量给水造浆 煤泥强力搅拌 超大煤泥颗粒 破碎 煤泥浆输送 5 1 25 1 2 新型煤泥清挖机结构 原理新型煤泥清挖机结构 原理 煤泥强力搅拌并能破碎大块煤的搅拌头是本机的关键 将搅拌头与泵的吸口设计成 一体化机构 实现了煤泥强力搅拌 破碎和泵送有机结合 搅吸头由操纵臂操纵 液压 马达驱动 可以前后 左右 上下移动 以便在水仓一定范围内彻底清理煤泥 整机安 装在沿轨道移动的平车上 包括液压驱动泵站 煤泥输送泵 搅吸头操纵臂 搅吸头 造浆高压水控制阀组 本机全部由液压驱动 自动行走 5 1 35 1 3 设备主要性能参数 设备主要性能参数 设备名称参数名称单位参数值备注 搅拌范围m 1 0 1 5 总功率KW28 搅吸头摆动 60 破碎粒度mm 5 40 流量M3 h30 压力MPa1 2 煤泥清挖 机 浓度 50 5 25 2 煤泥粗分机 精煤 粗煤泥分离设备 煤泥粗分机 精煤 粗煤泥分离设备 5 2 15 2 1 性能要求性能要求 按工艺要求 煤泥粗分有两个作用 一是分离 0 5 以上精煤和大块煤泥 6mm 以下 分离能力根据工艺要求确定 二是为下一步细煤泥的固液分离做准备 分离后 的细煤泥应贮存并搅拌防沉淀 5 2 25 2 2 煤泥粗分机结构原理煤泥粗分机结构原理 为实现精煤分离 借鉴选煤厂尾煤脱水工艺方法 用高频直线脱水筛作为精煤分离 的主要机构 筛面采用条缝式筛板 为实现第二个工艺要求 高频振动筛下面设置带防 沉淀搅拌器的缓冲箱 5 2 35 2 3 设备主要性能参数 设备主要性能参数 设备名称 参数名称单位参数值备注 筛上物产量T h5 8 总功率KW7 5 振动频率HZ25 煤泥粗分 机 缓冲箱容积M32 0 5 35 3 双工作区煤泥压滤机双工作区煤泥压滤机 5 3 15 3 1 性能要求性能要求 按工艺要求 煤泥经过精煤分离后 剩下的是细小的糊状煤泥 由于水仓煤泥的复 杂性 仓口和仓尾煤泥性质差别极大 不同水仓煤泥粘度差别也很大 为适应各种性质 煤泥的固液分离 选用适应性最好 最可靠的是压滤分离方法实现煤泥的固液分离 普 通压滤设备为间歇式工作 卸料时间长 按煤泥清挖要求 压滤机必须近似连续工作 间断时间很短 比如 30 秒以内 同时 井下环境复杂 空间小 设备要适应井下特 殊的狭小空间并可随时移动 不做安装基础 5 3 25 3 2 双工作区煤泥压滤机结构原理双工作区煤泥压滤机结构原理 为满足连续压滤要求 我们设计了 双工作区煤泥压滤机 该机的主要原理是将 两台压滤机有机结合成一台 通过机架的巧妙设计 移动压板双向工作 换向间歇只有 15 秒左右 基本实现了压滤连续 换向时 振动粗分机正常工作 细煤泥暂时存入缓 冲箱内 因换向时间很短 实际缓冲箱可以很小 双工作区煤泥压滤机结构简图如图 3 双向结构是将压滤油缸至于机架两侧 四缸同时工作 2 推 2 拉 充分发挥了每个 油缸的作用 移动压板至于中间 一边压滤 另一边卸料 两个工作区轮流工作 基本 实现连续压滤 设备结构紧凑 适应井下作业环境 为实现入料压力的可调可控 该机 采用了液压驱动压滤泵 可以根据煤泥性质和煤泥饼含水率要求 调节入料压力 确保 压滤操作安全 不泚料 不过压 煤饼含水率有保证 为实现煤泥自动装车并适应巷道 条件 我们在双作用压滤机下部设计了出料 装车皮带机 以实现卸料煤泥自动装矿车 或转运到其他输送皮带上 图 3 双工作区煤泥压滤机简图 5 3 35 3 3 主要性能参数主要性能参数 设备名称参数名称单位参数值备注 干煤泥处理量T h5 8 液压泵站功率KW15 入料流量M3 h20 30 过滤压力MPa0 4 0 8 煤泥含水率 25 双工作区 煤泥压滤 机 输送带宽mm800 6 6 结论结论 1 新型水仓清挖系统的清挖和煤泥处理工艺科学合理 全面解决了水仓煤泥成分复杂 清理困难 煤泥不易处理的问题 实现了高效 环保 废物再利用的工艺目标 2 根据新工艺要求而研制的系统设备 确保了工艺目标的实现 3 新系统设备有效提高了煤泥清挖的效率和自动化程度 不仅解决了煤泥清挖问题 而 且能从煤泥中提取精煤 变废为宝 4 煤泥基本封闭处理 达到了巷道环境保护和文明生产要求 5 水仓清挖时间缩短 提高了煤矿涌水安全余度 6 解决了人工清挖的安全隐患 参考文献 参考文献 1 丁开旭