水力采煤区闭路循环的技术创新

水力采煤区闭路循环的技术创新

1“两水”系统明确,存在瓶颈、不足、运行成本等问题六安河是一家国有公司，拥有51%的财务业务（集团），49%的卓正集团。原设计为综采放顶煤开采,设计能力21万t/a。由于煤层赋存极不稳定,褶曲、断层、火成岩侵入都很发育,煤层厚度在0～6.5m之间,倾角在33～55°之间变化,难以使用综采。在吉林省煤管局和通化矿业(集团)公司的大力支持下,根据专家论证结论意见,六道江井按常规型水力采煤(下称“水采”)进行了设计。但是在设计过程中发现存在如下问题:①系统装机容量大,耗电高。主要表现在高压水力落煤和煤水提升两大生产环节。选用的污水高压供水设备为两泵串联,供水压力在13MPa,装机容量在1600kW;煤水提升设备两段接力提升,总装机容量1600kW,两项合计运行负荷3200kW;加上系统为井上、下大循环用水,吨煤电耗约60kW·h。因此,该井供电增容和设备运转费用的问题就显得尤为突出。②地面工业广场小。六道江井由于是小井改造,井口和现有工业广场位于山坡上,坡下是卓正集团选煤厂,没有建煤水车间的地方。③初期投资大,工期长。由于高压泵、煤水泵和配套电机价格较高,再加上井上、井下高压管路、煤水管路及静压管路的铺设,一套系统需投资约2000～2500万元,工期需1年以上。为解决上述常规型水采存在的问题,加大水采新工艺新技术的开发力度,通化矿业(集团)与煤炭科工集团合作,结合六道江井现有开拓系统和生产条件,共同开展了取消煤水提升和地面煤泥脱水,实现采区煤泥脱水闭路循环的水采工艺的研发工作。2水采浚场-50-6510型井田建设六道江井开拓方式为阶段片盘斜井开拓,通风方式为中央并列抽出式,主井入风,副井回风。提升方式为1t矿车串车提升,主井提煤,副井提矸、运料、升降人员。一水平排水硐室设在-50m标高,水仓容积1600m3,水泵型号为D280-65×10型3台。由于该井田开拓均已形成,-50水平大巷也基本到位,设计只对-50水平首采区位置和硐室布置进一步优化。根据五煤层底板等高线图及有关资料分析,水采硐室布置在-50水平井底车场附近。该硐室主要由筛机分级硐室、煤水浓缩仓、一级、二级斜管仓、粗煤泥振动脱水硐室、细煤泥压滤脱水硐室、底流泵房、煤仓及配电室等组成,新增矿建工程量3000m3。该工程仅用了80d就完成了施工、安装、调试工作。于2009年4月25日开枪,一次试生产成功,在国内率先实现了煤泥在采区内脱水回收、煤水在采区内净化后全部闭路循环复用新工艺,彻底取消煤水提升系统和地面脱水系统。3级斜管仓和浓缩仓煤泥回收系统工作面煤浆先进入刮板筛机捞坑,经溢流分级后,筛上品(>1mm)经脱水后进入煤仓;筛下品(<1mm)进入浓缩仓,浓缩仓的溢流加药后进入一级斜管仓进行絮凝沉淀,一级斜管仓的溢流再经过加药反应后进入二级斜管仓进行水质净化,净化后的水流入水仓,再由高压泵供给工作面进行水力落煤,实现采区闭路循环复用。浓缩仓>0.3mm的粗煤泥浓缩后通过渣浆泵排送到弧形振动筛+高频振动筛进行脱水回收;一、二级斜管仓的底流细煤泥通过压滤机进行脱水回收。脱水后的粗、细煤泥产品进入煤仓装车旱运。粗、细煤泥脱水后的滤液再流回到浓缩仓进行浓缩。详见图1。4科技创新4.1煤的kdp浓度和样品率,其煤的实际样品比煤一般要分3.根据实测六道江井水采原煤筛分资料,>1mm的刮板捞坑筛上品煤量约占70%,<1mm的筛下品煤量约占30%。根据煤的水份化验结果,原煤综合平均水份16.8%,其中刮板筛上品煤的(>1mm)水份为14.5%;高频振动筛回收粗煤泥的水份为21.5%;压滤机回收细煤泥的水份为23%。4.2矿井涌水利用水采硐室采用集中与采区相结合的布置方式,使水采煤水在采区全部进行净化处理,处理后的水质供高压泵循环复用,实现采区闭路,利用矿井涌水作为系统补水。4.3高转速水泵由于采用了高效净化设施,水中的悬浮物含量小于100mg/l,可以采用高转速(3000r/min)高效供水泵,效率高达75%,提高近20%,装机负荷仅为1000kW,节能效果显著。5经济效果5.1系统运行效率六道江井采用常规水采系统运行负荷为3200kW,技术创新后运行负荷1350kW,运行负荷减少57.8%,每天系统按运行12h,每年按工作330d计算,年节电732.6万kW·h,电费按0.6元/kW·h计算,年节省电费439.56万元,合吨煤降低成本20.93元/t。5.2节省修复成本增加修理费、节省修理费改造前高压泵为串联运行,高压系统比改造后多运转高压泵1台,每台泵价格为18万元,年修理费按设备价格的80%计算,年可节省修理费14.4万元。修理费的消费改造前有2台煤水泵在运行,每台煤水泵价格15万元,大修期为1500h,每年需要大修4台,年修理费按设备价格的80%计算,年可节省修理费48.0万元。改造后,年节省修理费62.4万元。合吨煤节省修理费3.0元/t。5.3减少运行人员工资支出由于取消了煤水井上下缓冲、储存、转排等生产环节,减少了工作岗位。根据岗位人数统计,减少运行人员15人,按六道江井井下每人每年平均工资3.2万元计算,年可减少工资支出48万元,平均吨煤成本降低2.3元/t。综上所述,技术创新后,仅2010年减少支出516.96万元,吨煤降低成本24.6元。6