煤矿井下大倾角带式输送机煤泥水处理系统

满咏梅，满户群

(1. 中国煤炭科工集团 上海有限公司， 上海 200030；2. 西安航天动力机械有限公司， 陕西 西安 710025)

0 引言

原煤运输系统巷道起伏大，拐弯多，走向长，地质条件复杂。一般采用刮板输送机和多部带式输送机接力运输方式，占用设备多，故障率高,巷道工程量大，而采用大倾角带式输送机可优化矿井原煤运输环节，减少巷道工程，优化生产系统，经济效益和社会效益十分显著。因此，大倾角上运带式输送机在煤矿井下倾角在25°以上的原煤运输巷道中具有广泛的应用。大倾角输送机是可以大角度甚至垂直输送，具有输送量大、占地面积小、维护简单等优点。然而输送带倾角越大，物料的稳定性越差，越容易引起物料的下滑和滚落。滚落的煤块，与巷道中泥、水混合在一起，形成淤积的煤泥水混合物。越来越多的堆积在机尾处。这对巷道造成严重污染，不仅不利于安全生产，还给运输安全带来严重隐患，将会严重影响到矿井的安全生产。如何及时有效地清理煤泥水混合物，成为大倾角带式输送机安全生产的关键技术。

1 清理落料混合物的现状分析

目前，对于煤、泥、水混合物的处理主要有以下3种方式。

1) 人工清理。人工将煤泥装入矿车，用人工推车，或者用小电绞运输。人工清理法优点是清理效果好，方法简单，缺点是职工劳动强度大，工效低。

2) 机械化清理。机械化清理是利用专门的机械将煤泥扒装入矿车，矿车装满后运走。机械化清理的优点是降低了职工的劳动强度，缺点是体积庞大，受巷道曲率半径的影响很大。

3) 压滤清理。首先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27%，成固体状。固状煤泥便于运输，解决运输过程中巷道污染问题，分离的精煤和煤泥饼可以再利用，通过煤泥处理变废为宝。

比较以上3种清理方式，压滤清理还算比较理想的煤泥水处理方式，滤饼含水率低。但对于煤矿井下大倾角带式输送机的煤泥水处理，纯压滤清理没有办法实现井下全程自动化处理，更难以将处理后的精煤送入大倾角原煤运输系统中，并且不能够远程操作。无法实现井下大倾角带式输送机连续、环保、高效地处理煤泥水混合物。为了能够实现井下全程自动化煤泥水处理，在我们中煤科工上海院的研发团队不断尝试研发下，终于设计了一种新型煤泥水处理系统，并应用在大屯徐庄煤矿28°大倾角带式输送机原煤运输系统中。本人有幸为本带式输送机的设计负责人，对整个项目做了研发、设计、图纸绘制以及后期现场安装调试的指导。目前，该输送机运行良好，机尾煤泥水的清理达到了预期的效果，受到用户的一致好评。

2 新型煤泥水处理系统

大屯徐庄煤矿Ⅱ下采区属于深部开采，倾角大、矿压大、断层多、含水量大；水分7%～9%以上，短时超过15%，运行环境条件恶劣。其原煤运输系统为大倾角上运带式输送机，输送倾角达到28°，由于物料中含水量大，矿方要求必须进行滑落水煤清理提升滤水措施和煤泥水处理专项设计。在此要求下，中煤科工上海院经过对巷道地形、运输物料成份、带式输送机运输系统、压滤技术等的综合分析，研发了新型煤泥水处理系统，主要设备包括:斗式提升机、隔膜泵、渣浆泵、压滤机、转载带式输送机等，各设备之间互相配合，实现煤泥水的初步筛分、固液分离、装运等自动处理功能，处理后的物料送入大倾角带式输送机。

2.1 新型煤泥水处理系统工艺流程

新型煤泥水处理系统的工艺流程如图1所示。

图1 新型煤泥水处理系统工艺流程图

2.2 新型煤泥水处理系统工作原理

在大倾角带式输送机运行过程中，各给料点洒落的煤在水的冲刷下进入设于机尾平坡段的蓄水煤泥池中(7～8 m2左右)。专门设计的斗式提升机，骑跨在大倾角带式输送机的尾部上方，用于清理上运输送机运行过程中抛撒和掉落的沉积滑料水煤。提斗方便沥水并使煤水分离，实现自动化清理代替人工清理。图2为斗式提升机与大倾角上运输送机装配示意图，斗式提升机骑跨在28°大倾角带式输送机的机尾之上。

1-煤泥水处理池； 2-斗提机； 3-张紧滚筒； 4-托辊小车； 5-上胶带； 6-下胶带。

斗式提升机的尾部埋入水煤泥池中，将含有大块的水煤泥带出进行初步分离，颗粒度大于>5 mm的煤块直接送至带式输送机，即通过斗提机卸料在大倾角带式输送机中，进入带式输送机的运输环节，而小于5 mm的物料重新流入水煤泥池中，隔膜泵将蓄水煤泥池中颗粒度小于23 mm的水煤泥抽出来，再经过渣浆泵筛分搅拌后送至压滤机进行固液分离，分离处的固体(原煤)再通过B650(带宽为650 mm)转载带式输送机(其搭接配合如图3所示)送至斗式提升机，经斗式提升机送至大倾角带式输送机尾部给料点，全程采用自动控制，无需人力。

1-28°大倾角带式输送机； 2-斗式提升机； 3-煤泥水池； 4-B650转载带式输送机； 5-压滤机。

2.3 新型煤泥水处理系统的优点

此新型煤泥水处理系统是一个完整的自动闭环系统，具有自动和手动控制方式，其PLC系统能够实现压滤机启停、隔膜泵启停、渣浆泵启停、斗提机启停、转载带式输送机卸料翻板启停；并能够实现转载带式输送机翻板的开启频率与斗提机的链速一致，保证物料落入斗提机的料斗中。全程自动控制，无需人力，可根据需要随时启停，所有控制系统与地面控制室联网，可以在地面远程操作、远程监控、远程诊断故障以及处理故障，真正实现了机尾煤泥水处理的自动化。是目前在煤矿运输系统中，最为优异的井下自动化煤泥水处理系统。与旧式的人工清理、机械清理或者纯压滤清理比较，新型煤泥水处理系统优势明显，地面可控、全自动化、高效环保，对于煤矿井下煤泥水处理是颠覆性的技术创新。

2.4 新型煤泥水处理系统主要部件性能、规格

压滤机选用X10AZ20/800-UB型压滤机，过滤面积20 m2，滤板800×800 mm，过滤工作压力0.6～0.8 MPa，出液方式为暗流，采用液压压紧、自动保压，电动机、液压站及控制箱等均采用防爆产品，压滤机底部设门形架，便于B650转载带式输送机的布置。压滤机具有自动压紧，自动保压，自动拉板；压滤机设检修平台和爬梯，平台和爬梯踏步板设采用防滑花纹板，爬梯内侧净宽度不低于700 mm。各设备之间均采用螺栓连接。

渣浆泵选用型号50LZ-365JM5，扬程50 m，流量30 m3/h，最小过流断面23 mm。大倾角上运输送机中为了保证压滤脱水系统的正常运行，必须将来料煤泥水中的大颗粒去除，渣浆泵的筛分搅拌系统可实现煤泥水的筛分和搅拌，可确保大颗粒杂质(>1 mm)不进入压滤机，从而避免了对压滤机造成损坏。

对于压滤机和渣浆泵的选型，根据大倾角带式输送机的倾角、运量、带宽、带速、输送的原煤粒度以及含水量，在规定的时间内，渣浆泵和压滤机必须满足能够及时清理煤泥水池并送入转载输送机。

B650转载带式输送机设在压滤机下方，带宽650 mm，长度和提升高度满足现场使用要求，机头设储料仓(约0.3 m2)，仓下设电动翻板，翻板的开启频率应与斗提机的链速一致，保证物料落入料斗中。机尾受料段设导料斗，保证不撒料。

斗式提升机选用POJWT3249G(B1200)，机长25 m，角度28°，链速0.27 m/s，输送量25.8 t/h，料斗间距800 mm。斗式提升机选型的角度必须与大倾角带式输送机的角度一致。

3 结论

本文通过对煤矿井下煤泥水处理方式的比较，设计了一种新型煤泥水处理系统，主要设备包括:斗式提升机、隔膜泵、渣浆泵、压滤机、转载带式输送机等，能够很好地实现水煤泥的初步筛分、固液分离、装运等自动处理功能，处理后的物料送入大倾角带式输送机，全程采用自动控制，无需人力，并能够远程控制，是目前煤矿井下最为优异的自动化煤泥水处理系统。