马 斌

（兖州煤业股份有限公司济宁三号煤矿，山东 邹城 272169）

新型水煤分离系统的研究与应用

马 斌

（兖州煤业股份有限公司济宁三号煤矿，山东 邹城 272169）

结合济宁三号煤矿53下09综放工作面涌水状况，针对实际生产过程中出现的水煤运输过程中出现的问题，设计安装了一种用于煤矿井下皮带煤流的新型水煤分离系统。文章提出了利用水的流动性自然实现煤水分离，阐述了煤水分离的关键原理，并介绍了该水煤分离系统的结构、工作原理、流程。经分析和应用表明，该系统可对井下皮带运输煤流中的水煤进行实时分离，能有效地降低皮带上水煤的浓度，提高煤流运输效率，极大的降低水煤中水的比重。

水煤分离系统；煤矿井下；皮带运输

0 概述

在矿井五大自然灾害中，水灾是威胁矿井安全生产的重大灾害之一。煤矿井下，涌水在流动过程中会裹挟着大量煤炭，形成含煤量达10%～20%的水煤，以往，这些水煤大多是不经过处理就直接排入井底水仓，在水仓中经过长时间淤积，水仓的断面就会减小，蓄水能力就会降低。随着淤煤的增多，部分淤煤就会被水流带入主水泵吸水口，严重影响水泵的排水能力。为此，煤矿井底水仓以往都必须采取定期清理淤煤，尤其是对于俯斜开采的矿井，因水煤浓度高，水仓很快就会被淤煤填满，清挖水仓的工作周期很短，势必会增加矿工的劳动强度，而且严重影响煤矿的抗水灾能力。另外在实际生产过程中大量的水煤混合物对运输系统也造成极大的破坏，例如在大倾角皮带运输上山变坡点出极易出现回煤现象，导致皮带机中间部分被掩埋造成皮带停机影响正常生产。因此，在水煤混合物流入井底水仓之前，尤其是在皮带运输系统中将水煤中的煤和水及时分离开对其进行水煤分离是很有必要的，既能保障矿井生产系统正常运转，也能一定程度上延长水仓的清挖周期，提高矿井抗击水灾害的能力，保障矿井安全生产。

1 现场情况

53下09工作面自生产以来，采空区一直存在涌水现象，最大涌水量为260m/h，正常涌水量140～200m/h，。采空区产生的大量涌水通过后部运输机进入煤流系统中，加之5309皮带机运输距离长、煤量大、变坡多、坡度陡（最陡处倾角16度，长250m）等因素，皮带机运输出水煤在皮带变坡点处出现水煤沿皮带边缘冲刷而下现象，混带部分煤粉给皮带沿线卫生清理和排水带来很大困难。同时给五采边界皮带机、五采中间皮带机、西部皮带机等外围大皮带的运输带来很大类似困难，西部皮带机曾多次出现停机处理回煤现象，加之水煤容重增大，主井提升受到影响，严重制约着矿井的高效快速发展。

2 系统设计

为解决煤流中水煤对矿井运输系统的影响，突破矿井高效发展的瓶颈，我们通过现场研究，针对煤流中水煤存在特点，创新思路，设计了一套水煤分离系统，此系统安装于5309胶顺与第一联络巷的交叉处30m的范围内，主要是将上皮带正常槽型托辊改造成直托辊，在上下托辊之间沿皮带框架铺设一层档煤木板。当上皮带的水煤运输至此处时，皮带随槽型托辊向直托辊的转化逐渐展开成水平，水煤中煤泥水跟随皮带的展开流撒至木板上，流至水沟内，而煤矸由于流动性较差继续沿皮带运输，顺利实现水煤初步分离。如图1

图1

流下来的的含水量极高水煤进入水沟后，通过斗提机和沉淀池实现了水煤的二次分离。具体实现分为四大步：

（1）水煤分离：自一联四岔口向南30米将槽型上托辊改为平托辊，目的是将水煤中的水散流至木板上并泄流至皮带两侧的水沟内。

（2）水煤集中：自一联与5309胶顺四岔口向南30米皮带两侧施工两道带斜坡的水沟，水沟尺寸300mm×300mm，便于使水煤流至沉淀池处。

（3）煤粉处理：在一联巷与5309胶顺四岔口处皮带两侧施工两个沉淀池与水沟相连，在每个沉淀池内各安装一部斗提机，用于将沉淀池的积煤提至皮带上。

（4）沉淀池清水处理：在一联巷北帮施工一水沟与沉淀池相连，使沉淀池内上清液、滤液经泄水巷进入采区水仓。

3 系统特点

（1）水煤分离系统设计科学。充分研究水煤的组成和每一部分的流动特点，通过大量流体分析、计算、论证和现场试验设计而成。

（2）设计时重点考虑安全性。在水煤分离系统10m外安装人行过桥便于人员安全通过皮带机；皮带两侧挖设斜坡式排水沟，一方面便于煤泥水的流动，另一方面为人员远离皮带机打好基础，预防水煤分离时大块矸石滚落伤人；在上下皮带之间安设木板可有效防止煤泥水撒入皮带，5m外安设两道清扫器可减少底皮带的回煤，杜绝回煤严重淤埋转载机头事故。

（3）水煤分离系统工程量小，操作维护方便，结构简单，投资少，设备还可循环使用。

4 系统效益

水煤分离系统使用后取得了明显的经济效益、社会效益、环境效益。根据统计结果，投入前5309皮带机及外围皮带机每天因水煤影响生产63分钟，投入使用后，5309皮带机均未出现影响生产现象。按照每天可以多出煤285.8×0.75×7.33×1.36×0.875×5×63÷24÷60=409t，每月可以多生产原煤409×29=11860t，其经济效益相当可观。投入使用后皮带沿线洒水、撒煤明显减少，皮带巷形象明显提高。同时为济三煤矿其他工作面解决类似问题提供可靠的依据和思路。

5 结论

该水煤分离系统是利用水、煤矸的流动性不同，采取自然分流的的措施进行分流，从而减轻煤泥威胁皮带运输系统，确保矿井安全生产。通过运行及实际测定来看，煤水分离效果显著，达到了预期指标，保证了高产高效矿井安全生产需要，该项技术因投入少方便安撤，具有良好的适应性，有广泛的推广价值。但在推广应用该项技术时，要根据皮带运输系统的实际情况，选择何时的安设地点，以适应现场实际需要。

［1］于洋.新型水煤分离系统的分析与应用［J].煤矿机电.2011年.第2期.

［2］关书方.综采工作面水害分析及防治水实践［J].中州煤炭.2012年.第12期.

［3］王建州等.WL-I型煤矿井下水煤分离系统的改进设计［J].煤矿机械.2012年.第33卷第01期.

［4］邵晨钟，吕华浦.济三煤矿矿井水资源化工程的实践与研究［J].山东煤炭科技.2012年.第3期.

Research and App lication of New Coal Water Separation System

M a Bin
（ Jin ing No．3 Coal mine，Yanzhou Coal Industry Co．，Ltd．，Jining 272169，China）

Combined with the Jining No.three coal mine5309 fully mechanized caving face water inrush condition，The coal water transport process in the practical production process in question，Design and installation of a new water coal used in coal mine underground belt f ow separation system.This paper presents the liquidity using natural water coal water separation，the key principle of coal water separation，and introduces the coal water separation structure，working principle，system f ow.Analysis and application results show，This system can be used for underground belt transport coal f ow in the coal water realtime separation real-time separation，can effectively reduce the concentration of water coal belt，improve coal f ow transport eff ciency，greatly reduce the proportion of coal water.

coal water separation system； coal mine；belt transport

马斌（1985—），男，2008年毕业于山东科技大学电气工程及其自动化专业，助理工程师。