1、煤矿井下水仓淤煤清理新方法发布时间：2010-1-8摘要：结合焦煤集团某煤矿井下水仓的现场情况及洗煤工艺，设计了高效水仓清淤系 统，并进行了相关设备的选型，对系统综合性能和效益进行了分析。 关键词：煤矿水仓；泥浆泵；水仓清淤煤矿井下水仓是保证安全生产、防止矿井水灾的重要设施。随着矿井开采的延伸， 矿井涌水量逐渐增大，排水泵不能及时排往地面的涌水积存在井下水仓中。由于大量涌水携 带固体颗粒物进入水仓，使得井下水仓有效蓄水容积减小，必须定期对水仓内淤积的固体物 进行清理。煤矿安全规程第一百八十条规定，主要水仓必须有主仓和副仓，一个水仓清 理时，另一个水仓能正常使用，并始终保持原设计容积的34以上，
2、如此循环交替工作。 井下水仓工作条件恶劣，淤积物中含水量大，搅动后往往变成半流态或流态，用传统的铁锹 装矿车运出清仓方式劳动强度大，工作效率低，而且水仓断面有限，不可能安排许多人同时 作业，以致清仓周期长，影响安全生产。因此设计一套高效的矿井水仓清淤系统，对减轻 工人劳动强度，提高水仓清理速度和水仓抗击水灾能力，保障矿井安全生产具有重要的现实 意义。1 水仓清淤常用的几种方法及特点(1) 人工清挖。先把所要清挖的水仓中的水用泵排干，工人用铁锹或铁桶把煤泥直 接装上矿车，后运到地面。(2) 采用渣浆泵。用渣浆泵把煤泥和水直接排到采空区，不再回收。(3) 煤泥回收。建煤泥沉淀池、搅拌池，用泵抽入压
3、滤机，煤泥压滤回收。这种工艺回 收率高，但土建工程量大，设备投资大。(4) 采用螺杆泵。先抽排部分水，再用螺杆泵把较稠的煤泥抽排到井下煤仓，和干燥的 原煤掺杂。此方法易造成煤仓积水或煤泥积聚成大块，堵塞溜煤眼。(5) 气力输送清仓。先用真空泵将储泥罐抽真空，泥浆在大气压作用下沿吸管进入储泥 罐，充满后，再利用压缩空气把煤泥沿排泥管排出。这种方式工艺效果较好，但设备的可靠 性较差。(6) 采用软管壁外脉动泵。新型软管壁外脉动泵结构简单，维修方便，可实现无底阀排 水，但是软管泵易磨损，效率较低。2 水仓清淤的新方法焦煤集团某煤矿井下水仓位于-550m处，承担了全矿井地下水的排放，其地位非常 重要。
4、550m水仓由内仓和外仓组成，内仓总长L内=432.3 m,其中斜巷段(20下山)l斜=16.3 m,净宽W斜净=3m,净高h斜净=2.7 m，净断面积S斜净=7.1；主体段L主净=416m,净宽W主净=3. 9 m,净高h主净=2. 9m,净断面积S主净=9. 6m。现以此水仓为例， 进行方案分析和探讨。水仓经过24个月的工作，将会在主体段沉积h沉=1. 21. 5 m高的煤泥沉淀，煤 泥总体积V总=1主Xw主净Xh沉=2 433. 6 m。根据矿井正常涌水量1 000立方米/h 推算，矿井涌水的平均含泥量为1. 7%o（不包括由主泵经管道输送至地面的混水含泥，实 际情况往往会大于这个数值
5、由此可推断，水仓日沉积量在27. 1立方米/d以上。2. 1清淤系统工作原理及工艺流程这里借鉴了井上洗煤厂处理煤泥水的技术，将煤泥水由渣浆泵抽出，经过滤缓冲器运送 至压滤机中，在井下完成压滤脱水。将1. 5 t矿车牵引到水仓人口处（通常为20辆），压滤 出来的煤泥饼直接逐一装入矿车，由罐笼提升至地面。如煤泥浆浓度较大，可利用胶带机等 运输设备，将泥浆直接泵送至胶带机上，与胶带上的煤块混合，减弱其流动性，经胶带随原煤运输至地面。清淤系统流程如图1所示。圏1 清漩乘S6工苣滥程2. 2主要装备与技术参数按照图1所示清淤工艺流程，煤矿清淤系统所需设备主要有渣浆泵及其附件、缓冲搅拌 设备、煤泥清挖
6、专用泵、脱水设备、输送管路等，具体规格型号及其技术参数见右上角表1。3渣浆泵的吊装3. 1实施方案在巷道顶板增加一根纵向工字钢梁，作为泥浆泵沿巷道纵向移动的吊梁，采用双向电动 绞车实现对泥浆泵的牵引，将泥浆泵吊于巷道顶板的钢梁上，用吊链将潜水泥浆泵悬挂于沉 淀池内。结合大规模清理和短期局部清理的需要，考虑到目前的水仓没有沉淀池，泥浆必须 在有限的空间内进行沉淀和浓缩处理，必须对水仓的布局进行改动。根据涌水的情况1000 立方米/h）和煤泥沉淀形成的速度（40. 8立方米/d），在水仓人口处隔离一定的区域，形 成仓内沉淀池。初步考虑沉淀池的容积可容纳正常涌水情况下7 d的泥沙沉淀（285. 6立
7、方米），仓内 沉淀池根据水仓截面尺寸3.9 mX2. 9 m,在水仓人口侧主体段55 m处修建一挡水墙，高 度为1.7 m。挡水墙应设计为可活动和可拆卸的，便于清理水仓深部沉淀时人员和设备的进 出。沉淀池总容积为3.9 mX1.7 mX55. 0 m=364. 65 m （确保容积余量在20%以上）， 将这55. 0 m的沉淀池定为潜水泥浆泵的日常工作区域，水泵将通过一定的吊装和行走机构 在沉淀池内来回移动，以加大对泥浆的处理范围（配有搅拌头的泥浆泵，在工作时可形成直 径0. 81. 0 m的工作范围）。最I餌餓土養嶽茨枕雅魅主臺輩曲曲朮卿JS通胃/卅r屮B(7砂也址詁孚山TUa 1ISOih
8、id伯口3-5艸H尺苛2 M IF皿爪h *2川0 - WUVL用谭叶于7. J屯肩书fit理刑峠niS L JjR 册mg150JUJJHlrlvjnuISOJ-JjUtil班井/旺14n. q -fl地丿血kv H点MOk!牌叶例ISK/nun100 00阳。MIE谢5打-SWD总廉駅力担临MP亠IQ2frwft-r/ihnL4flfWicTlft3. 2实施步骤采用一定浮体将泥浆泵的电缆和软管漂浮起来，避免损坏电缆。设备安装调试正 常后，在水仓人口处用内装黄泥的编织袋将水沟人口堵死，将水截人外水仓。同时关闭吸水 井的连通阀门，使水仓与其他仓隔离开来。打开主排水泵，将水仓内的水位降至最低。
9、将泥浆泵放置在水仓人口一侧，泵开始工作后自动下沉，将泵下部l平方米的面积清理 干净。同时泥浆在泵送过程中形成滑移面一一一定角度的锥面。泵最大径向尺寸为550 mm， 泵周围自然形成移动空间。这时采用电动绞车拉动泥浆泵，搅拌头将泵底部的沉淀搅动起来 并抽走。而上部沉淀不断滑移到底部，形成沿锥面在长度方向不断推移的工作面，工作面的 有效宽度1. 01.4 m。 清理工作完成后，移开进水沟堵塞物，打开吸水井连通阀门， 使矿井水进入水仓。同时，泥浆泵从水仓深部向出口处移动，泵送进入水仓的矿井水，冲洗 泵过流部件和管路，避免堵塞。泵出的矿井水沿排水沟回流进水仓，达到水仓入口时，水仓 清理也已完成。4清淤
10、系统的综合性能和效益分析(1)经济效益分析。沉淀池在淤满的情况下，容积为365立方米。在理想状态下，根据泥浆泵的设计性能，当泵送煤泥浓度为55%，输送100 m距离时，其流量达到67. 6 立方米/h,整个清理过程将持续5个多小时。考虑到矿车调度和准备工程，整个清理工作 将在16h(2个工作班)内完成根据现有清仓记录，4个月进行1次水仓清理，三班工作，持 续1个月，计720 h,泥浆泵每周清理一次，每次按16 h计算，4个月工时约279 h,较之 原有工艺节省441个工时，而且大大降低了清仓的劳动强度。若全年对水仓进行3次清理， 将节省1323个工时费用，提高了清仓工作效率，每年可以节省人工开支22.9万元；由于 减轻了单水仓排水压力，利用低谷时段排水可节省电费20万元。仅此2项，每年可节省开 支42.9万元。(2)安全及社会效益。由于大大缩短水仓清理时间，降低了水仓运行的风险，确保了矿 井主排水的安全。社会效益显著：避免了对井下运输大巷的环境污染，利于井下安全运 输；避免了井上处理煤泥水对环境的污染。
