煤水分离系统在原煤生产运输过程中的应用实践

张 兆

（陕西小保当矿业有限公司，陕西榆林 719302）

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随着开采技术的不断创新，在运输系统中增加煤水分离系统，在全流程配合运行的情况下，有效地提升了原煤煤质，该阶梯式三级脱水工艺实现了一个系统几种用途互用，节约了空间、物力，最终对原煤进行脱水和涌水治理以及煤泥水处理系统工艺形成一个闭路良性循环。此阶梯式三级脱水工艺系统与运输系统动态结合，在带速3.7 ～5.6m/s 的主运输系统实现一边运输一边脱水，处理量可达6000t/h，实现运输和脱水工作同时进行，是对原煤进行脱水的一个技改工艺。实现了煤水分离系统与主运输系统的有效融合，既提升了煤质，又从根本上解决安全隐患频发等问题，有效地保障了运输系统的安全性和可靠性，对大型千万吨矿井有借鉴价值，水煤治理后形成一个绿色环保的输煤系统，采掘、输送、储存环环相扣又互不影响，各自独立又自成系统，做到了提质增效。

该阶梯式三级脱水工艺系统自成体系，能根据实际生产情况快捷地加入或甩离主煤流生产系统，对井口工况条件变化适应性强；整个系统各项技术指标先进，自动化程度高，降低了工人的劳动强度；形成了系统的原煤脱水系统工艺及技术装备，对矿井治理水煤具有借鉴意义，起到了示范工程的作用。

1 煤水分离技术发展现状[1-5]

由于工作面大量涌水，使得运出的煤炭含有大量的明水，称之为“水煤”。水煤不仅造成煤水横流、工作环境恶化，而且容易造成溃仓，大大增加了工人的劳动强度，极大影响了煤矿的安全生产，对智能化煤矿建设提出了严峻挑战。煤水分离系统通过煤矿井下大型原煤的脱水、脱泥作业，不仅解决了矿井原煤因水分过大、运输难等问题，而且保障了整个运输系统的安全性和可靠性，有效提高了原煤煤质。

山东某煤矿最大涌水量533m3/h，水源主要来自煤层顶板砂岩含水层和侏罗系砂砾岩含水层，对煤矿安全生产造成了严重影响。借鉴湿法选煤厂成熟的产品脱水工艺，提出筛分+沉淀+回收的联合脱水工艺，水煤振动脱水筛上层物料的全水分别是5.6%和4.4%，下层物料的全水分别是9.8%和9.2%，上下层能够达到一定水煤脱水能力，满足煤矿带式运输和仓储的要求。

内蒙古矿区的部分煤矿和榆横北部矿区的部分煤矿、陕西部分煤矿等煤矿区矿井涌水量大，在充分调研当前国内生产矿井水煤治理技术的基础上，设计了煤流先经主运皮带抛落到筛分破碎机的滚盘筛，筛上物经破碎后与滚盘筛筛下物进入大型滤水系统。滤水系统筛上物进入煤仓，筛下物掉落至下层重型脱水给料筛，筛上物直接进入煤仓，筛下物经筛下溜槽收集后进入浓缩沉淀池。

河南某科学技术研究所发现穿层钻孔施工过程中大量的煤水混合物从钻孔中涌出，煤水分离不彻底，增加了水仓泥浆泵的负荷，缩短了设备的使用寿命。因此，形成了煤水混合物进入螺旋输送机的模式，通过螺旋输送机和条缝筛的有效布置，达到煤水的分离输送。

某高校针对煤粒度范围、水煤含水量及溢流水中煤的含量与粒度不影响煤泥水在巷道水沟中流动的情况，设计了煤水先进入双层筛，筛上物（+0.5mm）分离出来，筛下物进入煤泥水沉淀池，沉淀溢流清水进入主水仓，沉淀煤泥进入脱水设备进行脱水，脱水后的煤泥饼与上层振动筛筛上物通过带式输送机运至地面。

2 方案设计

基于煤矿的实际生产情况，新设计煤水分离系统思路：把原煤根据粒度在带速3.7 ～5.6m/s 的主运皮带输煤系统上进行阶梯式三级脱水。一级脱水系统主要针对原煤中的块煤进行脱水，脱水后原煤中块煤里的明水基本脱去，脱水后的块煤进入原运输皮带拉走。粗粒级煤泥的原煤再进入二级脱水系统脱水，二级脱水后粗粒度原煤进入原运输皮带拉走。细粒级的煤泥继续进行三级脱水系统，三级脱水后细粒级的原煤依旧顺着原皮带运输。0.18mm以上的原煤经过三级连续性脱水后都进入运输系统，基本看不到明水；0.18mm 以下的原煤进入水仓统一回收或进入沉降池处理。该阶梯式三级脱水工艺系统利用一个系统的多种用途，形成了一个闭路良性循环系统，节约了空间、物力，并对所有原煤进行有效脱水，系统工艺流程如图1 所示。

图1 系统工艺流程图

3 应用效果

煤水分离系统投入使用以来，系统处理量6000t/h，系统运行稳定、可靠，实现了煤水分离系统与主运输系统有效融合，取得了如下效果[6-7]，如图2、图3 所示。

（1）原煤水分由16%降至4%，煤质含水量平均降低了12%，原煤发热量提升约100 ～200Kcal/kg，既提升了煤质，又从根本上解决了水煤抛洒巷道、堆积造成主斜井皮带磨损等问题，有效保证了运输系统的安全性和可靠性。

（2）系统有智能切换装置，原煤水分不高时或平常没水时可不开启系统。即使系统出现大的故障也不会影响矿井的正常运输，有效规避了故障风险。

（2）经多次主斜井运输系统巡检，均未出现巷道煤块堆积的情况，不再需要安排工人专职或加班清理沿线堆煤，原有专职清煤人员重新安排工作岗位。

（3）系统安装前，由于水煤量大，主斜井机尾改向滚筒长期开胶，需要不断修补。系统安装后，机尾改向滚筒未发生长期开胶的情况；系统安装前主斜井沿线皮带堆煤严重，造成沿线托辊更换频繁，平均每天需更换30 根以上，系统安装后平均每天仅需更换10 根以下，大大延长了设备的使用寿命。

（4）实现了煤水分离装置与智能化主煤流运输系统的深度融合，推进了主煤流运输系统的智能化建设，整个系统各项技术指标先进，自动化程度高，降低了工人的劳动强度，减少了人员成本的投入。

（5）水煤治理后，杜绝了水煤引起的各种生产事故，改善了作业环境，降低了职工的劳动强度，打造了一个绿色环保的输煤系统，采掘、输送、储存环环相扣又互不影响，各自独立又自成系统，所有煤泥均回收到煤流系统，既能最大限度地回收煤炭资源，又避免了煤泥对下游工序的影响，做到了系统的最优化利用。矿井每年直接增加经济效益2.5 亿元，实现了系统的提质增效，有利于煤矿安全、平稳、绿色发展。

（6）系统自成体系，能根据现场的实际生产情况方便快捷地加入或甩离主煤流生产系统，对井口工况条件变化适应性强，较好地满足煤矿生产的实际需求，有利于煤矿灵活安排生产。