水采采区煤水净化技术的研究与实施

用水力钻打通风孔的工艺是大多数水采矿井的急需，采用该工艺后，可有效地改善水采工作面的通风条件，降低采后巷道掘进率，减少抗木消耗，提高水采工作面生产能力，对水采技术的发展有一定的积极作甩（2）本文所提到的一些问题及其解决方-785m三个生产水平，水采主要集中在-620m水平以上，-375m水平己开拓到微山湖下的I5采区，-620m水平己开拓到4采区，-785m水平己开拓到I3采区矿井主要开采七层煤和八层煤，七层煤平均厚度5m，八层煤平均厚度3m，七八煤层间距约10m，煤层平均倾角约25=自水采投产以来，孔庄矿一直采用全水力提升系统和大循环供水系统随着矿井开采深度的加大及提升运输距离的加长，水采用水的循环圈也越来越大，吨煤电耗也随着越来越高，造成水采吨煤成本过高，使水采的案，尚需通过现场试验不断完善、改进提高才能最终达到目标第一：宋光武，男，1965年出生，1985年毕业于焦作矿业学院，高级工程师，获部级二三等奖各一项，在有关杂志上发表论文十多篇u水采采区煤水净化技术的研究与实施经济效益不能突出体现，特别是在地质条件复杂，供水系统较长及水采产量较低的区域尤其明显1.2I4西水采区简况I4西水采区位于I3旱采区（回采结束）和I4东旱采区（现正在开采八层煤）之间，距井口约4500m，距，煤水泵房约3500m浅部标高（总回风巷水平）为-180m，深部标高为-375m（水平大巷），走向长约500m，倾斜长约1200m，面积约0.6km2该采区地质储量约350万t，可采煤量约150万t，设计生产能力30万t/a，服务年限约5年主采煤层的七煤层和八煤层，煤层结构简单，全区稳定可采七煤层平均厚度为4.92m，直接顶为泥岩、砂质泥岩，局部为砂岩，节理裂隙发育，易破碎冒落；底板为泥岩、砂质泥岩及砂泥岩互层。八煤层平均厚度298m，顶板为泥岩、砂质泥岩、细砂岩，层节理发育，易破碎冒落；底板岩性为泥岩、砂质泥岩。地质构造复杂，有7条大断层，断层多为NE走向，落差在10~115m之间，倾角60*~75.另有一逆断层，落差在21~48m，一条正断层，落差14m采区预计正常涌水量为70m3/h，由于靠近煤层露头，且受构造和四灰水影响较大，实际涌水量将有所力口。1.3矿井全水力提升及大循环供排水系统1.3.1全水力提升系统现孔庄矿井下共设有四处全水提煤水硐室，即-375m水平井底车场设立的中央煤水筛分转排硐室-620m水平的i采区煤水硐室和3采区煤水硐室以及-785m的I2采区煤水硐室采区煤水硐室按-50mm粒度排送，+50mm的块煤破碎成-50mm中央煤水硐室按的煤由主井箕斗提升。1.3.2大循环供水系统孔庄矿自水采投产以来一直采用大循环供水系统，即由地面水源经高压泵向采区输送，供水采面回采使用；掘进用水取自-375井底车场水仓，由掘进泵输送到工作面，供掘进甩（1）高压供水系统目前矿井高压供水主要利用地面南风井泵房和-375井底车场泵房向采区供水南风井泵房水源取自地面洗煤厂的循环水，地面洗煤厂附近及南风井场地分别设置一个1000m3的水池，供高压泵用水两个水池用Y237K8管路相联，用ISOH-9A泵排送-375泵房水源取自井底车场水仓，用200D-65K7水泵排送，管路用Y3258两组，一组工作，一组备用检修，并予留一组两台的位置。12加压泵和两台D300~80（12初级泵，并设置四台200d65（1）采用全水力输送提升，水采面一旦生产，煤水泵始终处于开机状态，且煤水泵功率大（1250kWK2），电耗高，设备磨损严重，维护量较大4西水采区由于地质条件复杂，产量难以提高，采区设计年产量30万t，低产量采用全水提大循环供水系统，水采成本大幅度上升。（3）水采区用水量较大，工作面出来的水量也相对较多，虽然一部分水随煤水由煤水泵提升到地面，但仍有约1/3的水需经排水泵排走，同时矿井的正常涌水也必须由排水泵排走，排水费用大大力口。总之，全水力提升及大循环供水技术，系统复杂，线路长，环节多，占用辅助人员多，设备磨损严重，管路压力损失大，事故影响率较高，吨煤成本较高，因此具有很大的局限十性2.2煤水浓缩净化复用技术的优越性（1）采用小粒度分级技术，分级后的块煤走旱运旱提系统，煤泥走水运水提系统因此吨煤电耗相对较低，煤水管路损耗减少，管路一次投入，不需更换，而且煤浆泵等设备价格相对较低，设备投入相对较少，且煤水设备磨损小，维护量低，维修成本大大降低（2）分级系统煤浆泵功率较小（132kW），电耗较低。由于是从-420m水平向-620m水平输送煤浆水，其间约200m的自然压力差，可以充分利用虹吸原理，实现煤泥水的自溜输送，因而大大减少煤浆泵的运行时间，从而降低电耗，延长煤浆泵的使用寿命。中约有200m3经斜管沉淀处理后进入水仓，供采面使用，这样为煤浆泵分流了一部分水，降低了煤浆泵的排煤水量，从而减少了排煤水费用。14西采区涌水量为70m3/h，I5采区涌水量为80m3/h采用小循环系统后，将两个采区的矿井水截流到采区水仓，供采区使用，从而大大减少了矿井排水费用。（5）采区小循环系统的投入使用，可以充分利用采区内部水及矿井水作为采区用水水源，减少地面静压水补给，缩小采区用水的循环圈，降低从采区泵房到地面之间供水系统的费用，因而大大降低水采区供水成本（6）由于小循环供水系统线路短，系统相对简单，管路压力损失小，供水环节少，设备同时运行的数量少，系统可靠，事故影响率大为降低。从以上分析可知，小循环供水系统比大循环供水系统无论是在技术上，还是在经济上都具有很大的优越性。2.3煤水浓缩净化复用技术矿井水被截流到水仓直接供采面使用，但工作面下来的煤水，经分级后，其煤水浓度较高，不能直接供高压泵、压泵和掘进泵（排水泵）使用，要想利用分级后的煤水，必须经过沉淀、净化处理后才能重复使用，因此小循环供水技术的关键是煤水的浓缩净化处理煤水浓缩净化复用技术主要是利用斜管，将分级后的煤水，经过去粗沉淀、净化处理后，降低煤水中的杂质，使水质符合高压泵的用水要求，处理后的清水排到清水仓储存，供高压泵使甩工作面生产时，一部分水经高压泵压送到采面供回采用，另一部分水由掘进泵供工作面掘进用，形成采区内部小循环供水系统采区小循环供水系统可以充分利用采区内部水及矿井水，如灰岩水、采空区水、生产废水等，不足水源由地面静压水补给，其主要工艺流程是工作面下来的煤水进入筛机硐室和煤水仓后，经沉淀处理后的污水溢流到斜管仓，通过斜管处理后溢流至清水仓，供高压泵和掘进泵用；斜管仓沉淀后的煤泥，通过环水采采区煤水净化技术的研究与实施行刮板机刮到仓头，由煤浆泵排到水运系统。3经济效益分析相对于全水力提升及大循环供水系统而言，采区煤水仓浓缩净化复用技术经济效益的优越性主要体现在以下几个方面：3.1煤水管耗损低根据孔庄矿现有水采系统，全水提煤水管路一般都铺设两趟，一趟使用，一趟备用，且长时间使用还需要更换，而分级系统只需铺设单趟管路，由于磨损小，在采区服务年限内不需要更换04元/t，单趟管路费用为0.52元/t按年产30万t计，全水提煤水管路系统需投入31.2万元，管路投入为1.04元/t，而分级系统煤水管路只需投入一半，约15.6万元，吨煤管路投入为0.52元3.2供水费用低大循环供水系统，高压泵运转6h班，南风井每台高压泵电机功率为850kW，-375泵房每台高压泵电机功率为1250kW，每天耗电为2.4万元，年供水耗电为720万元，吨煤供水耗电为24元小循环供水系统，每天供水电耗为1.6万元，年供水电耗为480万元，吨煤供水电耗为16元，比大循环供水减少了8元3.3排水费用低若采用大循环供水系统，I4西、I5两采区生产后，则矿井每天排水量为8700m3，需4台泵同时排水，每天排水时间约15h，每天耗电为15900元，年排水耗电为580万元，吨煤排水耗电为5.5万元采用小循环供水系统，排水费用与目前矿井排水费用相同，与大循环供水系统相比，年节约排水费用290万元，吨煤排水费用降低2.7元。3.4供水管路投入低根据孔庄矿现有水采系统，大循环供水系统管路一般都铺设两趟，一趟Y273K18高压管，一趟Y273该液压支架是由煤炭科学研究总院唐山分院与神东公司联合开发研制，并于2000年4月通过由神华集团组织的出厂验收，并在神东公司上湾煤矿2101工作面进行了井下工业性试验。有6台煤水泵（12M6-2C），分3组，每2台一组，一组使用，一组检修，另一组备用。每台煤水泵设备综合价格为45万元，6台泵总价值为270万元，吨煤投入1.8元分级系统采区煤水硐室中布置2台煤浆泵（200BZ-550G），一台使用，一台检修备用。每台煤浆泵价格为30万元，2台泵总价值为60万元，比全水提煤水泵设备少投入210万元，吨煤投入0.4元3.9吨煤成本对比（见附表）4结论从上述的分析比较可知，煤水浓缩净化复用技术的应用，因加了水处理硐室工程，除了井巷投入略高外，其余费用均明显低于全水力提升及大循环供水系统的费用，吨煤成本降低了约1656元，年净效益约500万元，其经济效益非常显著，因此煤水浓缩净化复用技术在煤矿水采矿井中具有广阔的应用前景。附表大。小循环供水吨煤成本对比单位：元。t-1项目大循环供水（A）小循环供水（B）井巷工程投入煤水泵投入煤水管投入供水管投入供水费用排水费用水提费用泵房人员工资地面水费用费用总额备注相同或不可类比项目未列入比较吴继忠，男，高级工程师，西安矿业学院采矿工程系毕业，硕士研究生，现任孔庄煤矿总工程师，曾发表学术论文多篇水力采煤与管道运输jklifred矿山除尘设备=36