井下水倉機械清倉係統的研究與應用
研發設計
作者：張靜波
摘要：隨著礦山機械化、自動化水平的不斷提高，實現礦山水倉清淤的機械化已經是擺在礦山企業麵前急需解決的問題，所以研製一種全新的、高效可靠的、符合井下工作要求的水倉清理工作裝置具有非常重要和長遠的意義。文章以平煤股份一礦井下三水平大巷主水倉為具體研究背景，從工藝設計、各配套設備基本參數的確定以及新設備應用等方麵係統地對該礦水倉機械清倉係統進行了研究。
關鍵詞：井下水倉；機械清倉係統；工藝設計；水倉清倉技術 文獻標識碼：A
中圖分類號：TD744 文章編號：1009-2374（2015）21-0019-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2015.21.010
1 水倉清倉技術現狀
水倉在煤礦井下煤炭開采過程中起著極其重要的作用。它是井下同一水平處水的流經通道，同時還肩負著沉澱水中的煤粉及雜質的作用，其出口處的清水由水泵排至地麵。由於煤粉及雜質不斷沉積，水倉被淤泥裝滿後必須及時地清理，否則會影響礦井的正常排水，甚至導致淹井等重大事故。水倉的清理主要是對其內淤積的固液流態混合物進行清理，清理的技術關鍵是對煤泥進行連續清挖、輸送及脫水處理。目前，水倉清理方式主要有直接清理及脫水處理兩種。直接清理是指用人工、水力或機械等方法，將水倉內淤積的煤泥直接由人工裝罐（礦車）後，用絞車拉入主巷道或廢棄的巷道進行沉澱、晾幹，再將晾幹後的煤泥塊通過提升係統運送到地麵。這種清挖方式工人勞動強度大、勞動效率低、清倉周期長；由於煤泥含水量較大，煤泥隻能裝多半礦車，運輸煤泥占用礦車多，另外煤泥有一定的黏性，卸載後礦車內留有較多的煤泥，運輸效率低；礦車是敞開性的運輸工具，礦車受到震動後，車內的煤泥撒落到道軌上，汙染了大巷內現場環境，不利於礦井的標準化建設。煤泥運到地麵上要麼運到矸石山上扔掉，要麼運到空地上晾曬，占用大片空地，且造成環境汙染。脫水處理主要是使用水倉清倉機等設備進行脫水處理，通過專用泥漿泵將煤泥漿輸送到各種脫水
設備進行脫水。主要有以下三種方案：
1.1 使用雜汙泵配合板框式壓濾機
該方案通過雜汙泵將煤泥輸送到板框式壓濾機中進行壓濾，壓濾機的適用範圍廣，結構較簡單。板與框的壓緊和拉開、卸渣和清洗濾布都可實行自動化操作，有利於壓濾機向大型化發展。
1.2 雜汙泵配合振動篩
該方案使用高頻篩作為主要的篩分設備，可以有效的提高清倉效率，保證清倉質量。設備簡單，維修方便，目前廣泛應用於井下水倉清倉。
1.3 使用雜汙泵配合振動篩、壓濾機
該方案同時使用振動篩與壓濾機作為脫水設備，脫水效果明顯，將帶式壓濾機等設備結合到水倉煤泥清理係統中來，在井下實現煤泥的脫水及連續處理，脫水效率高，使用方便。采用脫水處理的清倉方式既可以減輕工人勞動強度，又能夠提高工作效率，與當前煤礦開采機械化速度的迅速提高相適應，是目前煤礦清倉係統首選方式。
2 應用環境介紹
2.1 水倉概況
文中水倉位於平煤股份一礦三水平，是該水平麵容水及排水的主要場所，在正常生產中發揮著重要作用。隨著煤炭開采所產生的廢水及地下湧水的不斷彙集，該水倉有效蓄水容積逐漸減少，影響礦井安全生產，所以需要對其進行清淤處理。由於該水倉煤泥淤積量大，井下環境複雜，如果采用以前的人力清理或水力清理方式直接將淤泥運出，勞動強度及勞動量大，清理周期長，效果不是很理想，且對環境汙染嚴重，因此需要采用合理的清挖設備對其清理。
2.2 煤泥粒度分析
為研製更加合理及適用性的設備，對該水倉的煤泥粒度進行了測試分析：
從煤樣粒度分布圖可以看出，水倉煤樣中直徑小於300目（53μm）的顆粒，其體積占煤樣的80%左右，直徑300目（53μm）與200目（75μm）之間的顆粒僅占5%～10%。
3 水倉清理設備的選擇
3.1 使用雜汙泵配合板框式壓濾機
由於其壓濾不連續，設備占用空間大（僅壓濾機長近6m、寬約1.5m），需要人工將濾餅從壓濾機中清理下來，影響效率。由於沒有前過濾措施，雜物及大顆粒也一同進入壓濾機中進行壓濾，對壓濾機損壞過大，設備損耗嚴重，並不推薦使用。