采区化水采工艺系统在通化矿业集团六道江井的实践

刘新坤 李德军

（通化矿务局 吉林省 白山市 134300）

采区化水采工艺系统在通化矿业集团六道江井的实践

刘新坤 李德军

（通化矿务局 吉林省 白山市 134300）

“常规型”水采存在初期投资大、井上下煤水大、循环运转电耗高、煤水污染等缺点。采区化水采工艺系统的研究打破了原水采落、运、提、脱常规型工艺模式，彻底取消了煤水提升系统和地面煤泥脱水系统，实现了煤水在井下采区内循环复用，煤泥在采区内脱水回收，使生产环节大为简化。

煤矿开采；复杂煤层；采区化水采工艺系统

1 概况

1.1 矿井概况

通化矿业集团六道江井于2004年3月开始建井，设计能力为21万t/a，地质储量735.1万t，可利用储量为599.1万t，2008年鉴定为低瓦斯矿井，瓦斯相对涌出量为4.91 m3/t，属低瓦斯矿井。该矿井开拓为阶段片盘斜井开拓；通风方式为中央并列抽出式，主井入风，副井回风；提升方式为1 t矿车串车提升，主井提煤，副井提矸、运料、升降人员；井下运输方式为柴油机车牵引1 t矿车运输；排水方式为阶段排水，第一排水硐室设在-50水平标高。

1.2 地质特征

六道江井含煤区由次一级的两个向斜和一个背斜组成不对称复式向斜构造，复向斜南部向斜中，北侧为一短轴背斜构造，轴向展布方向N50°～N60°，东段近东西向展布。含煤地层由早二迭纪山西组和晚石炭纪太原组含煤地层组成，煤层赋存极不稳定，褶曲、断层、火成岩侵入都很发育。主采煤层为5号层，煤层厚度0.89 m～16.32 m，平均6.50 m；倾角在35°～55°之间变化；密度1 380 kg/m3；顶板为泥岩粉砂，底板为泥岩中砂。

2 采区化水采工艺系统运行情况

2.1 采区化水采工艺系统

为解决常规型水采存在电耗高、矿井缺水（该矿井需从矿外补水）、占用土地建设地面煤泥水处理系统等问题，六道江井与煤科总院唐山研究院合作建设，在六道江井实现了煤泥在采区内脱水处理，煤水在采区内净化后闭路循环供水的新工艺。

采区化水采工艺流程（见第5页图1）：从工作面流下的煤水混合物先进入刮板捞坑进行水力分级，筛上品通过刮板筛脱水后运至煤仓装车旱运；筛下煤水流入煤水浓缩仓进行粗煤泥预沉和浓缩，浓缩后的粗煤泥由小流量单级煤水泵排给弧形振动筛和高频振动筛进行粗煤泥脱水，脱水后的粗煤泥通过输送机运入煤仓装车旱运；浓缩仓的溢流水加药絮凝后进入二级斜管仓沉淀，一、二级斜管仓的底流由小流量单级煤水泵供给压滤机进行压滤脱水，滤饼产品通过铸石刮板输送机运至煤仓与其他产品一起装车旱运；二级斜管仓的溢流水作为水采高压小流量高扬程供水泵落煤使用，实现了井下煤泥净化水的闭路循环。

2.2 采区化水采工艺系统运行情况

工作面水枪落煤后，煤水混合物经主流煤道流入水采小硐室，先进入刮板筛机落坑硐室，由刮板运输机对煤水混合物进行脱水，筛上品经筛机道进入采区煤仓；筛下品煤水进入浓缩仓，其溢流加药后进入一、二级斜管仓，二级斜管仓的净化水流入水仓，作为水采高压小流量高扬程供水泵进行水力落煤使用，浓缩仓的底流经振动筛进行粗煤泥脱水回收，斜管仓底流经压滤机，滤饼产品通过铸石刮板输送机运至煤仓与其他产品一起装车旱运。该系统通过安装、调试、试验及近4个月时间的生产实践运行，工艺设计先进，参数选择合理，设备选型可靠；平均月产1.85万t，达到了年产21万t的设计生产能力。现六道江井正在生产中。

图1 采区化水采工艺流程

2.3 煤泥回收工艺运行情况

水采煤泥回收采用粗、细煤泥分别进行回收措施。从粗煤泥回收工艺运行看，采用浓缩仓浓缩粗煤泥效果明显，不仅解决了工作面煤水来量不均衡问题，实现平稳溢溜，保证了分级粒度，而且底流浓缩也比较均匀，满足了粗煤泥对振动脱水的入料浓度的要求，完全达到了粗煤泥回收的目标。细煤泥回收设备主要是压滤机，该设备通过风压榨和反吹后，滤饼水分更低。由于原煤综合水分偏高，为降低水采原煤水分，可通过增加刮板脱水筛机板的面积、增加刮板密度、缩小刮板间距、更换慢速电机等措施解决在运输过程中矿车内有积水，给卸车带来不便的问题。

2.4 煤泥水净化工艺运行情况

水采煤泥水净化处理工艺是刮板脱水筛的筛下煤泥水全部进入浓缩仓，浓缩仓的溢流经过加药絮凝后流入一级斜管池，一级斜管仓的溢流水在经过加药搅拌反应絮凝后，进入二级斜管沉淀仓进行煤水净化，净化后的水流入水仓，供高压供水泵循环使用。根据现场使用情况看，该工艺流程设计合理，满足高压供水泵对水质的要求，水采煤泥水全部在采区内实现了闭路循环复用。

3 应用效果分析

3.1 采区化水采工艺系统与常规型水采工艺系统对比

采区化水采工艺系统（见图1） 与常规型水采工艺系统（见第6页图2）相比的创新性和先进性主要为：

①采区内煤水闭路循环复用工艺，彻底取消了水采煤水提升系统和地面煤泥脱水系统两大生产环节；

②采区内粗、细煤泥分别脱水回收新工艺，实现了水采原煤在井下全部旱运旱提；

③采区内煤水净化处理系统为煤矿选择高压水力落煤工艺系统提供了可靠的依据。

3.2 经济效益

以生产能力为21万t/a的六道江井为例：

①采区化水采总投资为734.2万元，比常规型水采投资减少了674.91万元，仅占常规水采投资的52.1%；

水采工艺流程

图2常规型

②运行负荷，采区化水采为1 341.5 kW，仅占常规型水采的45.5%，年节电433万kW·h，节电20.62 kW·h/t；

③年节省运转费用370.4万元，降低成本17.63 元/t；

④建设工期3个月，提前半年投产，潜在效益4 200万元。

如果通化（矿业）集团水采矿井（区）全部采用该技术，年可节电约6 000万kW·h，年可节省运转费用5 100万元，年节水减排570万m3。

3.3 社会效益

①杜绝了水采煤泥水造成的环境污染。过去，由于水采系统不健全，煤泥水处理设施不配套，在一些水采矿井采用土法上马，特别是没有选煤厂的水采矿井，使大量的煤泥水四处泛滥，严重污染了矿区及其周围环境。随着科技的发展，技术的进步，采区化水采新工艺及配套新技术的实施，取消了煤水提升系统，彻底解决了水采煤泥水的污染问题，为环境保护提供了可靠的技术保证。

②不占用土地。水采煤泥全部在井下脱水和回收，不需要在地面建煤泥脱水车间，不占用土地。

③保护了水资源。采用斜管高效浅层沉淀技术处理水采煤泥水，使水质的固体含量均达到了50 mg/L以下，完全满足了水采用水井下闭路循环复用的要求。取消了河流补水，保护了水资源。

④有利于维护社会稳定和建立和谐社会目标的实现。由于采用水采新技术开采大倾角、不稳定煤层给企业带来了巨大的经济效益，安排了职工就业，增加了职工收入，起到了稳定社会、安定团结的作用。

⑤为不稳定难采煤层和急倾斜复杂煤层的开采提供了一条先进、安全、经济的水力机械化开采技术途径，具有广阔的市场前景。

4 结论

4.1 技术创新

研究试验成功的采区内煤水净化闭路循环复用新工艺，彻底取消了水采煤水提升系统和地面煤泥脱水系统；研究试验成功的采区内粗、细煤泥分别脱水回收新技术，实现了水采原煤在井下全部旱运旱提；首次井下采用的小流量（Q=150 m3/h）、高扬程 (H=15 MPa)、清水质（50 mg/L以下）单台泵高压供水新技术，效率高，设备体积小、设备少、功率低，为水采高压水力落煤系统的选择提供了可靠的技术手段。

4.2 技术水平

2009年8月28 日，中国煤炭学会邀请国内专家在吉林省白山市召开了“采区化水力采煤工艺及设备的研究”项目鉴定会，与会专家对该项目的研究成果给予了充分肯定，一致认为该成果达到“国内首创、国际领先”水平。

4.3 推广应用

该项技术在通化矿业集团六道江井井下应用至今，实现了煤水在井下采区内循环复用，煤泥在采区内脱水回收；通化矿业集团所属的永安煤矿、道清煤矿、八宝煤业八宝井-413采区，井下煤泥水脱水技术正在实施、施工、可投入使用中。此项技术，效果良好，具有广阔的的市场前景。

Practice of Mining Production Technology of Water System in No.6 Well of TongHua Mining Group

Liu Xinkun Li Dejun
(Tonghua Mining Bureau,Baishan,Jilin prov.,134300)

There exists many short comings in conventional water mining type,such as a large initial investment,a lot of coal and water up and down the well,the high power consumption during circulatory,the coal and water pollution and so on.The study of mining production technology of water breaks down the conventional model which mainly includes dropping,transporting,lifting and off and entirely cancels the coal and water elevate system and the dewatering system of the coal slime on the ground.The study realizes the cyclical multiplexing of the coal water on the ground and the dehydration recovery of the coal slime in the mining areas.Through using this technology,the production process is greatly simplified.

coal mining;complex coal seam;mining production technology of water system

TD825.4

A

1000-4866（2012）01-0004-04

刘新坤，男，1972年9月出生，1993年7月辽源煤校（采煤专业）毕业，现在通化矿务局生产技术处工作，工程师。

李德军，男，1961年11月出生，1983年7月通化煤校（采煤专业）毕业，现在通化矿务局生产技术处工作，高级工程师。

2011－11－17

2011－12－15