[发明专利]井下毛煤排矸及矿井水处理联合工艺

说明书

技术领域

本发明涉及煤炭开采加工领域，具体说是涉及一种井下毛煤排矸及矿井水处理联合工艺。本发明主要是采用动筛跳汰机(或浅槽重介分选机)将大块矸石在井下直接排出，排出的矸石可用于采空区充填或作它用，分选过程所需补加水由矿井水浓缩沉淀澄清后得到，经浓缩沉淀澄清后的矿井水再进入井下水仓，解决了井下水仓的清淤难题，分选过程中产生的煤泥水也由矿井水处理系统进行固液分离作业。

整个工艺系统自成体系，可方便地加入或撤出现有煤流系统，也可仅使用矿井水处理部分工艺，排矸设备还可用于井下脏杂煤的处理。

背景技术

随着机械化采煤程度的提高，尤其是综采放顶煤工艺的推广应用，开采过程中煤层顶板、底板和夹矸层不可避免地混入到毛煤中去，同时毛煤中还含有相当数量的大块物料(粒度在50mm以上)，有的大块物料粒度甚至可达1m以上，由于煤本身的脆性导致其在开采过程中较容易破碎，因此这部分大块物料多为坚硬的矸石等杂质。

当前毛煤在井下不做处理，而是直接进入到井底煤仓，由提升系统提升上井后再进行加工处理，毛煤中相当数量的大块物料(可占到毛煤总量的10～30％左右)对生产系统带来了诸多问题：(1)大块物料在提升运输过程中对机械设备砸击损害；(2)大块物料堵塞煤流线造成生产停顿。

为解决大块物料对生产过程的危害，已有部分矿井在井下安装了大型的分级破碎机，将毛煤中的大块物料破碎到合适的粒度后再提升上井，但这样以来，大块物料中所含矸石也被破碎后混入到煤流系统中，由此又造成了以下危害：(1)煤流系统所含矸石属于矿井的无效运输，这部分无效运输量严重影响了矿井的实际生产能力，以毛煤中大块矸石含量为12％记，对于年生产能力为500万吨的井工矿而言，每年的无效运输量可达60万吨，相当于一个中型矿井的年产量；(2)矸石破碎进入煤流系统对选煤厂的分选作业带来极其不利的影响，不仅导致分选效果恶化，还致使吨煤加工成本提高；(3)矸石上井后仍需从煤中分选排出，这部分矸石不仅要占用专门的堆放场地，对环境也造成进一步的污染破坏。

煤矿矿井水是指在采煤过程中，所有渗入井下采掘空间的水。据不完全统计，我国平均吨煤涌水量约为4.0立方米，但不同地区有较大差异。我国南方矿区因受当地气候条件、地理环境等影响，矿井涌水量大，平均吨煤涌水量在10.0立方米左右。北方矿区矿井水主要来自奥陶纪灰岩水、煤系薄煤层灰岩水、煤系砂岩裂隙水、老空水、溶洞水、第四纪冲积层水等，因此，用水量也较为丰富，平均吨煤涌水量为3.8立方米。东北大部分矿井涌水主要来自第四纪冲积层水和二迭纪砂岩隙水，一般矿井吨煤用水量在2～3立方米之间。西北的新疆、甘肃、陕西中部、宁夏、内蒙西部地区矿井涌水量普遍较少，吨煤涌水量大部分在1.6立方米以下。

井工矿一般都设有专门的水仓，矿井水被收集在矿井水仓中再由排水系统抽排出井，矿井水仓是煤矿安全生产，防止矿井水灾的重要设施。由于矿井水中含有以煤泥、沙为主的大量杂质，这些固体颗粒物由涌水携带进入水仓后会沉积到水仓底部，导致井下水仓有效蓄水容积减小，这就需要定期对水仓进行清淤处理，为保证矿井安全生产，矿井水仓通常分为主仓和副仓，两者轮换清理和使用。

矿井水仓的清理工作一直是煤矿的一个老大难问题。煤矿在清理水仓前，要先把需要清理的水仓的水抽干，由人工在数百米长的狭窄水仓巷道内一点一点地将淤积于巷道底板、厚度达数百毫米甚至1～2m的煤泥挖入矿车再提运出水仓巷道。之后，或直接将装满淤泥的矿车提出矿井至矸石山排放，或将淤泥堆放在井底车场及附近巷道的两侧，待风干后再装运出井至矸石山堆放。这种传统的方法不仅工作量大，清挖时间长，工作环境恶劣，而且很难清挖干净。

机械化清理矿井水仓是煤矿企业多年来渴望解决的难题，但是，几十年来，我国先后研制过数十种清仓机械都没有得到推广使用，主要是由于井下的情况复杂多变，目前所研制的水仓清淤设备及其配套系统存在着性能单一、清挖效率低、固液分离不彻底等弊端，无法适应井下水仓复杂多变的工作环境。且矿井水排放到地面后仍需进一步浓缩沉淀处理以实现固液分离。

发明内容