CN115680527A - 一种穿层钻孔煤泥水分离系统 - Google Patents

Abstract

本发明属于煤矿机械设备相关的技术领域，提供了一种穿层钻孔煤泥水分离系统，包括多级远程输送泵、振动筛、自动计量装置、压滤机和操作台，所述多级远程输送泵的首部连接段与钻机的出料口连通，所述多级远程输送泵的尾部连接段与所述振动筛的进料口连通，所述振动筛的出料口分别连通于所述自动计量装置和所述压滤机，所述操作台分别连接于所述多级远程输送泵、所述振动筛、所述自动计量装置、所述压滤机和所述钻机。

Description

一种穿层钻孔煤泥水分离系统

技术领域

本发明涉及煤矿机械设备相关的技术领域，尤其涉及一种穿层钻孔煤泥水分离系统。

背景技术

目前底抽巷施工水力冲孔期间，每台钻机配备一套加工的铁质煤池和一个直径Φ600mm、长2m的防喷箱，冲孔的煤泥水通过防喷箱流入煤池内沉淀，人工计量煤池内煤粉后再次通过人工将煤粉清理上皮带进行运输，剩余的煤泥水则通过巷道内临时排水沟流入固定泵坑内，再通过潜水泵排至采区主要进、回风巷水沟，并汇入采区泵房。

整体的现有煤泥水分离系统的工作过程中，每台钻机需要配备铁质防喷箱和煤池，一方面比较笨重，每列钻孔施工完毕后移钻需要耗费大量的人力，另一方面，防喷箱和煤池长度约15m，宽约1.5m，占用巷道空间较大，影响钻机布置、人行通过，导致巷道内只能人工运输物料，进一步增加了人工成本；且煤粉在煤池内人工计量后，采用人工将煤粉清理至皮带，矿井由于瓦斯含量较高、瓦斯压力较大，平均每个钻孔出煤10吨，每台钻机需要安排3-4人清理煤粉，工人劳动强度大，由于矿井底抽巷长度为1500m左右，一般有2-3部皮带，运行期间每部皮带均需要安排岗位工，造成人力投入成本高；而由于煤泥水全部通过煤池沉淀后流入巷道，导致巷道内水沟和泵坑需要专人清理，每班需要安排1-2人清理水沟和泵坑；且由于底抽巷排出的煤泥水全部流入矿井各采区水仓，矿井每月都需要抽调一个60人队伍专门负责各采区水仓的清淤工作。

整体工作投入的物料成本和人工成本均较多，且工人劳动强度大。

发明内容

本发明实施例提供了一种穿层钻孔煤泥水分离系统，解决了现有技术中投入成本较多，人工劳动强度较大的问题。

本发明实施例提供一种穿层钻孔煤泥水分离系统，包括多级远程输送泵、振动筛、自动计量装置、压滤机和操作台，所述多级远程输送泵的首部连接段与钻机的出料口连通，所述多级远程输送泵的尾部连接段与所述振动筛的进料口连通，所述振动筛通过所述自动计量装置连通于所述压滤机，所述操作台分别连接于所述多级远程输送泵、所述振动筛、所述自动计量装置、所述压滤机和所述钻机。

煤矿施工水力冲孔期间，通过钻机配备防喷箱进行冲孔操作，上述技术方案中，通过在钻机的出料口连通设置多级远程输送泵，使得穿层钻孔水力冲孔期间产生的煤泥水能够自动由多级远程输送泵进行远距离输送，且在多级远程输送泵的出料口设置振动筛、自动计量装置和压滤机，以进行自动的煤水分离，以此代替了煤池的开掘和人工的搬运操作，操作台能够分别控制多级远程输送泵、振动筛、自动计量装置、压滤机和钻机的运行，有效降低了人工劳动强度，整体降低了人工成本和物料成本的投入，便于推广使用。

进一步地，所述多级远程输送泵的进料口连通于一号输送管路的出料口，所述多级远程输送泵的出料口连通于二号输送管路的进料口，所述一号输送管路的进料口连通于所述钻机的出料口，所述二号输送管路的出料口连通于所述振动筛。

上述技术方案中，多级远程输送泵连通设置有一号输送管路和二号输送管路，以便将煤泥水进行远程输送，其中一号输送管路的和二号输送管路的具体规格设置，可根据实际的煤矿地形进行设置。

进一步地，所述钻机的防喷箱上连接设置有瓦斯抽采管路，所述防喷箱的出料口通过所述一号输送管路连通于所述多级远程输送泵。

上述技术方案中，瓦斯抽采管路连通防喷箱设置，以便于对煤泥水进行初步的气体分离，上述防喷箱用于避免钻井井喷事故的发生。

进一步地，所述防喷箱的出料口设置有网格筛，所述网格筛的筛孔直径为25毫米。

上述技术方案中，防喷箱的出料口通过一号输送管路连通多级远程输送泵之前，设置有网格筛，该网格筛通过过滤箱的结构设置在防喷箱的出料口处，即防喷箱输送的煤泥水通过网格筛的筛选后再进入一号输送管路内，用于通过网格筛将粒径25毫米的煤块或岩块筛分掉，以避免堵塞管路。

进一步地，所述多级远程输送泵上连通设置有补水管路。

上述技术方案中，补水管路外接抽水泵，用于输送、补充水流至一号输送管路或二号输送管路内，以通过水流的抽送便于煤水混合物的长距离运输。

进一步地，所述多级远程输送泵的出料口还设置有旋流筛，所述旋流筛的出料口连通于所述振动筛。

上述技术方案中，旋流筛设置在多级远程输送泵的出料口处，使得通过多级远程输送泵输送的煤泥水先进入旋流筛筛选后再进入振动筛内，以便通过旋流筛对煤泥水进行初步的水煤脱离。

进一步地，所述自动计量装置包括一号计量斗和二号计量斗，所述一号计量斗设置在所述振动筛的一个出料口，所述二号计量斗设置在所述压滤机的出料口。

上述技术方案中，振动筛能够过滤筛选细颗粒的煤泥水，一号计量斗用于承装振动筛筛选出的粗煤粉，并自动计量每份重量；二号计量斗设置在压滤机的出料口处，能够将压滤后的煤泥进行计量。

进一步地，所述自动计量装置的出料口设置有运输机。

上述技术方案中，自动计量装置的一号计量斗和二号计量斗的底部设置有翻转组件，能够将经过一号计量斗和二号计量斗计量后的物料倾倒至运输机上，以便直接运输。

进一步地，所述振动筛的另一个出料口连通设置有缓冲池，所述缓冲池的内部设置有搅拌机和潜水排污泵，所述潜水排污泵的出料口连通于所述压滤机。

上述技术方案中，振动筛筛选后的细颗粒煤泥水通过另一个出料口进入缓冲池中，并通过充分搅拌混合后，潜水排污泵能够将混合水输送至压滤机内。

综上所述，本发明有益效果为，提供一种穿层钻孔煤泥水分离系统，通过在钻机的出料口连通设置多级远程输送泵，使得穿层钻孔水力冲孔期间产生的煤泥水能够自动由多级远程输送泵进行远距离输送，且在多级远程输送泵的出料口设置振动筛、自动计量装置和压滤机，以进行自动的煤水分离，以此代替了煤池的开掘和人工的搬运操作，操作台能够分别控制多级远程输送泵、振动筛、自动计量装置、压滤机和钻机的运行，有效降低了人工劳动强度，整体降低了人工成本和物料成本的投入，便于推广使用。

附图说明

图1为本发明的实施例的穿层钻孔煤泥水分离系统的结构示意图；

图2为本发明的实施例的穿层钻孔煤泥水分离系统的流程示意图。

其中，附图中的附图标记所对应的名称为:101、多级远程输送泵；102、振动筛；103、自动计量装置；104、压滤机；105、操作台；106、钻机；107、一号输送管路；108、二号输送管路；109、孔口三通；110、防喷箱；111、旋流筛；112、运输机；113、缓冲池；114、排水沟。

具体实施方式

下面结合附图详细说明本发明的实施情况，但它们并不构成对本发明的限定，仅作举例而已，同时通过说明本发明的优点将变得更加清楚和容易理解。

以下结合图1和图2对发明进行进一步的说明。

实施例1：

参照图1所示，本实施例第一方面提供一种穿层钻孔煤泥水分离系统，包括多级远程输送泵101、振动筛102、自动计量装置103、压滤机104和操作台105，所述多级远程输送泵101的首部连接段与钻机106的出料口连通，所述多级远程输送泵101的尾部连接段与所述振动筛102的进料口连通，所述振动筛102通过所述自动计量装置103连通于所述压滤机104，所述操作台105分别连接于所述多级远程输送泵101、所述振动筛102、所述自动计量装置103、所述压滤机104和所述钻机106。

煤矿施工水力冲孔期间，通过钻机106配备防喷箱110进行冲孔操作，上述实施例通过在钻机106的出料口连通设置多级远程输送泵101，使得穿层钻孔水力冲孔期间产生的煤泥水能够自动由多级远程输送泵101进行远距离输送，且在多级远程输送泵101的出料口设置振动筛102、自动计量装置103和压滤机104，以进行自动的煤水分离，以此代替了煤池的开掘和人工的搬运操作，操作台105能够分别控制多级远程输送泵101、振动筛102、自动计量装置103、压滤机104和钻机106的运行，有效降低了人工劳动强度，整体降低了人工成本和物料成本的投入，便于推广使用。

实施例2：

结合上述实施例，如图1所示，所述多级远程输送泵101的进料口连通于一号输送管路107的出料口，所述多级远程输送泵101的出料口连通于二号输送管路108的进料口，所述一号输送管路107的进料口连通于所述钻机106的出料口，所述二号输送管路108的出料口连通于所述振动筛102。

上述实施例的多级远程输送泵101连通设置有一号输送管路107和二号输送管路108，以便将煤泥水进行远程输送，其中一号输送管路107的和二号输送管路108的具体规格设置，可根据实际的煤矿地形进行设置。

其中，多级远程输送泵101在具体的使用过程中，需要根据实际的需要设置，多级远程输送泵101为远程输送泵的设置数量、规格的统称，可以根据实际需要设置一个或多个远程输送泵，例如当冲孔煤渣输送距离小于700米时，采用一级远程输送泵直接输送的方式输送至振动筛102，该一级远程输送泵为仅设置一个远程输送泵和一号输送管路107、二号输送管路108；渣浆输送距离大于700米且小于1200米时采用二级远程输送泵增压串联的方式工作，二级远程输送泵为两个远程输送泵串联工作的结构，二级泵安装的位置在距钻孔700米处；渣浆输送距离大于1200米且小于1700米时采用三级远程输送泵增压串联的方式工作，三级远程输送泵为三个远程输送泵串联工作的结构，三级泵安装的位置在距钻孔1200米处，经三级远程泵输送泵串联后最终输送距离达到1700米。

具体的，经过采样分析，煤泥水中最大物料直径15mm在水中最快沉降速度在22cm/s，故在管道运输中煤泥水流速一定要大于物料最快沉降速度，才能防止管道在上坡时堵管现象。

即煤泥水在管道的流速＞5cm/s；

单台设备的煤泥水量为24m³/h，即泵的流量＞24m³/h；

根据煤泥水的粒度和流速初步确定管道采用直径DN65的无缝钢管，即流速＝2.15m/s，远大于5cm/s；

一级管道输送距离为700m，落差约5m；

流量30m³/h，扬程54m的远程输送泵，可满足使用要求，第二级、第三级渣浆输送能力与第一级相同，采用串联方式连接，可远程联动操控、无需专人值守。

实施例3：

结合上述实施例，如图1和图2所示，所述钻机106的防喷箱110上连接设置有瓦斯抽采管路，所述防喷箱110的出料口通过所述一号输送管路107连通于所述多级远程输送泵101，瓦斯抽采管路连通防喷箱110设置，以便于对煤泥水进行初步的气体分离，上述防喷箱110用于避免钻井井喷事故的发生。

实施例4：

结合上述实施例，所述防喷箱110的出料口设置有网格筛，所述网格筛的筛孔直径为25毫米，防喷箱110的出料口通过一号输送管路连通多级远程输送泵101之前，设置有网格筛，该网格筛通过过滤箱的结构设置在防喷箱110的出料口处，即防喷箱110输送的煤泥水通过网格筛的筛选后再进入一号输送管路内，用于通过网格筛将粒径25毫米的煤块或岩块筛分掉，以避免堵塞管路。

实施例5：

结合上述实施例，所述多级远程输送泵101上连通设置有补水管路，补水管路外接抽水泵，用于输送、补充水流至一号输送管路或二号输送管路内，以通过水流的抽送便于煤水混合物的长距离运输。

实施例6：

结合上述实施例，所述多级远程输送泵101的出料口还设置有旋流筛111，所述旋流筛111的出料口连通于所述振动筛102，旋流筛111设置在多级远程输送泵101的出料口处，使得通过多级远程输送泵101输送的煤泥水先进入旋流筛111筛选后再进入振动筛102内，以便通过旋流筛111对煤泥水进行初步的水煤脱离。

实施例7：

结合上述实施例，所述自动计量装置103包括一号计量斗和二号计量斗，所述一号计量斗设置在所述振动筛102的一个出料口，所述二号计量斗设置在所述压滤机104的出料口，所述自动计量装置103的出料口设置有运输机112，所述振动筛102的另一个出料口连通设置有缓冲池113，所述缓冲池113的内部设置有搅拌机和潜水排污泵，所述潜水排污泵的出料口连通于所述压滤机104。

上述实施例的振动筛102能够过滤筛选细颗粒的煤泥水，一号计量斗用于承装振动筛102筛选出的粗煤粉，并自动计量每份重量；二号计量斗设置在压滤机104的出料口处，能够将压滤后的煤泥进行计量；自动计量装置103的一号计量斗和二号计量斗的底部设置有翻转组件，能够将经过一号计量斗和二号计量斗计量后的物料倾倒至运输机112上，以便直接运输；振动筛102筛选后的细颗粒煤泥水通过另一个出料口进入缓冲池113中，并通过充分搅拌混合后，潜水排污泵能够将混合水输送至压滤机104内。

其中，振动筛102的规格型号选择，根据具体的钻机106排出的总煤水量、干煤泥量设置，例如5台钻机106的总煤水量为100m³/h，干煤泥量为30m³/h，选择煤渣处理能力32m³/h，煤水处理能力200m³/h的粗颗粒除渣筛作为实际使用的振动筛102，能够满足使用要求，具体的初步选用筛缝为0.5mm，脱水分级筛选用四级振动电机作为驱动源，振幅采用2-4mm，固液分离机为双层结构，可满足5台钻机106同时工作；另外为了便于运输和安装，粗颗粒除渣筛总宽度不能超过1.5m，故在设计时选取筛面宽度为1.3m，且粗颗粒除渣筛的筛板在安装时为了脱水效果，一般采用-5°安装倾斜角；

激振力方向与筛面成δ＝45°夹角；

角频率ω＝2πn/60＝2x3.14x1460/60＝153rad/s；

振幅λ＝3mm；

筛分效率：90％。

通过上述数据，计算出料理论速度为：

Vd＝0.9ωλcosδ＝0.9x153x0.003xcos45°＝0.292m/s

Vm＝γChCm CwVd＝1.15x0.9x0.9x1.05x0.292＝0.275m/s

(其中Cm＝0.8～0.9,取Cm＝0.9，Ch＝0.8～0.9，取Ch＝0.9，1.25～1.6，取γ＝1.15，Cw＝1.05～1.1，取Cw＝1.1)

平均物料厚度：b＝3.4/0.278/3600＝3.3mm。

由于除渣筛前后振幅不同，前后物料厚度也不同，选取的振动筛102长宽比在2-2.5之间，取长度为3m，质量为M＝2200kg，激振力F＝Mω2λ＝1100x1532x0.003＝7.7x104N。

另外，压滤机104选型主要考虑压滤机104过滤面积和容积，根据现场情况需要处理煤泥水量为192-15.79＝176.213/h，其滤布采用200目空隙，过滤面积80*2㎡，滤室容积为2.438m³，卸料周期为6分钟，喂料泵扬程为60m，流量为200m³/h，

实施例8：

结合上述实施例，穿层钻孔煤泥水分离系统的分离原理及流程主要包括一级分离、二级分离、三级分离、四级分离和五级分类，具体如下所示：

一级分离：水力冲孔的瓦斯、煤、水等混合物经孔口三通109流入防喷箱110内，通过防喷箱110上连接的瓦斯抽采管路进行气体分离；

二级分离：一级分离后的煤水混合物在进入多级远程输送泵101前，通过网格筛把粒径25毫米煤块或岩块筛分掉，避免堵塞管路；

三级分离：粒径25毫米以下煤水混合物进入多级远程输送泵101后，在补水管路的补水辅助下，通过直径65毫米的二号输送管输送到指定的旋流筛111进行部分水煤脱离，在通过胶带式的运输机112运输至振动筛102；

四级分离：经过三级分离后的水煤浆落入粗颗粒除渣装置上，即振动筛102上，将较大的粗煤粉振动筛102选后自动进入一号计量斗，计量出煤粉重量并自动倒入运输机112并运走，计量的重量可设置为一斗0.4吨；

五级分离：通过振动筛102过滤掉的细颗粒煤泥水进入专用的水煤缓冲用缓冲池113内进行搅拌，再通过专用的潜水排污泵输送到压滤机104上进行压滤，压滤后的煤泥进入二号计量斗计量后自动倒入运输机112并运走，同时过滤后的清水可以再循环为打钻使用，上述过程中多余的废水可直接排入排水沟114内。

结合上述多个实施例的实际设备型号选择，传统每台钻机106需要配备铁质防喷箱110和煤池，煤池箱尺寸10m*1.5m*0.8m，重量1600公斤左右，一条底抽巷布置7个煤池箱，一个煤池箱成本及人工材料费用12800元，本发明未设置煤池箱，一年一条巷道可以节省该部分费用约89600元；传统结构中煤粉在煤池内人工计量后，采用人工将煤粉清理至皮带，矿井由于瓦斯含量较高、瓦斯压力较大，平均单孔出煤量在10吨左右，每台钻机106需要安排3-4人清理煤粉，清理时间约2-4个小时，每个圆班需出煤80吨左右，本发明未设置煤池箱，每天一个钻探区队可以节省约8人清理煤粉。

具体地，传统方式由于煤泥水全部通过煤池沉淀后流入巷道，导致巷道内水沟和泵坑需要专人清理，采用本发明的穿层钻孔煤泥水分离系统后，区队每班可以节省1-2人清理水沟和泵坑，另外经压滤机104过滤后的清水能够循环使用，排入水仓的废水可减少80％，每年主排水泵可减少排水33.2万吨，节约排水电费及水处理费用82.4万元。

由于矿井底抽巷长度为1500m左右，一般有2-3部皮带，需配备皮带机司机4人，检修工1人，每天需投入15人，每年需投入人工费用1440000元。同时每部皮带机每月还需5000元材料费用，每年需投入180000元材料费用，本发明减少了底抽巷内潜水泵、皮带的投入，每年可以节约用电量147.3万度，节约电费98.6万元；进一步，传统方式由于底抽巷排出的煤泥水全部流入矿井各采区水仓，矿井每月都需要抽调一个60人队伍专门负责各采区水仓的清淤工作，采用本发明的穿层钻孔煤泥水分离系统后，采区水仓可以保持买年清理一次。

本发明提供一种穿层钻孔煤泥水分离系统，通过在钻机的出料口连通设置多级远程输送泵，使得穿层钻孔水力冲孔期间产生的煤泥水能够自动由多级远程输送泵进行远距离输送，且在多级远程输送泵的出料口设置振动筛、自动计量装置和压滤机，以进行自动的煤水分离，以此代替了煤池的开掘和人工的搬运操作，操作台能够分别控制多级远程输送泵、振动筛、自动计量装置、压滤机和钻机的运行，有效降低了人工劳动强度，整体降低了人工成本和物料成本的投入，便于推广使用

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims (10)

1.一种穿层钻孔煤泥水分离系统，其特征在于，包括多级远程输送泵、振动筛、自动计量装置、压滤机和操作台，所述多级远程输送泵的首部连接段与钻机的出料口连通，所述多级远程输送泵的尾部连接段与所述振动筛的进料口连通，所述振动筛的出料口分别连通于所述自动计量装置和所述压滤机，所述操作台分别连接于所述多级远程输送泵、所述振动筛、所述自动计量装置、所述压滤机和所述钻机。

2.根据权利要求1所述的穿层钻孔煤泥水分离系统，其特征在于，所述多级远程输送泵的进料口连通于一号输送管路的出料口，所述多级远程输送泵的出料口连通于二号输送管路的进料口，所述一号输送管路的进料口连通于所述钻机的出料口，所述二号输送管路的出料口连通于所述振动筛。

3.根据权利要求2所述的穿层钻孔煤泥水分离系统，其特征在于，所述钻机的防喷箱上连接设置有瓦斯抽采管路，所述防喷箱的出料口通过所述一号输送管路连通于所述多级远程输送泵。

4.根据权利要求3所述的穿层钻孔煤泥水分离系统，其特征在于，所述防喷箱的出料口设置有网格筛。

5.根据权利要求4所述的穿层钻孔煤泥水分离系统，其特征在于，所述网格筛的筛孔直径为25毫米。

6.根据权利要求1所述的穿层钻孔煤泥水分离系统，其特征在于，所述多级远程输送泵上连通设置有补水管路。

7.根据权利要求1所述的穿层钻孔煤泥水分离系统，其特征在于，所述多级远程输送泵的出料口还设置有旋流筛，所述旋流筛的出料口连通于所述振动筛。

8.根据权利要求1所述的穿层钻孔煤泥水分离系统，其特征在于，所述自动计量装置包括一号计量斗和二号计量斗，所述一号计量斗设置在所述振动筛的一个出料口，所述二号计量斗设置在所述压滤机的出料口。

9.根据权利要求8所述的穿层钻孔煤泥水分离系统，其特征在于，所述自动计量装置的出料口设置有运输机。

10.根据权利要求8所述的穿层钻孔煤泥水分离系统，其特征在于，所述振动筛的另一个出料口连通设置有缓冲池，所述缓冲池的内部设置有搅拌机和潜水排污泵，所述潜水排污泵的出料口连通于所述压滤机。

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