浅谈综采工作面水处理系统的优化改造及效益分析

李大志

摘  要：我公司综采工作面设备冷却、支架用水采用矿井污水处理站处理达标后的矿井水，总体上讲水质较差，悬浮物含量多，硬度高，氯离子偏高，极易产生各种阀类结垢、堵塞、颗粒物损坏密封等设备故障，极大影响了支架液压系统及相关设备使用寿命。为改善综采工作面设备运行状况，减少水质对系统的影响，降低因此带来的维修工作量，提高工作面生产效率，通过调研论证，计划实施对综采工作面的水处理系统进行升级改造，购置1套KJSPYZ-3500型矿用自动集成净水装置在工作面投入使用，确保工作面设备、支架液压系统的安全可靠。实现分级处理和分级供水，一级粗过滤水，二级精过滤水，三级纯水。该设备一体化解决煤矿井下综采工作面的净水和配液问题。为综采工作面乳化液系统提供纯净而稳定的传动介质，为综采工作面其他设备提供纯净的水源。

关键词：综采工作面;水处理系统优化改造;效益分析

一、综采工作面KJSPYZ-3500型矿用自动集成净水装置用途

三级过滤改善了综采工作面水质差、悬浮物含量多，硬度高，氯离子偏高等问题，该净水装置解决了煤矿井下综采工作面的净水和配液问题。为综采工作面乳化液系统提供纯净而稳定的传动介质，为综采工作面其他设备提供纯净的水源，确保工作面设备、支架液压系统的安全可靠。

二、综采工作面KJSPYZ-3500型矿用自动集成净水装置主要特点

一体化解决综采工作面净水配液问题。用纯水配制乳化液，彻底解决乳化液腐蚀、结垢、污染的问题。自动配液，无需人工值守。配液部分一备一用。在自动配液的同时，可提供粗过滤水和精过滤水，提供给综采工作面其他设备使用。滤芯定期在线自清洗，无需拆卸清洗，无需更换。只需要被过滤水源，不需要电源，结实耐用。无附属配套设备，投资少，后期使用维护费用少。与液体接触部位，全不锈钢制造避免了锈蚀。

三、综采工作面KJSPYZ-3500型矿用自动集成净水装置主要技术参数

1、过滤介质：水介质（PH值范围在5～9之间），供水水源为井下生产用水。

2、工作压力：过滤水介质最大压力为3.5Mpa（更高压力可订制），正常工作时不小于0.9MPa。

3、流量：粗过滤 70 t/h;精过滤 35 t/h;纯水 5t/h，用于配液。

4、过滤精度：粗过滤200μm，用于其它设备的冷却;精过滤 10μm，微米级污物也有50%以上的去除率，用于采煤机冷却和喷雾;纯水对离子去除率不小于98%，用于乳化液配液，彻底解决配液用水的污染、腐蚀、结垢。

5、配液流量：60L/min。

6、配液箱容积3500L。

7、乳化油箱容积400L。

8、接口：进水口，DN100法兰;粗过滤出水口DN51快插（2个）;精过滤出水口DN51快插（3个）;纯水出水口DN51快插（2个）。

9、外形尺寸：净水部分2800mm×1320mm×1660mm（长×宽×高）

配液部分3000mm×1320mm×1450mm（長×宽×高）。

10、重量：净水部分2200Kg，配液部分1300Kg。

四、方案的确定和改造过程

针对我矿综采工作面用水水质较差，悬浮物含量多，硬度高，氯离子偏高，极易产生各种阀类结垢、堵塞、颗粒物损坏密封等设备故障问题，极大影响了支架液压系统及相关设备使用寿命，矿领导立即组织相关人员，成立了科研小组，经对周边矿井水质较差的陕煤化集团韩家湾煤矿、榆林神华集团郭家湾等煤矿进行了调研，以上矿井都采用“工作面净化水综合处理技术+集成净水配液站”的先进技术方案。于2017年先后对1111工作面和11112工作面安装了KJSPYZ-3500型矿用自动集成净水装置，并投入运行。

五、创新点

1、解决职工的不规范操作造成设备损坏;一是普通反冲洗过滤器精度低，且现场工人不按标准反冲洗操作，极易造成支架用水中含有悬浮物、杂质等，缸底存有沉积物，进而影响密封寿命、阀类动作等现象。二是乳化液浓度依靠人工配液，职工操作不规范，人为因素造成杂质进入泵箱以及乳化液浓度不稳定，过程控制和管理难度大，长期以来造成大量缸筒锈蚀、损坏密封等不良后果，影响了支架液压系统的安全可靠性，给综采工作面顶板管理也带来困难。

2、提高水质的各项技术指标;支架用水Mg2+、Ca2+ 含量高，水质硬度为10，属高硬度水，水结垢堵塞阀芯、滤芯等造成故障;水质PH值6.5-6.8，呈弱酸性，长期对缸筒、活塞、密封、油缸接口、管路连接组件等腐蚀，造成损坏和漏液现象;

3、减少设备维修量，节约各类易损件材料购置。

六、创新成果应用效益分析

我公司投资76.05万元，于2017年6月20日完成1111工作面水处理改造，后期2017年9月又完成1112工作面水处理改造，通过目前的运行效果来看，液压系统故障率明显降低，支架及各千斤顶、阀组、阀芯损坏数量大大减少，升级改造效果初显，预计每年可节约油缸、千斤顶、阀组等维修、人工更换等各项费用约325.16万元。

七、结论

从2017-2019年，C₁煤层1111工作面、1112工作面两个综采工作面安装KJSPYZ-3500型矿用自动集成净水装置应用情况看，该系统自投入使用以来一是对工作面用水采用三级过滤（一级粗过滤，二级精过滤，三级纯水），将有害于液压系统的Mg2+、Ca2+、H+进行过滤，让支架“喝”上纯净水，使硬度得到软化，酸性得到消除，解决污染、腐蚀、结垢的问题;二是采用虹吸原理，自动配液，保持配液浓度稳定，无需人工值守;三是实现“傻瓜”式操作，具备在线自动清洗滤芯功能，无需拆卸清洗，操作简单可靠;四是相比传统增加油泵、电源等方案，该方案无需电源及其它动力装置，故障率低，免维护;五是该方案投资少，后期维修费用、运行费用低，设备运行稳定可靠，其合理性、可靠性、经济性、安全性等方面都达到了设计和现场使用要求，解决了我矿井下综采工作面的净水和配液问题，为综采工作面乳化液系统提供纯净而稳定的传动介质，为综采工作面其他设备提供纯净的水源，确保工作面设备、支架液压系统的安全可靠和供配液要求。

参考文献

[1]  向虎. 煤矿综采工作面支架液压系统污染分析及控制研究[J];煤矿机械;2013年04期。

[2]  袁利才. 矿用乳化液泵站的现状及发展趋势[J];山西煤炭管理干部学院学报;2009年03期。

[3]  魏兴乐. 综采工作面液压支架过滤技术分析与探索[J];山东煤炭科技;2012年06期。

[4]  张良. 液压支架电液控制系统的应用现状及发展趋势[J];煤炭科学技术;2003年02期。