矿用多元次固液分离机及井下煤水分离方法

技术领域

本发明属于煤矿用固液分离设备技术领域，具体涉及一种矿用多元次固液分离机及井下煤水分离方法。

背景技术

煤矿开采过程中涉及水防治，为了保证井下排水系统正常运行，减少流入水仓或沉淀池中淤泥，减轻每年人工清理排水系统沉淀和淤积物，需要系统分析淤积物来源和处理水中的淤积物。在开采煤过程中存在煤水混合物一般在两大生产环节，一是打钻作业现场，需要大量的水冲洗煤孔，产生大量煤水混合物；二是综采和输送环节，冲洗与降尘产生一定量的煤水混合物。煤水混合物通过排水沟流入水仓或沉淀池，不仅造成排水沟的淤积，也造成了水仓淤积，清理淤积物需要耗费大量的人工和付出繁重的体力劳动，和智慧化矿井建设理念格格不入，这成为矿方头疼的难题。为了治理各环节的煤水混合物，需要布置合适的设备，而目前尚未有安装便捷，使用方便的设备。

目前煤矿巷道中水沟清理的方法基本上靠人工沿着水沟拿铁锹来清挖，按照煤矿劳动作业和安全规定，严禁单人作业，需要2人以上对水沟进行清理，存在技能单一、影响巷道运输效率、人员存在安全隐患、体力劳动强度大等问题。煤水混合物若得不到及时清理后会流入沉淀池和水仓，会产生更多的问题，例如：影响水仓容积、降低排水系统使用周期、清理成本高、人员在低洼工作区域危险因素多、用工人数多、清理成本高等。随着我国社会的发展，煤矿一线工人招收越来越难，目前从业的人员年龄普遍偏大，体能逐年递减。人员工资支出逐年递增，矿井面临着环境差、用工难、工资高、效率低、回报少的深层次矛盾和问题。因此，为解决以上诸多问题，脱离当前困窘，提高矿井排水系统安全性，需要从问题的根本上来解决，实现煤水在线固液分离处理，真正做到机械化换人，为自动化减人、智能化作业打下基础。

发明内容

本发明目的是针对上述存在的问题和不足，提供一种矿用多元次固液分离机及井下煤水分离方法，其整体结构设计合理，能够在煤矿开采过程中利用有利条件，多点布置将煤水颗粒混合物进行有效的高精度固液分离，分离出煤重新进入输煤系统，提高煤矿经济效益，分离后水中的固体颗粒呈悬浮状，因沉降速率小，经过水仓中中转停留后直接外排，有效解决了煤矿开采过程中固液分离的诸多难题。

为实现上述目的，所采取的技术方案是：

一种矿用多元次固液分离机，包括：

底座；

筛盘，所述筛盘通过多组弹簧支撑在所述底座上；

振动器，其设置在所述筛盘的下部；

第一分离筒体，其设置在所述筛盘上部；在所述第一分离筒体内设置有接水斗；

第二分离筒体，其设置在所述第一分离筒体上部，在所述第一分离筒体与第二分离筒体之间设置有筛网，在所述第二分离筒体内设置有缓冲斗，所述缓冲斗的中部设置有布料口，所述布料口处设置有布料器；以及

上盖，其对应设置在第二分离筒体的上部，所述上盖上设置有进料口；

所述第一分体筒体侧壁上设置有出水口，所述第二分体筒体的侧壁上设置有排料口。

根据本发明矿用多元次固液分离机，优选地，所述布料器包括布料板和设置在所述布料板下部的多根支腿，所述布料板通过所述支腿支撑在所述缓冲斗上，所述进料口、布料板与所述布料口上下相对设置。

根据本发明矿用多元次固液分离机，优选地，所述缓冲斗的布料口下端距所述筛网的距离为20mm~65mm。

根据本发明矿用多元次固液分离机，优选地，所述第二分离筒体为至少两层，各所述第二分离筒体下部均设置有筛网，且所述筛网的孔径由上往下逐渐减小，各所述第二分离筒体的上部均设置有缓冲斗和布料器。

根据本发明矿用多元次固液分离机，优选地，所述振动器为气动振动器，所述筛盘呈倒锥形，所述筛盘的中部设置有安装腔，所述气动振动器通过螺栓固定在所述安装腔内，所述气动振动器的上部设置有第一偏心块，所述气动振动器的下部设置有第二偏心块，且所述第一偏心块和所述第二偏心块非对称安装布置。

根据本发明矿用多元次固液分离机，优选地，还包括配重块，所述第一偏心块和所述第二偏心块上均设置有与所述配重块对应的连接孔。

根据本发明矿用多元次固液分离机，优选地，所述底座包括底板和支撑筒体，在所述底板下部设置有行走轮，所述底座上设置有推手，所述支撑筒体的侧壁上设有检修口和与所述振动器相连的气动三联件，支撑筒体内设置有消音器。

根据本发明矿用多元次固液分离机，优选地，所述第二分离筒体和所述上盖上均设置有观察口；所述接水斗中部设置有连接杆，所述接水斗通过连接杆吊设在所述筛网上。

根据本发明矿用多元次固液分离机，优选地，所述第一分离筒体与所述筛盘之间、所述第二分离筒体与所述第一分离筒体之间设置有密封连接单元，所述密封连接单元包括约束环和密封环，所述密封环匹配压设在相邻两部件之间，所述约束环连接固定上下两相邻部件。

一种井下煤水分离方法，包括以下步骤：

检测井下煤水流量，并检验煤水浓度和固液分离百分比；

确定如上述的矿用多元次固液分离机的数量和不同区段的矿用多元次固液分离机的固液分离精度；

选点布置矿用多元次固液分离机，通过连通管道将井下煤水引流至相应的矿用多元次固液分离机的进料口中；

启动矿用多元次固液分离机工作，将分离后的煤水引入水仓后外排中，将分离后的煤泥输送入输煤系统。

采用上述技术方案，所取得的有益效果是：

本申请整体结构设计合理，能够在煤矿开采过程中利用有利条件，多点布置将煤水颗粒混合物进行有效的高精度固液分离，分离出煤重新进入输煤系统，提高煤矿经济效益，分离后水中的固体颗粒呈悬浮状，因沉降速率小，经过水仓中中转停留后直接外排，有效解决了煤矿开采过程中固液分离的诸多难题。

本发明采用气动多元次固液分离设备，其结构更紧凑、空间和占地面积小，其同时具备速度可调，安全性能好，操作简单，使用便捷等特点；此外，本申请喂料均匀，频率调节范围大，体积小、结构紧凑，密封性好，防爆安全，实用性强，尤其适合应用于煤矿井下作业，对应用场景的适应性和安全性都有很大的保障。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下文中将对本发明实施例的附图进行简单介绍。其中，附图仅仅用于展示本发明的一些实施例，而非将本发明的全部实施例限制于此。

图1为根据本发明实施例的矿用多元次固液分离机的结构示意图。

图2为图1的侧视结构示意图。

图3为根据本发明实施例的矿用多元次固液分离机的立体结构示意图。

图4为根据本发明实施例的缓冲斗的结构示意图。

图中序号：

100为底座、101为底板、102为支撑筒体、103为推手、104为行走轮、105为检修口、106为气动三联件、107为弹簧、108为消音器；

200为筛盘、201为安装腔、210为振动器、211为第一偏心块、212为第二偏心块、220为第一分离筒体、221为出水口、230为第二分离筒体、231为排料口、232为观察口、240为上盖、241为进料口、250为接水斗、251为连接杆、260为筛网、270为缓冲斗、271为布料板、272为支腿、273为布料口；

301为约束环、302为密封环。

具体实施方式

下文中将结合本发明具体实施例的附图，对本发明实施例的示例方案进行清楚、完整地描述。除非另作定义，本发明使用的技术术语或者科学术语应当为所属领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。

在本发明的描述中，需要理解的是，“第一”、“第二”的表述用来描述本发明的各个元件，并不表示任何顺序、数量或者重要性的限制，而只是用来将一个部件和另一个部件区分开。

应注意到，当一个元件与另一元件存在“连接”、“耦合”或者“相连”的表述时，可以意味着其直接连接、耦合或相连，但应当理解的是，二者之间可能存在中间元件；即涵盖了直接连接和间接连接的位置关系。

应当注意到，使用“一个”或者“一”等类似词语也不必然表示数量限制。“包括”或者“包含”等类似的词语意指出现该词前面的元件或物件涵盖出现在该词后面列举的元件或者物件及其等同，而不排除其他元件或者物件。

应注意到，“上”、“下”、“左”、“右”等指示方位或位置关系的术语，仅用于表示相对位置关系，其是为了便于描述本发明，而不是所指装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作；当被描述对象的绝对位置改变后，则该相对位置关系也可能相应的改变。

参见图1-图4，本申请公开了一种矿用多元次固液分离机，包括底座100、筛盘200、振动器210、第一分离筒体220、第二分离筒体230和上盖240，所述筛盘200通过多组弹簧107支撑在所述底座100上；振动器210设置在所述筛盘200的下部；第一分离筒体220设置在所述筛盘200上部；在所述第一分离筒体220内设置有接水斗250；第二分离筒体230设置在所述第一分离筒体220上部，在所述第一分离筒体220与第二分离筒体230之间设置有筛网260，在所述第二分离筒体230内设置有缓冲斗270，所述缓冲斗270的中部设置有布料口273，所述布料口273处设置有布料器；上盖240对应设置在第二分离筒体230的上部，所述上盖上设置有进料口241；所述第一分体筒体220侧壁上设置有出水口221，所述第二分体筒体的侧壁上设置有排料口231。

优选地，本实施例中的布料器包括布料板271和设置在所述布料板下部的多根支腿272，所述布料板271通过所述支腿272支撑在所述缓冲斗270上，所述进料口241、布料板271与所述布料口273上下相对设置。煤水通过进料口进入落在布料板上，经布料板后流入缓冲斗，降低煤水对筛网的直接冲击，流入缓冲斗的煤水经过布料口273缓流在筛网上，经过筛网的振动筛分，实现水和煤泥的分离。为了对整体结构进行优化，本实施例中的缓冲斗270的布料口273下端距筛网260的距离为20mm~65mm。

为了提高筛分效果，根据不同的区段的筛分精度的需求，第二分离筒体230可以设置为至少两层的多层筛分结构，各第二分离筒体230下部均设置有筛网260，且筛网260的孔径由上往下逐渐减小，各第二分离筒体230的上部均设置有缓冲斗270和布料器。

为了提高安全性能，本申请的振动器210为气动振动器，采用了压缩空气为气源，安全、可靠、故障率低，免人工值守，免维护。筛盘200呈倒锥形，所述筛盘200的中部设置有安装腔201，所述气动振动器通过螺栓固定在所述安装腔201内，所述气动振动器的上部设置有第一偏心块211，所述气动振动器的下部设置有第二偏心块212，且所述第一偏心块211和所述第二偏心块212非对称安装布置。还可以设置配重块，所述第一偏心块211和所述第二偏心块212上均设置有与所述配重块对应的连接孔，利用配重块来改变偏心块的重量，或者改变两偏心块的夹角，实现振动的调节和优化。

进一步地，本实施例中的底座100包括底板101和支撑筒体102，在所述底板101下部设置有行走轮104，所述底座100上设置有推手103，所述支撑筒体102的侧壁上设有检修口105和与所述振动器210相连的气动三联件106，支撑筒体内设置有消音器108。第二分离筒体230和所述上盖240上均设置有观察口232；所述接水斗250中部设置有连接杆251，所述接水斗250通过连接杆251吊设在所述筛网260上。

为了提高连接的稳定性和密封效果，第一分离筒体220与所述筛盘200之间、所述第二分离筒体230与所述第一分离筒体220之间设置有密封连接单元，当设置多个第二分离筒体时，相邻两第二分离筒体之间也通过密封连接单元连接，密封连接单元包括约束环301和密封环302，所述密封环302匹配压设在相邻两部件之间，所述约束环301连接固定上下两相邻部件，约束环为呈V型的开口环，开口位置通过调节螺栓连接，实现固紧。

对于应用过程中各部件的布置进行进一步寿命：本申请的安装腔内设置有消音器，所述的气动振动器安装的筛盘中心，筛盘通过预设数量的弹簧支撑，固定在机座上，所述的筛盘上部自下而上的依次为接水斗、筛网、缓冲斗、上盖，所述筛网通过网架支撑，筛网和网架可以为单层，也可以为多层，当要实现高精度，高浓度固液混合物的分离时，可以通过增加层数和不同目数的筛网组合来提升固液分离质量，以达现场工艺要求。

所述第一分离筒体、第二分离筒体、上盖等每层连接与固定通过密封条和约束环在外围固定，上盖为正锥型且上部设置有进料口，缓冲斗为倒锥型且中心有布料器和布料口，所述的布料口比加料口要小且距离筛网距离以最大物料通过直径2-3倍为最佳尺寸。本申请的气动三联件的压缩空气阀门不限于球阀进行设备的启停，通过气动三联件调节压力从而调节设备排料运动快慢及固液分离效果，气动振动器上部和下部安装有非对称结构的第一偏心块和第二偏心块，所述通过增加或减小偏心块重量且调节上下两偏心块角度实现物料X、Y、Z三个方向的规律，其中X、Y方向合成为螺旋式扩散运动，Y方向为跳跃式运动从而实现了煤水分离的三元次动作。混合物料通过筛网实现三元次动作，优势在于不宜堵筛网和糊筛网，保持固液分离的连续工作。

由于巷道空间要求、井下作业的环境湿度的影响、巷道内的防爆要求、以及整机施工工艺和布局的要求，本发明矿用气动多元次固液分离设备材质为不锈钢材质，最大限度延长使用寿命。

本申请还公开了一种井下煤水分离方法，包括以下步骤：

检测井下煤水流量，并检验煤水浓度和固液分离百分比；

确定如上述的矿用多元次固液分离机的数量和不同区段的矿用多元次固液分离机的固液分离精度；

选点布置矿用多元次固液分离机，通过连通管道将井下煤水引流至相应的矿用多元次固液分离机的进料口中，可以利用自流形式或引流形式将固液混合物引导到设备实现固液分离；

启动矿用多元次固液分离机工作，将分离后的煤水引入水仓后外排中，将分离后的煤泥输送入输煤系统。

上文已详细描述了用于实现本发明的较佳实施例，但应理解，这些实施例的作用仅在于举例，而不在于以任何方式限制本发明的范围、适用或构造。本发明的保护范围由所附权利要求及其等同方式限定。所属领域的普通技术人员可以在本发明的教导下对前述各实施例作出诸多改变，这些改变均落入本发明的保护范围。