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[摘 要]现代化采矿工艺技术在采矿作业中的应用优势显而易见。乳化液作为煤矿井下综采设备液压支架液力传动系统介质，其清洁度是保证液压支架系统正常运转的重要条件，尤其是随着电液控制系统的使用，对乳化液的清洁度提出了更高的要求。开采效率、开采质量的显著提升都要归功于现代采矿工艺技术，在采矿作业中要不断研究绿色采矿技术并加以应用，真正实现绿色开采。
[关键词]煤矿液压支架；乳化液；井下循环
中图分类号：TD355.4 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2017）20-0377-01
目前，神华神东煤炭集团公司各矿井普遍对综采工作面液压支架低压主回液管路增加了回液过滤站回收乳化液重复利用，但因设备的单一性，滤芯堵塞更换不及时导致回液系统背压过高，存在损坏系统液压元件的隐患；同时因背压过高也会导致支架液压联动系统工作速度慢，极影响采煤效率。即使采用旁通方案，也无法从根本上解决回液清洁度及隐患问题。因此，对工作面低压主回液及回收过滤系统整体性研究，合理保证工作介质的清洁度具有重要现实意义。
一、工作原理
来自综采工作面支架主回液和反冲洗、安全阀卸液首先经三通法兰球阀进入本系统缓冲液箱内。主回液在缓冲液箱的沉淀室内沉淀后，经磁性组件过滤精度达到180μm后再到贮液室。当系统检测到贮液室内乳化液液位升到一定高度时，其中一个泵开始启动从贮液箱内经吸油滤抽出乳化液，如果液位仍继续上升，到警戒高度时，另一泵也启动，当贮液箱液位降至吸油口附近设定高度时，所有泵停止抽液。从贮液箱内由泵抽出的乳化液首先到多通块（或称配液块），再进入回液过滤站，回液过滤站共4个过滤组件，两用两备，过滤精度可达到60μm，设计可在线维护滤网组件。经回液过滤站过滤后的乳化液由回液胶管导入高压泵站乳化液箱。为了便于故障应急处理，另外在每个缓冲液箱入口处装有切换式三通法兰球阀，这样配合泵站止回阀可使工作面主回液管路直接与多通块相通，隔断缓冲箱及泵站[1]。
二、乳化液回收过滤系统性技术研究
（一）可行性分析
由于液压支架供回液系统各组成部分对乳化液清洁度要求不同，造成综采工作面支架液压系统各组成部分执行过程中表现出来的现象不同，清洁度要求较低的液压元件对系统清洁度要求较高的元器件产生污染。通过在工作面低压主回液系统增加缓冲箱、离心泵组、高压过滤站及相关电控设备，可以解决返回乳化液箱的介质清洁度一致性问题，并能保证精度较高的元器件最优的使用性能。液压支架乳化液回收系统中设备设计研发和最终的技术成果的转换，可与主进液管路系统的过滤装置整体上形成完整的多级过滤循环系统。形成系统性回收过滤系统，可以保证工作面的反冲洗液及安全阀卸载液经多级处理达到一定清洁度回至泵站液箱。正常工作状态下，不增加或一定程度上降低工作面液压支架工作背压，避免因过滤装置堵塞引起的液压元件损坏的隐患。可最大限度减少因系统污染导致工作面支架动作受阻，影响矿井生产。
（二）多级过滤技术研究
（1）对回收液及主回液进行沉淀、吸附、过滤等多级预过滤处理技术构想。综采工作面液压支架主回液及回收液均首先进入预先设计的缓冲液箱的沉淀室内，经过沉淀、磁性装置吸附铁屑后再到气泡隔离区，接着到贮液室，最后经吸油过滤器进入离心泵站，形成对乳化液的多级预处理。系统设计过程中多次比对选用过滤精度等级合适滤网；合理设计过滤装置溢流口的卸荷压力，防止回液冲击外溢可能性；合理设计滤网组件纳污能力，降低堵塞可能性，延长滤网组件使用时间；滤筒采用二备二用，可实现在线维护。采用双离心泵设计，工作一台备用一台。电机采用高绝缘保护级别，合理搭配电机与离心泵额定功率，合理配套电机与空气开关，同时配合采用低功率起动等措施，最终解决离心泵频繁启停问题。整个系统采用自动控制方案。设置极限液位、离心泵起停动态液位控制，采用双液位计，提高控制核心点可靠性；控制方式采用自动或手动模式选项；设置泵站组故障及滤网组件堵塞报警；设计缓冲箱进液口通道自动换向装置，有效防止非正常高液位时乳化液外溢现象发生[2]。
（2）系统主要参数及主要设备选型：综采工作面支架回液系统公称流量1500l/min，公称压力1.1MPa，缓冲液箱容积3.8m3，内部所涉滤网过滤精度60μm，工作介质为液压支架用乳化液或浓缩液。回液和回收液系统进口规格2-SKVDN75及2-DN38，系统出口规格2-SKVDN75。电气系统输入电源额定输入电压127VAC、1140VAC（660VAC）；输入功率：127V等级（70W）、1140V（660V）等级74kW。
（3）缓冲液箱主要由缓冲液箱焊合主体、空滤器、视镜式玻璃板液位计总成、磁性组件、吸油滤、贮液腔上盖和沉淀腔上盖组成。缓冲液箱焊合主体既是主回液缓冲存贮箱，也是其他液压附件的机架。靠近进液口的腔为沉淀腔，沉淀主回液中较大杂质。靠近出液口的腔为贮液腔。在箱体的前后端面板上均设有视镜式玻璃板液位计及空滤器，前者用来显示液位，后者既是液箱内外相通的呼吸通道，对通过空气起过滤作用，也是极限高液位警示口，液位过高时，箱内乳化液会从前后空滤器倒流箱外，提醒人员采取处理措施。磁性组件可吸附乳化液内通过的铁屑。吸油滤组件设有单向阀及旁通阀，更换或清理滤网时单向阀可防止液体外流，吸液出口真空度降至0.02MPa时旁通阀会自动打开，以免泵出现吸空故障。整个箱体底部左右各设有两个放液螺堵，清洗箱体时可将放液塞拧掉放尽箱内的乳化液。
（4）离心泵站主要是由立式多级离心泵、对夹止回阀、法兰式截止阀、框架及管路附件构成。CDLF立式多级离心泵是吸取了国内外先进技术而设计制造的非自吸立式多级离心泵，电机轴通过泵头用联轴器直接与泵轴连接，拉杆螺栓将耐压筒、过流部件固定在泵头和进液出水段之间，泵进出水口在泵底同一直线上。
（5）回液过滤站主要由底座、两个双联球阀、四个DN20排污球阀、四个滤筒、四个溢流阀、一个进口压力表、二个出口法兰组件及二个进口法兰组件组成。双联球阀用来切换相连两滤筒的进出口油道。溢流阀作用是当滤筒进口压力超出一定值（出厂设定1MPa左右）时，溢流阀开启卸荷，防止筒内压力过高。
（6）电控部分主要由矿用隔爆兼本安型直流稳压电源、液压支架电液控制装置控制器、矿用隔爆兼本质安全型真实电磁起动器、电控柜、采集部分构成。
三、结语
经过半年时间的井下实验过程跟踪，对缓冲箱出液口和高压过滤站出口液体进行抽样化验，过滤精度和效果良好。经过测算该系统的投入使用在回收液重复利用和水污染防治方面为公司节省约300万元以上，同时也减少了向高压泵站液箱加液次数，减轻井下泵站工作人员的劳动强度，杜绝了乳化液排放后对水资源造成的污染；对主回液进行过滤处理，保证工作面回液介质的清洁度，使进液过滤系统维护频率大大减少，帮助工作人员对井下数据进行实时的监测、记录、管理，使地上人员得到及时的动态反馈，方便工作人员对相关信息做出及时调整，从而避免矿山事故的发生，真正实现安全生产。
參考文献
[1]杜万飞.煤矿液压支架电液控制系统及其应用分析[J].中国新技术新产品，2015，（19）：35-36.
[2]王佞，杨坤.煤矿液压支架电液控制系统的研究[J].煤矿机械，2013，（05）：191-192.
[3]张兴友.煤矿液压支架大流量技术改造[J].煤矿机械，2013，（05）：207-209.
[关键词]煤矿液压支架；乳化液；井下循环
中图分类号：TD355.4 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2017）20-0377-01
目前，神华神东煤炭集团公司各矿井普遍对综采工作面液压支架低压主回液管路增加了回液过滤站回收乳化液重复利用，但因设备的单一性，滤芯堵塞更换不及时导致回液系统背压过高，存在损坏系统液压元件的隐患；同时因背压过高也会导致支架液压联动系统工作速度慢，极影响采煤效率。即使采用旁通方案，也无法从根本上解决回液清洁度及隐患问题。因此，对工作面低压主回液及回收过滤系统整体性研究，合理保证工作介质的清洁度具有重要现实意义。
一、工作原理
来自综采工作面支架主回液和反冲洗、安全阀卸液首先经三通法兰球阀进入本系统缓冲液箱内。主回液在缓冲液箱的沉淀室内沉淀后，经磁性组件过滤精度达到180μm后再到贮液室。当系统检测到贮液室内乳化液液位升到一定高度时，其中一个泵开始启动从贮液箱内经吸油滤抽出乳化液，如果液位仍继续上升，到警戒高度时，另一泵也启动，当贮液箱液位降至吸油口附近设定高度时，所有泵停止抽液。从贮液箱内由泵抽出的乳化液首先到多通块（或称配液块），再进入回液过滤站，回液过滤站共4个过滤组件，两用两备，过滤精度可达到60μm，设计可在线维护滤网组件。经回液过滤站过滤后的乳化液由回液胶管导入高压泵站乳化液箱。为了便于故障应急处理，另外在每个缓冲液箱入口处装有切换式三通法兰球阀，这样配合泵站止回阀可使工作面主回液管路直接与多通块相通，隔断缓冲箱及泵站[1]。
二、乳化液回收过滤系统性技术研究
（一）可行性分析
由于液压支架供回液系统各组成部分对乳化液清洁度要求不同，造成综采工作面支架液压系统各组成部分执行过程中表现出来的现象不同，清洁度要求较低的液压元件对系统清洁度要求较高的元器件产生污染。通过在工作面低压主回液系统增加缓冲箱、离心泵组、高压过滤站及相关电控设备，可以解决返回乳化液箱的介质清洁度一致性问题，并能保证精度较高的元器件最优的使用性能。液压支架乳化液回收系统中设备设计研发和最终的技术成果的转换，可与主进液管路系统的过滤装置整体上形成完整的多级过滤循环系统。形成系统性回收过滤系统，可以保证工作面的反冲洗液及安全阀卸载液经多级处理达到一定清洁度回至泵站液箱。正常工作状态下，不增加或一定程度上降低工作面液压支架工作背压，避免因过滤装置堵塞引起的液压元件损坏的隐患。可最大限度减少因系统污染导致工作面支架动作受阻，影响矿井生产。
（二）多级过滤技术研究
（1）对回收液及主回液进行沉淀、吸附、过滤等多级预过滤处理技术构想。综采工作面液压支架主回液及回收液均首先进入预先设计的缓冲液箱的沉淀室内，经过沉淀、磁性装置吸附铁屑后再到气泡隔离区，接着到贮液室，最后经吸油过滤器进入离心泵站，形成对乳化液的多级预处理。系统设计过程中多次比对选用过滤精度等级合适滤网；合理设计过滤装置溢流口的卸荷压力，防止回液冲击外溢可能性；合理设计滤网组件纳污能力，降低堵塞可能性，延长滤网组件使用时间；滤筒采用二备二用，可实现在线维护。采用双离心泵设计，工作一台备用一台。电机采用高绝缘保护级别，合理搭配电机与离心泵额定功率，合理配套电机与空气开关，同时配合采用低功率起动等措施，最终解决离心泵频繁启停问题。整个系统采用自动控制方案。设置极限液位、离心泵起停动态液位控制，采用双液位计，提高控制核心点可靠性；控制方式采用自动或手动模式选项；设置泵站组故障及滤网组件堵塞报警；设计缓冲箱进液口通道自动换向装置，有效防止非正常高液位时乳化液外溢现象发生[2]。
（2）系统主要参数及主要设备选型：综采工作面支架回液系统公称流量1500l/min，公称压力1.1MPa，缓冲液箱容积3.8m3，内部所涉滤网过滤精度60μm，工作介质为液压支架用乳化液或浓缩液。回液和回收液系统进口规格2-SKVDN75及2-DN38，系统出口规格2-SKVDN75。电气系统输入电源额定输入电压127VAC、1140VAC（660VAC）；输入功率：127V等级（70W）、1140V（660V）等级74kW。
（3）缓冲液箱主要由缓冲液箱焊合主体、空滤器、视镜式玻璃板液位计总成、磁性组件、吸油滤、贮液腔上盖和沉淀腔上盖组成。缓冲液箱焊合主体既是主回液缓冲存贮箱，也是其他液压附件的机架。靠近进液口的腔为沉淀腔，沉淀主回液中较大杂质。靠近出液口的腔为贮液腔。在箱体的前后端面板上均设有视镜式玻璃板液位计及空滤器，前者用来显示液位，后者既是液箱内外相通的呼吸通道，对通过空气起过滤作用，也是极限高液位警示口，液位过高时，箱内乳化液会从前后空滤器倒流箱外，提醒人员采取处理措施。磁性组件可吸附乳化液内通过的铁屑。吸油滤组件设有单向阀及旁通阀，更换或清理滤网时单向阀可防止液体外流，吸液出口真空度降至0.02MPa时旁通阀会自动打开，以免泵出现吸空故障。整个箱体底部左右各设有两个放液螺堵，清洗箱体时可将放液塞拧掉放尽箱内的乳化液。
（4）离心泵站主要是由立式多级离心泵、对夹止回阀、法兰式截止阀、框架及管路附件构成。CDLF立式多级离心泵是吸取了国内外先进技术而设计制造的非自吸立式多级离心泵，电机轴通过泵头用联轴器直接与泵轴连接，拉杆螺栓将耐压筒、过流部件固定在泵头和进液出水段之间，泵进出水口在泵底同一直线上。
（5）回液过滤站主要由底座、两个双联球阀、四个DN20排污球阀、四个滤筒、四个溢流阀、一个进口压力表、二个出口法兰组件及二个进口法兰组件组成。双联球阀用来切换相连两滤筒的进出口油道。溢流阀作用是当滤筒进口压力超出一定值（出厂设定1MPa左右）时，溢流阀开启卸荷，防止筒内压力过高。
（6）电控部分主要由矿用隔爆兼本安型直流稳压电源、液压支架电液控制装置控制器、矿用隔爆兼本质安全型真实电磁起动器、电控柜、采集部分构成。
三、结语
经过半年时间的井下实验过程跟踪，对缓冲箱出液口和高压过滤站出口液体进行抽样化验，过滤精度和效果良好。经过测算该系统的投入使用在回收液重复利用和水污染防治方面为公司节省约300万元以上，同时也减少了向高压泵站液箱加液次数，减轻井下泵站工作人员的劳动强度，杜绝了乳化液排放后对水资源造成的污染；对主回液进行过滤处理，保证工作面回液介质的清洁度，使进液过滤系统维护频率大大减少，帮助工作人员对井下数据进行实时的监测、记录、管理，使地上人员得到及时的动态反馈，方便工作人员对相关信息做出及时调整，从而避免矿山事故的发生，真正实现安全生产。
參考文献
[1]杜万飞.煤矿液压支架电液控制系统及其应用分析[J].中国新技术新产品，2015，（19）：35-36.
[2]王佞，杨坤.煤矿液压支架电液控制系统的研究[J].煤矿机械，2013，（05）：191-192.
[3]张兴友.煤矿液压支架大流量技术改造[J].煤矿机械，2013，（05）：207-209.