济宁二号煤矿井下自动清淤系统的应用
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【摘 要】煤矿井下清淤一直是困扰煤矿企业的一个难题。自动清淤系统能大大减轻工人的劳动强度，保障工人的人身安全，明显的提高工作效率；同时，由于使用自动清淤系统对煤泥进行定期的清理，减少了水仓的清淤次数，节省了大量的人力物力，确保了排水系统的安全运行，取得良好的经济和社会效益。
【关键词】自动清淤系统 煤泥压滤
煤矿井下清淤一直是困扰煤矿企业的一个难题，虽然各工矿企业也都做出了不同程度的探索和研究，但都不能完全解决现场实际所遇到的各种问题。如何提高煤矿井下清淤的工作效率，降低职工的劳动强度，提高清淤设备的自动化程度，具有非常广阔的发展空间。
济宁二号煤矿目前有中央主排水水仓和南翼1#水仓、南翼3#水仓、六采水仓等采区水仓共计4个。由于距离采区工作面较近，进入水仓的矿井水含泥浓度较高，致使水仓淤泥较为严重，每年对水仓进行2次清淤仍不能解决根本问题。由于水仓淤泥多，排水泵设备及配件磨损较快，同时容易造成排水泵吸水笼头堵塞，直接影响排水设备的正常排水。
目前，济宁二号煤矿清淤方式采用半机械化人工清淤，清淤前必须先安装局部通风机、牵引绞车和排污泵及相应配电设施，再用泵将积存的水排干，然后配合高压水和清淤泵排至矿车或泥罐车及临时设施，故前期准备工作繁琐。清淤期间，必须停止使用一条水仓，对排水工作造成一定影响；职工劳动强度大，清淤周期较长；清出的淤泥采用泥罐车运输，运输时对沿线造成一定程度的污染。
井下自动清淤系统的研究具有如下意义：
①通过该项目的研究，可改变传统的煤矿水仓清淤模式，将被动清仓改为主动清仓。
②实现连续无间断清淤工作，有效的降低清淤带来的巷道污染。清淤期间不影响水仓正常使用，确保了排水系统的安全运行，消除了隐患。
③清淤系统自动化程度高，降低了工人的劳动强度。
井下自动清淤系统的研究，为今后煤矿井下清淤设备的发展提供了坚实基础。
3、井下自动清淤系统主要设备、设施设计方案
井下清淤系统是清淤过程的各种设备、设施的总称，主要设备有煤泥压滤机构、自动行走机构、煤泥清挖部分。
（1）煤泥压滤机构
煤泥压滤设备使用带式压滤机。带式压滤机工作原理：经浓缩后的淤泥进入带式压滤机重力脱水段，这时淤泥已失去流动性，再经“楔”形压榨段，由于淤泥在“楔”形压榨段中，一方面使淤泥平整，另一方面受到轻度压力，使淤泥再度脱水，然后喂入“S”形压榨段，在“S”形压榨段中，淤泥被压在上、下层滤布中间经若干不同口径的滚筒反复压榨，这时对淤泥造成剪切，促使滤饼进一步脱水，最后通过刮刀将滤饼刮落，而上、下滤带进行冲洗后重新使用。
（2）自动行走机构
通过对齿轮传动、链轮传动和带式传动三种传动方式的对比，结合现场工作环境及对矿车的改造工作，因此我们选择了链传动作为行走机构的传动部分。对3吨平板车轮轴进行改造，使轮轴与车轮一起转动，在平板车轮轴上安装链轮；在平板车上安装减速机，通过链轮传动装置，带动平板车轮轴转动，达到平板车自由行走的功能，通过控制开关及减速机运行，使平板车能够在敷设的轨道上以1m/min的速度来回行走。
（3）煤泥清挖部分
采用泵吸式清淤设备。常使用的设备为煤泥专用泵、液下泵、潜污泵等。煤泥专用泵，清淤效果较好，但需要配套绞车等附属设施，位置高度调整困难且需要人工搅拌和挪移，易造成人身伤害和设备损换频率高。液下泵清淤效果较好，需使用专门的吊悬装置，对液面以下的煤泥进行清淤。潜污泵主要由于固定地点方面进行清淤，同时对较大颗粒煤泥清淤效果不好。
4、井下自动清淤系统研发方案
通过对济宁二号煤矿目前的清淤工作存在的问题，结合其他矿井的调查和咨询，和生产厂家初步交流，确定了可靠、适应的方案：
a、压滤部采用DYQ-500型小型带式压滤机和3吨平板车构成。
b、行走部采用改造后链传动的3吨平板车及驱动装置构成。
c、煤泥清挖部采用2台吸附大颗粒的DYWS 15-28型液下排污泵及附属管路构成。
（1）设备组成：
①机械部分：带式压滤机、3吨平板车、1.5吨矿车、液下泵、起吊梁。
②驱动部分：摆线针轮减速器、驱动链轮、传动链、驱动轴。
③电控部分：控制箱、操作台、传感器。
（2）主要特点：
①实现清淤作业自动化。设有人工优先自动方式和手动方式。
②自带牵引动力，减少了清淤地点牵引绞车等设备的安装环节。
③使用链传动装置，设备安装方便，维护量小，驱动可靠性高。
④在清淤过程中，操作司机可随意改变装置的行走方向，能够有效地对淤泥部位进行彻底地清理。
⑤带式压滤机自动压滤、自动卸载煤泥，减少了操作环节，提高了工作效率。
⑥实现就地操作控制，操作台上安装液晶显示屏，实时对清淤作业过程进行监控，提高了设备运行可靠性。
⑦液下泵利用行走装置，可有效对周围淤泥进行清理。
5、自动清淤装置的设计改造
（1）压滤部分
①对自动卸料机构进行了调整，提高了出料口的整体高度，使煤泥可直接落入矿车内部，减少了中间环节。
②对压滤机整体框架机构进行了改造，使压滤机的整体高度降低，便于设备适应井下的各个现场环境。
③改进了压滤机的自动清洗装置，使压滤机的清洗更为方便。
④增加微型斗提机。在现场调试过程中，由于液下泵能够吸附较大的颗粒，其较大颗粒容易对带式压滤机造成挤带等故障。因此，增加了一部微型斗提机，先对较大的煤泥颗粒进行处理，剩余细小的煤泥再进入压滤系统进行处理。
（2）行走部分
①3吨平板车的改造。为了满足行走部1m/min的速度要求，我们对3吨平板车进行了改造，将平板车一套轮轴改为通轴，使用专用轴承座固定在车的底盘上，在轴上安装了传动链轮。为了便于井下各个环节的运输，链轮的固定方式也采用了可调式。
②加工框架结构，将控制箱、操作台、加药系统全部放在3吨平板车上，充分了平板车的空间，节约了材料，增加了装置的美观度。
③对液下泵的吊挂装置进行改造，使用小型的行走机构，实现了液下泵可在平板车中间、两侧多个方向进行移动，能够使液下泵对周围煤泥进行有效清理。
（3）电气系统
电气设备均采用煤矿隔爆兼本质安全型设备，符合《煤矿安全规程》要求。
6、应用情况、效益及市场前景
自动清淤系统在济宁二号煤矿六采区应用情况较好，大大减轻了工人的劳动强度，保障了工人的人身安全，明显的提高了工作效率；同时，由于使用自动清淤系统对煤泥进行定期的清理，六采水仓由原来每年清淤4次改为每年1次，减少了水仓的清淤次数，节省了大量的人力物力，确保了排水系统的安全运行，经济效益和社会效益显著。
该自动清淤系统技术先进，设计合理，技术水平国内领先，工作安全可靠，维护少，易维修，适应性强，适于煤矿井下各种环境的煤泥清理工作，具有很大的参考价值和推广价值。■