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[摘 要]水患作为煤矿的主要灾害之一，对煤矿安全生产有着重大的影响。目前，仍有接近 80%的煤矿水仓清挖作业时传统的人工清挖，然后通过罐车将煤泥运出的清挖方式。本课题的研究目的是提供一套科学合理的快速清淤新工艺并研制开发与其相适应的井下水仓清淤系统和装备具有：a.减少清挖煤泥时间，提高水仓利用率。b.降低由于水仓清淤不及时对煤矿排水安全的影响，确保煤矿安全运行。c.降低工人清挖水仓的劳动强度和工作难度。节约成本，减少人工成本和劳动时间。d.减少清挖水仓时，煤泥带来的环境影响，并对清挖出的煤泥进行资源化利用，创造经济效益等优点。
[关键词]水患、煤矿水仓清理
中图分类号：TG782 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2017）46-0025-01
0 项目综述
水、火、瓦斯、煤尘是煤矿主要的四大灾害。其中水患作为煤矿的主要灾害之一，对煤矿安全生产有着重大的影响。因此，在矿井的一般设计中，水仓设计极其重要。目前，仍有接近80%的煤矿水仓清挖作业时传统的人工清挖，然后通过罐车将煤泥运出的清挖方式。这主要是因为水仓中淤积的煤泥在常温常压下不具有流动性，形态介于固体和液体之间，属于高粘度、膏体状固液两相流体，经扰动又呈稀糊状流体，因此清挖起来十分困难。曾经有人尝试过采用渣浆泵向外抽排煤泥或利用刮板机、扒斗机、铲斗机等设备对煤泥进行装罐然后外运等机械化清挖措施，但终究由于这些措施中存在着或设备操作复杂或费时费功等原因导致的清挖效率低下、且效果不佳差，致使现在仍未能得到广泛应用。
本课题的研究目的是提供一套科学合理的快速清淤新工艺并研制开发与其相适应的井下水仓清淤系统和装备，从而达到降低工人劳动强度，提高水仓淤积煤泥清理的效率提高水仓利用率的目的，保证矿井水患安全。
其研制的意义和必要性在于：
（1）减少清挖煤泥时间，提高水仓利用率。
（2）降低由于水仓清淤不及时对煤矿排水安全的影响，确保煤矿安全运行。
（3）降低工人清挖水仓的劳动强度和工作难度。
（4）节约成本，减少人工成本和劳动时间。
（5）减少清挖水仓时，煤泥带来的环境影响，并对清挖出的煤泥进行资源化利用，创造经济效益。
1 作品功能介绍
螺旋输送水仓清理机结构，主要由车体、行走驱动装置、收集输送装置等部分组成。行走驱动装置在轨道上运行，由行走电机驱动，实现整机沿轨道前后移动；输送驱动装置与液压机构装配一起，由电机提供动力，控制面板控制；工作时，首先启动行走电机，螺旋水仓清理机带动辆矿车到达工作位置，根据现场情况，把螺旋收集器调整到合适的高度，启动输送驱动电机，链轮转动，刮板输送机开始工作，同时带动螺旋收集器转动，螺旋收集器为段式左右旋对称结构，正常工作时顺时针旋转，煤泥靠螺旋推力从两端移向中间，然后由刮板带动沿溜槽提升装入矿车，矿车装满后，由电机车拖往运输巷道，并再拖来空矿车，开始下一个装车循环。
本设备提出了新的井下水仓清淤工艺。在距煤矿井下水仓入口前的大巷里并联设置两组沉淀池，控制流入水仓的煤泥量，将大部分的煤泥清挖工作在煤泥进入水仓之前完成，“防”、“治”结合。由于沉淀池清挖作业范围集中，而且布置于具备通风条件的巷道内，便于实现机械化清淤。
2 工作原理
2.1.螺旋清挖集料系统
利用开式螺旋向提斗输送机集料，输送机将物料提升装入转运输送机或输送泵料斗中。根据水仓内物料堆积的高低，螺旋可以上下摆动，将水仓中的物料连续不间断地向提斗机中输送，有利于含水率高的煤泥的清挖。
（1）转运输送机
当提斗输送机输送来的是含水率<35%的煤泥时，煤泥的塑性流动性较差，用柱塞泵经输送管路进行长距离输送是比较困难的。此时可以直接用转运输送机将其装入清仓机尾部拖曳的矿车中，再由矿车将其运送到指定位置。
（2）液压柱塞输送泵
当提斗输送机输送来的是含水率>40%的煤泥（浆）时，煤泥的塑性流动性好，搅动后呈膏状或更稀的浆状，可以由液压柱塞泵经管路输送到指定位置。
（3）在轨行走装置
设备在水仓中工作时是不断行走的，在轨行走装置是使该设备行走在轨道上，稳定性更好。
（4）操作台
位于设备前部的操作台集成了各液压操作控制阀，操作人员可清楚地观察清仓机物料的状态、堆积情况的变化以及物料的收集输送变化，从而正确地对清仓机进行操控。
2.2.防爆系统设计
煤矿在开采过程中，存在多种易燃易爆气体即瓦斯，如果出现瓦斯爆炸，则会带来极大的人力物力损失，且会严重危及到煤矿工作人员的人身安全。故煤矿井底工作环境为爆炸性气体环境，需要采取防保措施以保证煤矿的安全生产以及人身安全。
电气设备的防爆方式有很多种，如隔爆型，增安型，本質安全型i等；煤矿的电气设备主要以上述提到的三种形式进行防爆。通常所说的隔爆型是利用隔爆外壳料进行防爆的。压滤机的电气控制柜选用隔爆外壳进行防爆。根据实际应用需要，本电控柜需进行防爆设计。外壳10m厚的钢板。隔爆接合面的尺寸及加工精度符合GB3836.2规定。其次，电路的设计要完成电器的电气功能，保证电气原理的正确性。防爆电控柜的电气间隙、爬电距离、绝缘参数必须符合GB3836的规定要求。隔爆腔内电器元件及装配布置爬电距离不小于16mm，电气间隙不小10mm。隔爆接线腔内设有内接地螺栓。外壳设有外接地螺栓。并在外壳的正前方设有铭牌，铭牌右上角设有Ex标志，防爆标志dⅠ（150℃），MA的安全标志，此外，铭牌上还标有名称、型号、额定电压、额定电流、防爆合格证编号、安全标志、出厂编号、制造日期等。其他控制电机的开关也均要为矿用防爆性；在本系统中，对多台电机集中控制采用的是型号为QBC-4×40/660（380）的矿用隔爆型多回路电磁起动器，其远程控制抽排泵采用的是QBZ-80的矿用隔爆型开关，其他设备电气设备所用电机均为矿用防爆性电机，以满足煤矿安全生产的要求。
3 创新之处
本课题主要的创新点包括以下几点：
（1）提出了井下水仓清淤的新工艺，制定了动态快速清淤新工艺，形成了一级沉淀池根据淤积程度清理，二级沉淀池日常清理，水仓定期清理的动态化、多层次的清淤模式。
（2）本课题将井下清淤系统分为三个过程，并通过对井下水仓清淤系统的过程分析，总结出井下水仓清淤系统运行过程的一般规律，为后续设备选型提供依据。
（3）提出了完善的井下水仓清淤系统的设备选型体系。
（4）实现了井下清淤系统集中控制以及核心设备自动化功能。
参考文献
[1] 万国华，常家申，张秀林，刘传浩，李涛，孙良德.螺旋提斗式多功能清仓机的设计[J].煤矿机电，2014.2.
[2] 孙鹏程.井下水仓清淤技术研究及关键设备控制[D].河北工程大学.
[关键词]水患、煤矿水仓清理
中图分类号：TG782 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2017）46-0025-01
0 项目综述
水、火、瓦斯、煤尘是煤矿主要的四大灾害。其中水患作为煤矿的主要灾害之一，对煤矿安全生产有着重大的影响。因此，在矿井的一般设计中，水仓设计极其重要。目前，仍有接近80%的煤矿水仓清挖作业时传统的人工清挖，然后通过罐车将煤泥运出的清挖方式。这主要是因为水仓中淤积的煤泥在常温常压下不具有流动性，形态介于固体和液体之间，属于高粘度、膏体状固液两相流体，经扰动又呈稀糊状流体，因此清挖起来十分困难。曾经有人尝试过采用渣浆泵向外抽排煤泥或利用刮板机、扒斗机、铲斗机等设备对煤泥进行装罐然后外运等机械化清挖措施，但终究由于这些措施中存在着或设备操作复杂或费时费功等原因导致的清挖效率低下、且效果不佳差，致使现在仍未能得到广泛应用。
本课题的研究目的是提供一套科学合理的快速清淤新工艺并研制开发与其相适应的井下水仓清淤系统和装备，从而达到降低工人劳动强度，提高水仓淤积煤泥清理的效率提高水仓利用率的目的，保证矿井水患安全。
其研制的意义和必要性在于：
（1）减少清挖煤泥时间，提高水仓利用率。
（2）降低由于水仓清淤不及时对煤矿排水安全的影响，确保煤矿安全运行。
（3）降低工人清挖水仓的劳动强度和工作难度。
（4）节约成本，减少人工成本和劳动时间。
（5）减少清挖水仓时，煤泥带来的环境影响，并对清挖出的煤泥进行资源化利用，创造经济效益。
1 作品功能介绍
螺旋输送水仓清理机结构，主要由车体、行走驱动装置、收集输送装置等部分组成。行走驱动装置在轨道上运行，由行走电机驱动，实现整机沿轨道前后移动；输送驱动装置与液压机构装配一起，由电机提供动力，控制面板控制；工作时，首先启动行走电机，螺旋水仓清理机带动辆矿车到达工作位置，根据现场情况，把螺旋收集器调整到合适的高度，启动输送驱动电机，链轮转动，刮板输送机开始工作，同时带动螺旋收集器转动，螺旋收集器为段式左右旋对称结构，正常工作时顺时针旋转，煤泥靠螺旋推力从两端移向中间，然后由刮板带动沿溜槽提升装入矿车，矿车装满后，由电机车拖往运输巷道，并再拖来空矿车，开始下一个装车循环。
本设备提出了新的井下水仓清淤工艺。在距煤矿井下水仓入口前的大巷里并联设置两组沉淀池，控制流入水仓的煤泥量，将大部分的煤泥清挖工作在煤泥进入水仓之前完成，“防”、“治”结合。由于沉淀池清挖作业范围集中，而且布置于具备通风条件的巷道内，便于实现机械化清淤。
2 工作原理
2.1.螺旋清挖集料系统
利用开式螺旋向提斗输送机集料，输送机将物料提升装入转运输送机或输送泵料斗中。根据水仓内物料堆积的高低，螺旋可以上下摆动，将水仓中的物料连续不间断地向提斗机中输送，有利于含水率高的煤泥的清挖。
（1）转运输送机
当提斗输送机输送来的是含水率<35%的煤泥时，煤泥的塑性流动性较差，用柱塞泵经输送管路进行长距离输送是比较困难的。此时可以直接用转运输送机将其装入清仓机尾部拖曳的矿车中，再由矿车将其运送到指定位置。
（2）液压柱塞输送泵
当提斗输送机输送来的是含水率>40%的煤泥（浆）时，煤泥的塑性流动性好，搅动后呈膏状或更稀的浆状，可以由液压柱塞泵经管路输送到指定位置。
（3）在轨行走装置
设备在水仓中工作时是不断行走的，在轨行走装置是使该设备行走在轨道上，稳定性更好。
（4）操作台
位于设备前部的操作台集成了各液压操作控制阀，操作人员可清楚地观察清仓机物料的状态、堆积情况的变化以及物料的收集输送变化，从而正确地对清仓机进行操控。
2.2.防爆系统设计
煤矿在开采过程中，存在多种易燃易爆气体即瓦斯，如果出现瓦斯爆炸，则会带来极大的人力物力损失，且会严重危及到煤矿工作人员的人身安全。故煤矿井底工作环境为爆炸性气体环境，需要采取防保措施以保证煤矿的安全生产以及人身安全。
电气设备的防爆方式有很多种，如隔爆型，增安型，本質安全型i等；煤矿的电气设备主要以上述提到的三种形式进行防爆。通常所说的隔爆型是利用隔爆外壳料进行防爆的。压滤机的电气控制柜选用隔爆外壳进行防爆。根据实际应用需要，本电控柜需进行防爆设计。外壳10m厚的钢板。隔爆接合面的尺寸及加工精度符合GB3836.2规定。其次，电路的设计要完成电器的电气功能，保证电气原理的正确性。防爆电控柜的电气间隙、爬电距离、绝缘参数必须符合GB3836的规定要求。隔爆腔内电器元件及装配布置爬电距离不小于16mm，电气间隙不小10mm。隔爆接线腔内设有内接地螺栓。外壳设有外接地螺栓。并在外壳的正前方设有铭牌，铭牌右上角设有Ex标志，防爆标志dⅠ（150℃），MA的安全标志，此外，铭牌上还标有名称、型号、额定电压、额定电流、防爆合格证编号、安全标志、出厂编号、制造日期等。其他控制电机的开关也均要为矿用防爆性；在本系统中，对多台电机集中控制采用的是型号为QBC-4×40/660（380）的矿用隔爆型多回路电磁起动器，其远程控制抽排泵采用的是QBZ-80的矿用隔爆型开关，其他设备电气设备所用电机均为矿用防爆性电机，以满足煤矿安全生产的要求。
3 创新之处
本课题主要的创新点包括以下几点：
（1）提出了井下水仓清淤的新工艺，制定了动态快速清淤新工艺，形成了一级沉淀池根据淤积程度清理，二级沉淀池日常清理，水仓定期清理的动态化、多层次的清淤模式。
（2）本课题将井下清淤系统分为三个过程，并通过对井下水仓清淤系统的过程分析，总结出井下水仓清淤系统运行过程的一般规律，为后续设备选型提供依据。
（3）提出了完善的井下水仓清淤系统的设备选型体系。
（4）实现了井下清淤系统集中控制以及核心设备自动化功能。
参考文献
[1] 万国华，常家申，张秀林，刘传浩，李涛，孙良德.螺旋提斗式多功能清仓机的设计[J].煤矿机电，2014.2.
[2] 孙鹏程.井下水仓清淤技术研究及关键设备控制[D].河北工程大学.