一. 概况

　　地下煤炭在开发过程中存在着大量的地下水，为了便于抽水，每一个开采水平面至少设置一对水仓（即内、外水仓）用于蓄水，水仓位置一般低于同一水平面2~4米，宽度为2~4，长为100~600米之间，断截面下为矩形、上为拱形。地下水在流动过程中带走了一部分煤泥，煤泥力度一般为0~5毫米，沉淀在水仓里，这对水仓蓄水起着阻碍作用，因此必须及时清挖处理。一个水仓一年一般清挖1~2次，每次一个水仓清挖时间为1~3个月，每个煤矿大约有2~4对水仓，即4~8个水仓。



二. 国内水仓清挖处理办法

　　为了解决水仓中煤泥清挖处理问题，人们都在不断的探索清挖处理方法，并且积累了大量的经验，以下为常用的几种方法。

　　1、 人工清挖：首先用主排水泵及潜水泵把水仓中浓度较稀的煤泥水抽排掉，然后用铁锨及桶等工具用人工的方法将水仓中煤泥水装矿车中，通过绞车拉到平巷再运输到地面，倒入事先准备好的煤泥池中沉淀晾干，此方法工人劳动强度、劳动量大，污染运输环境，增大整个矿井运输量，增加运输成本。

　　2、 井下巷道晾干：在井下水仓中稀煤泥抽排后，通过污水泵将水仓中煤泥水抽排到同一水平废弃的巷道沉淀晾干，再用人工清挖方法运到地面。此方法一是必须有废弃的巷道，二是沉淀晾干周期较长，如果煤泥量大，必然造成周转时间不够影响水仓蓄水。同样工人劳动强度大。

　　3、 水仓粗煤泥清挖机：通过专用泵抽排煤泥水到振动脱水设备进行脱水。此方法解决大于0.1毫米以上煤泥水脱水问题，但是0.1毫米以下煤泥水的处理仍不能解决。

　　4、 煤泥自动装车机：通过机械螺旋叶轮与刮板机的组合，整机沿着轨道自动向前行走，把水仓煤泥中的煤泥水输送到矿车中，此方法解决了工人的劳动量及劳动强度，但不能解决煤泥水脱水问题，存在着运输量大，污染环境问题。

　　综上所述，各种煤泥清挖处理设备（方法）仍不能真正理想解决井下水仓煤泥处理问题，存在着劳动强度大、污染环境、增大矿井运输量、细颗粒煤泥如法解决等问题，这些问题严重影响煤矿安全文明生产。


三. 项目主要组成和指标。

1、 主要组成
　　主要由抽排设备、缓冲装置、加压设备、脱水设备组成。

2、 主要指标
　　水仓清挖系统型号：ZQ-IIA型：
　　入料粒度：0.01~5mm；
　　煤泥清挖量：3~8T/h；
　　装车高度：1200mm；
　　入料浓度：25%~45%；
　　回收煤泥含水量≦30%;
　　适应水仓长度≦600m；
　　电源电压：380/660V;
　　最大设备外形尺寸：4380×1600×2400



四. 具体方案的确定。

　　为了彻底解决以上存在问题，由中国矿业大学开发的一种新型煤泥清挖设备ZQ-IIA型矿井水仓煤泥自动清挖处理设备，它由煤泥抽排设备、缓冲装置、加压设备、脱水设备等组成，其工艺流程如下：
　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　清挖系统工艺流程图


五. 工作原理

　　水仓自动清挖处理设备是由抽排设备从矿井水仓中吸抽煤泥水，此煤泥水经吸排水管进入缓冲装置，煤泥水在缓冲装置作用下，形成稳定的物料，从底口加压泵抽排出，进入脱水设备，煤泥水混合物在脱水设备作用下，使水、煤混合物分离，水经溢流管排出回流到另一水仓，再由井口主排水泵排出，脱水后的煤饼进入矿车装车。



六. 关键技术

　　本项目是研究实现煤矿井下水仓煤泥的自动清挖回收，即水仓中煤泥通过搅拌、抽排、浓缩、脱水、装车等工序的自动处理工艺与装备。包括工艺流程的可行性研究、搅拌、抽排、浓缩、脱水设备的设计研究，以及系统的设备配套。

1、 煤矿井下水仓细粒煤泥的自动清挖处理，即水仓中煤泥通过抽排、缓冲、加压、脱水、装车等工序，包括工艺流程的可行性研究，以及相关
　　设备的配套与设计研究。

2、 具有自吸、无注水、浓度达50%高扬程的耐磨泵。

3、 具有拆装方便，移动灵活，便于装车，处理量大的细煤泥脱水设备。



七. 特点

1、 该处理设备能自动完成井下水仓煤泥的抽排、浓缩、脱水、装车的全过程。不仅降低了工人的劳动强度，而且效率高，具有投资少、效率高、
　　运行成本低、运输量少和运行可靠的特点。

2、 该项目的实施杜绝了由人工清挖时所造成的洒、滴、漏等环境污染现象。

3、 该项目设计符合国家有关标准，结构简单，布局合理，装配、操作、调试方便。



八. 样机试制

1、 试制概况

　　ZQ-IIA矿井水仓煤泥自动清挖处理设备是由中国矿业大学研制的矿井水仓清挖处理的又一新型设备，它是完善矿井水仓清挖设备方面的系列产品组成部分。

　　在中国矿业大学与大屯煤电公司龙东煤矿合同签订后，有关设计人员就对龙东煤矿井下水仓实际情况进行了实地考察及研究，调研了国内现有井下水仓清挖设备情况，发现除中国矿业大学研制的井下水仓粗煤泥清挖设备外，均没有同类产品。大屯煤电公司龙东煤矿井下煤泥比较细，用现有设备无法解决，因此必须重新设计。自2003年8月至2003年11月完成设计工作，2003年12月至2004年3月试制样机完毕。样机试制完成后，我们又对样机进行了型式试验，样机各种性能参数均达到了设计要求，样机自2004年5月~2004年7月在龙东煤矿井下工业性运行试验。

2、 样机试制的依据

　　1） 大屯煤电公司龙东煤矿与中国矿业大学技术开发合同《矿井水仓煤泥自动清挖回收工艺与装备》
　　2） 根据《煤矿安全规程》

3、 样机的关键件试制情况

1） 脱水设备
脱水设备为液压式脱水设备，它主要有机架部分，脱水部分和液压部分组成，为满足井下水仓安装运输要求，机架部分为可拆卸现场安装，中间横梁与尾部采用铰制螺栓定位锁紧，这就要求此孔不但有精度而且位置度也有一定要求。我们采用工装定位钻孔来保证，经过实际使用满足了安装运行设计要求。

2） 抽排设备
由于井下水仓中煤泥粒度、浓度、硬度均不同，泵受到的磨损较大。为了提高寿命及抗腐蚀性，泵轴转子采用不锈钢材料，定子采用耐磨橡胶。为了保证提高品质，定子与转子全部采用外协加工。



九. 出厂试验

　　为了保证样机的可靠性，出厂前对各部件和整机按出厂试验规范和技术要求进行了仔细认真的试验。试验项目有：外观、尺寸、主要部件性能、处理量、回收粒度、装车高度、回收煤泥水分含量、轴承升温、抽排泵出口压力、加压泵出口压力、泵站压力、抽排泵流量、泵站流量、脱水设备运行试验。


十. 工业性试验

　　矿井水仓自动清挖处理设备样机研制完成后，运抵江苏省大屯煤电公司龙东煤矿。由中国矿业大学和龙东煤矿共同组成了工业试验领导小组和实验组，拟定了工业性试验大纲，组织了该系统的地面试验、培训、下井前分解、井下工作面安装、试运行与排除故障，确保了整个工业性试验的完成。

　　根据技术条件要求，我们主要考核设计参数是否达到要求，考核设备的工作稳定性、零部件的可靠性、制造质量的保证性，并通过试验发现问题，完善设计，以便定型批量生产。

1、 试验地点
江苏徐州大屯煤电公司龙东煤矿。

2、 工业性试验的运行情况

1） 作业方式：采用三班制作业方式，两班运行，一班休息，即16小时生产，8小时休息。

2)　试验该处理设备的是龙东煤矿修护区2队，该队力量雄厚、技术全面、领导得力。本处理设备到矿后，该队对操作和维修人员进行了短期培训，
　　他们很快熟悉了该系统设备的结构和性能，掌握了操作要领，为这次工业性试验的成功奠定了基础。

3） 试运行过程：
　　从2004年5月到2004年7月该系统进行了3个月的工业性试验，对设备的性能、各部结构、制造质量等进行了较全面的考核，设备运行正常、使用效果好。在正常生产阶段的3个月中，共清理煤泥水约7000吨，水仓2个，水仓总长655m，实际使用时间22天（其他时间因其它原因没有清挖）。

　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　中国矿业大学机电科技有限公司
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　2008年12月31日