一. 概況

　　地下煤炭在開發過程中存在着大量的地下水，為了便於抽水，每一個開採水平面至少設置一對水倉（即內、外水倉）用於蓄水，水倉位置一般低於同一水平面2~4米，寬度為2~4，長為100~600米之間，斷截面下為矩形、上為拱形。地下水在流動過程中帶走了一部分煤泥，煤泥力度一般為0~5毫米，沉澱在水倉里，這對水倉蓄水起着阻礙作用，因此必須及時清挖處理。一個水倉一年一般清挖1~2次，每次一個水倉清挖時間為1~3個月，每個煤礦大約有2~4對水倉，即4~8個水倉。



二. 國內水倉清挖處理辦法

　　為了解決水倉中煤泥清挖處理問題，人們都在不斷的探索清挖處理方法，並且積累了大量的經驗，以下為常用的幾種方法。

　　1、 人工清挖：首先用主排水泵及潛水泵把水倉中濃度較稀的煤泥水抽排掉，然後用鐵锨及桶等工具用人工的方法將水倉中煤泥水裝礦車中，通過絞車拉到平巷再運輸到地面，倒入事先準備好的煤泥池中沉澱晾乾，此方法工人勞動強度、勞動量大，污染運輸環境，增大整個礦井運輸量，增加運輸成本。

　　2、 井下巷道晾乾：在井下水倉中稀煤泥抽排后，通過污水泵將水倉中煤泥水抽排到同一水平廢棄的巷道沉澱晾乾，再用人工清挖方法運到地面。此方法一是必須有廢棄的巷道，二是沉澱晾乾週期較長，如果煤泥量大，必然造成週轉時間不夠影響水倉蓄水。同樣工人勞動強度大。

　　3、 水倉粗煤泥清挖機：通過專用泵抽排煤泥水到振動脫水設備進行脫水。此方法解決大於0.1毫米以上煤泥水脫水問題，但是0.1毫米以下煤泥水的處理仍不能解決。

　　4、 煤泥自動裝車機：通過機械螺旋葉輪與刮板機的組合，整機沿着軌道自動向前行走，把水倉煤泥中的煤泥水輸送到礦車中，此方法解決了工人的勞動量及勞動強度，但不能解決煤泥水脫水問題，存在着運輸量大，污染環境問題。

　　綜上所述，各種煤泥清挖處理設備（方法）仍不能真正理想解決井下水倉煤泥處理問題，存在着勞動強度大、污染環境、增大礦井運輸量、細顆粒煤泥如法解決等問題，這些問題嚴重影響煤礦安全文明生產。


三. 項目主要組成和指標。

1、 主要組成
　　主要由抽排設備、緩衝裝置、加壓設備、脫水設備組成。

2、 主要指標
　　水倉清挖系統型號：ZQ-IIA型：
　　入料粒度：0.01~5mm；
　　煤泥清挖量：3~8T/h；
　　裝車高度：1200mm；
　　入料濃度：25%~45%；
　　回收煤泥含水量≦30%;
　　適應水倉長度≦600m；
　　電源電壓：380/660V;
　　最大設備外形尺寸：4380×1600×2400



四. 具體方案的確定。

　　為了徹底解決以上存在問題，由中國礦業大學開發的一種新型煤泥清挖設備ZQ-IIA型礦井水倉煤泥自動清挖處理設備，它由煤泥抽排設備、緩衝裝置、加壓設備、脫水設備等組成，其工藝流程如下：
　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　清挖系統工藝流程圖


五. 工作原理

　　水倉自動清挖處理設備是由抽排設備從礦井水倉中吸抽煤泥水，此煤泥水經吸排水管進入緩衝裝置，煤泥水在緩衝裝置作用下，形成穩定的物料，從底口加壓泵抽排出，進入脫水設備，煤泥水混合物在脫水設備作用下，使水、煤混合物分離，水經溢流管排出回流到另一水倉，再由井口主排水泵排出，脫水后的煤餅進入礦車裝車。



六. 關鍵技術

　　本項目是研究實現煤礦井下水倉煤泥的自動清挖回收，即水倉中煤泥通過攪拌、抽排、濃縮、脫水、裝車等工序的自動處理工藝與裝備。包括工藝流程的可行性研究、攪拌、抽排、濃縮、脫水設備的設計研究，以及系統的設備配套。

1、 煤礦井下水倉細粒煤泥的自動清挖處理，即水倉中煤泥通過抽排、緩衝、加壓、脫水、裝車等工序，包括工藝流程的可行性研究，以及相關
　　設備的配套與設計研究。

2、 具有自吸、無注水、濃度達50%高揚程的耐磨泵。

3、 具有拆裝方便，移動靈活，便於裝車，處理量大的細煤泥脫水設備。



七. 特點

1、 該處理設備能自動完成井下水倉煤泥的抽排、濃縮、脫水、裝車的全過程。不僅降低了工人的勞動強度，而且效率高，具有投資少、效率高、
　　運行成本低、運輸量少和運行可靠的特點。

2、 該項目的實施杜絕了由人工清挖時所造成的灑、滴、漏等環境污染現象。

3、 該項目設計符合國家有關標準，結構簡單，布局合理，裝配、操作、調試方便。



八. 樣機試制

1、 試制概況

　　ZQ-IIA礦井水倉煤泥自動清挖處理設備是由中國礦業大學研製的礦井水倉清挖處理的又一新型設備，它是完善礦井水倉清挖設備方面的系列產品組成部分。

　　在中國礦業大學與大屯煤電公司龍東煤礦合同簽訂后，有關設計人員就對龍東煤礦井下水倉實際情況進行了實地考察及研究，調研了國內現有井下水倉清挖設備情況，發現除中國礦業大學研製的井下水倉粗煤泥清挖設備外，均沒有同類產品。大屯煤電公司龍東煤礦井下煤泥比較細，用現有設備無法解決，因此必須重新設計。自2003年8月至2003年11月完成設計工作，2003年12月至2004年3月試制樣機完畢。樣機試制完成后，我們又對樣機進行了型式試驗，樣機各種性能參數均達到了設計要求，樣機自2004年5月~2004年7月在龍東煤礦井下工業性運行試驗。

2、 樣機試制的依據

　　1） 大屯煤電公司龍東煤礦與中國礦業大學技術開發合同《礦井水倉煤泥自動清挖回收工藝與裝備》
　　2） 根據《煤礦安全規程》

3、 樣機的關鍵件試制情況

1） 脫水設備
脫水設備為液壓式脫水設備，它主要有機架部分，脫水部分和液壓部分組成，為滿足井下水倉安裝運輸要求，機架部分為可拆卸現場安裝，中間橫梁與尾部採用鉸制螺栓定位鎖緊，這就要求此孔不但有精度而且位置度也有一定要求。我們採用工裝定位鑽孔來保証，經過實際使用滿足了安裝運行設計要求。

2） 抽排設備
由於井下水倉中煤泥粒度、濃度、硬度均不同，泵受到的磨損較大。為了提高壽命及抗腐蝕性，泵軸轉子採用不鏽鋼材料，定子採用耐磨橡膠。為了保証提高品質，定子與轉子全部採用外協加工。



九. 出廠試驗

　　為了保証樣機的可靠性，出廠前對各部件和整機按出廠試驗規範和技術要求進行了仔細認真的試驗。試驗項目有：外觀、尺寸、主要部件性能、處理量、回收粒度、裝車高度、回收煤泥水分含量、軸承升溫、抽排泵出口壓力、加壓泵出口壓力、泵站壓力、抽排泵流量、泵站流量、脫水設備運行試驗。


十. 工業性試驗

　　礦井水倉自動清挖處理設備樣機研製完成后，運抵江蘇省大屯煤電公司龍東煤礦。由中國礦業大學和龍東煤礦共同組成了工業試驗領導小組和實驗組，擬定了工業性試驗大綱，組織了該系統的地面試驗、培訓、下井前分解、井下工作面安裝、試運行與排除故障，確保了整個工業性試驗的完成。

　　根據技術條件要求，我們主要考核設計參數是否達到要求，考核設備的工作穩定性、零部件的可靠性、製造質量的保証性，並通過試驗發現問題，完善設計，以便定型批量生產。

1、 試驗地點
江蘇徐州大屯煤電公司龍東煤礦。

2、 工業性試驗的運行情況

1） 作業方式：採用三班製作業方式，兩班運行，一班休息，即16小時生產，8小時休息。

2)　試驗該處理設備的是龍東煤礦修護區2隊，該隊力量雄厚、技術全面、領導得力。本處理設備到礦后，該隊對操作和維修人員進行了短期培訓，
　　他們很快熟悉了該系統設備的結構和性能，掌握了操作要領，為這次工業性試驗的成功奠定了基礎。

3） 試運行過程：
　　從2004年5月到2004年7月該系統進行了3個月的工業性試驗，對設備的性能、各部結構、製造質量等進行了較全面的考核，設備運行正常、使用效果好。在正常生產階段的3個月中，共清理煤泥水約7000噸，水倉2個，水倉總長655m，實際使用時間22天（其他時間因其它原因沒有清挖）。

　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　中國礦業大學機電科技有限公司
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　2008年12月31日