一、概述
煤矿井下水仓是保证安全生产、防止矿井水灾的重要设施。随着矿井开采的延伸，机械化生产的普及，矿井涌水量（地质涌水加生产用水）逐渐增大，涌水携带大量煤（岩）泥进入水仓，使得井下水仓有效蓄水容积减小，排水主泵磨损加剧，矿井清仓及煤泥脱水成为影响矿井正常生产的关键环节，也是最令生产者最为头疼的工作之一！
《煤矿安全规程》第一百八十条规定，主要水仓必须有主仓和副仓，一个水仓清理时，另一个水仓能正常使用，并始终保持原设计容积的3／4以上，如此循环交替工作。井下水仓工作条件恶劣，淤积物中含水量大，搅动后往往变成半流态或流态，传统的清仓方式劳动强度大，工作效率低，清仓周期长，影响安全生产。因此．高效的矿井水仓清淤系统，对减轻工人劳动强度，提高水仓清理速度和水仓抗击水灾能力，保障矿井安全生产具有重要的现实意义。
针对目前水仓清挖系统因传统清仓工艺受到诸多因素制约，影响到水仓正常的清仓进度的问题，山东科技大学机电技术研究所（山东鲁科自动化技术有限公司）经过十余年的研发试验，推出新一代高效机械化矿井水仓清仓及脱水工艺及装备，系统证件齐全，全国首创，具备完善的专利保护，系统已在山东能源枣矿集团、新矿集团、临矿集团、平煤集团、贵州精煤集团、山西煤销集团、冀中能源等矿山实际运用，2018年3月原国家安监总局下文【安监总煤装（2018）24号】全国推广。
KPQY75矿用清仓机组采用“钢性液压履带行走+微型挖臂装置+螺旋集料和封闭式螺旋上料装置+高效的20/10矿用混凝土泵+高压耐磨快接软管+FL500/22型矿用离心式固液分离机”高效清仓系统。水仓采用我公司生产全液压履带泵送清淤车，稠煤泥直接通过20/10混凝土泵输送到皮带上，稀稠煤泥经过送至仓外FL-500/22型矿用固液分离机脱水后外运。
该清仓系统为一种移动可调式煤泥清挖一体化系统, 可实现井下水仓煤泥自动清理和固液分离功能。由七部分组成：
第一部分为微型双臂挖料装置
采用灵活的微型挖机挖臂机构，挖掘宽度大于4.5m，挖掘高度大于3.5m，挖掘距离大于2m，挖料装置适合淤积层厚（大于2m），可有效提高了煤泥集料宽度和上料效率，又避免了淤积层突然坍塌外涌，保护工作人员的安全。淤积层小于2m，或者淤积层坍塌度低（自然塌落），则本部分可省略，但集料螺旋应根据水仓宽度适当加宽（活接）。
挖料装置采用独立的16mL/r齿轮油泵液压驱动，并实现联动控制。
第二部分为搅拌集料上料装置
搅拌集料采用直径大于500mm的整体封闭螺旋叶片双向集料，叶片厚度大于8mm,螺距200mm～220mm，螺旋轴采用Φ89mm×δ10mm45#无缝钢管，转速大于70r/min，集料螺旋固定部分长度一般为1.4m，两侧采用弧形（护板）和圆形（主轴）法兰连接，出厂一般分别加长600mm，可根据用户要求分别设计；上料采用高效率的外径273mm、螺旋叶片直径250mm的封闭螺旋上料至输送泵料斗（不同浓度物料需不同的螺旋转速），叶片厚度大于8mm，螺距180mm～200mm，螺旋轴采用Φ76mm×δ8mm45#无缝钢管；
为提高上料效率，集料螺旋与上料螺旋为纵向落差式布置（中心距210mm），驱动分为：分别驱动--集料螺旋，PM6-400五星柱状马达、20A链式驱动，封闭上料螺旋，PM6-400五星柱状马达花键直连驱动，分别启动适合于不带挖掘装置、淤积层易于坍塌的较稀稠煤泥上料；集中驱动--集料螺旋轴通过二级齿轮箱与封闭上料螺旋轴传动连接，PM8-600五星柱状马达花键直连驱动。
搅拌集料、螺旋上料装置采用后轴前缸形式，支撑油缸可实现集料螺旋在0～1m范围内升降工作。
第三部分为钢性履带液压行走平台
履带清淤车清理运输，主要用来清运沉淀物，需用搅拌集料叶片将混合物搅拌后，通过高效的20/10矿用混凝土泵输送至矿用卧螺离心机进行脱水处理。该清淤车操作方便, 具有较高的可靠性, 能实现连续自动清理水仓沉积物, 可以提高水仓清淤的效率和安全性。
钢性履带为三筋300履带，节距135mm，接地长度1950mm（22º≥爬坡≥16º），平台总宽度1400mm，长度2300mm，涉水高度≥600mm，离地间隙≥250mm，双横梁□150mm×150mm×δ10mmQ345。
钢性履带液压行走平台第四部分为20/10型矿用S摆阀双缸柱塞混凝土输送泵
KPQY75矿用重型清仓机组中心机构是我公司研发的矿用20/10混凝土输送泵，借鉴20/10混凝土输送泵的主体机构，是解决稠煤泥远程泵送的关键，煤泥的比重和润滑性决定了输送煤泥必输送混凝土更远、更容易，也不易凝固。井下水仓淤积的煤泥含水一般在20～40%之间，直接泵送至煤运皮带或原煤仓是大部分矿方可接受的，省略了脱水过程，并且煤泥中夹杂的40mm以下颗粒可顺利泵送，这一工艺抛弃了原始的“风水冲稀--渣浆泵（或螺杆泵）送料--振动筛过滤--搅拌筒搅拌--泵送--板框压滤”繁杂工艺，即“加水再脱水”的矛盾做法，极大提高清淤效率。
20/10矿用混凝土输送泵为S摆阀双缸全液控高效输送泵，料缸直径140mm，油缸直径100mm，行程580～700mm，摆缸为大50mm缸，输送泵主体安装于钢性液压行走履带底盘上，整机涉水高度大于600mm，泵送距离大于500mm，扬程可达近百米，特大矿井水仓长度超过600m时，可方便的采用我公司独体的矿用20/10混凝土输送泵接力外送。20/10输送泵即可输送20%以下浓度稠煤泥，又可泵送浓度极低的液体，甚至清水，但封闭螺旋上料在输送不同浓度物料时需不同的螺旋转速。
20/10矿用混凝土输送泵配置有完善的料斗喂料搅拌装置和耐磨眼镜板，以及耐磨泵送出料口及快速接口。
第五部分为液压动力驱动装置
整机为全液压先导控制，为适应水仓工作环境，电力部分只包括：一台YBK3-4-(45～55Kw）矿用隔爆电机、一台KBA120矿用隔爆控制箱、一台3PBZA矿用隔爆控制按钮和两只矿用DGE照明信号灯。
液压系统采用先进的“带回馈控制变量柱塞主泵+恒功率柱塞泵+辅控齿轮泵”组合；先导联动控制，配置合理的多路控制阀、分配阀、控制阀；集上料液压驱动采用力矩强劲的PM6(8)-400(600)五星柱状马达，行走采用10SC低速大扭矩液压马达，保证液压系统功率强劲；
为保证液压系统可靠工作，系统油箱为主副双油箱，高效水冷，有效容积≥300mm， 液压管路为矿用2～4层钢丝编织橡胶油管，耐压≥36MPa。
第六部分为矿用高压快接橡胶输送管（20m/根）
20/10矿用混凝土泵泵送出口为Φ125mm标准口径，采用钢性变径为Φ86mm快接，后接Φ86I-20M型多层钢丝高压耐磨橡胶软管，20m/根，带快接，主要由于远距离封闭输送煤泥，快速连接，配套软管主要用于水仓拐弯、上坡及前后与机体连接处，其他平直巷道可借用矿方的3～4寸风水管。
第七部分为矿用煤泥脱水离心机
矿用煤泥脱水离心机为我公司历经十余年研发的专利产品，全国首创，处理量大、处理浓度高、运转平稳可靠、噪声低，可实现连续运转、无人值守，可直接跨装在主运皮带上方或运输轨道上方，固液（水煤）分离装置，利用离心+压缩原理将煤颗粒和水分离，不含滤网（不易堵塞）。稀稠的煤泥水泵送进入脱水离心机进行连续工作，分离出的煤泥含水量18%～24%，优于压滤机，工作效率高。FL-500/22型矿用固液分离机每小时处理的固液量（煤泥和水）大于30m³/h，分离出的煤泥量在5～15t/h。
矿用脱水离心机处理量大，工作效率高，但体积并不大，立式安装、结构紧凑，适合于矿井工作条件，整机重量≤3T,体积≤长3500mm（包含电机）×宽1100～1300mm×高1700mm（可加高）。
山东鲁科专利产品-矿用脱水离心机，不仅处理量大、处理浓度高，核心技术是在不用变频拖动情况下，可通过多差速调节+结构性调节，实现不同矿井淤泥不同状态，根据煤质比重、颗粒度大小、入料浓度差别对应性设定离心机参数，根据水仓不同区段颗粒度的差别，灵活调节离心机运行差速度，确保脱水效果。
KPQY75清仓机组在泵送含水率40%以下淤泥时，可完全省掉脱水离心机，直接泵送煤泥至主运皮带或煤仓，当然，KPQY75清仓机组在上料螺旋达到100r/min以上时，同样适合泵送稀稠煤泥水至脱水离心机进行深度脱水。
水仓煤泥清挖处理系统由搅拌集料上料模块、泵送模块、脱水离心分离系统组成。该系统采用模块化设计，各个子系统之间相对独立，又有机联系，满足井下作业需要。其工作原理为: 通过清淤车搅拌集料系统对煤矿井下煤泥进行搅拌上料，泵送系统通过管路将煤泥输送至仓上FL-500/22型矿用脱水离心机，煤泥水混合物在FL-500/22型矿用固液分离机作用下，使水、煤混合物分离，水经溢流管排出后回流到另一水仓，脱水离心机的脱水煤泥进入矿车或皮带外运。
此系统可以使水仓煤泥/泥浆的清挖工作从此告别传统的又脏又累的人工劳动，实现煤泥清挖、泵送、煤泥脱水机械化连续工作，大大改善工人的劳动条件，减轻劳动强度，提高工作效率，缩短清仓工期，提高水仓利用率，具有巨大的经济效益和社会效益，是实现水仓煤泥清挖/泥浆处理机械化的理想设备。
2、系统主要特点：
（1）搅拌集料输送装置采用液压驱动工作，调速方便，更能适应不同浓度泥水的上料；清淤系统运行灵活，高效S摆阀双缸混凝土输送泵并通过快接柔性高压橡胶管道远距离泵送。
（2）该系统实现了连续自动清理水仓沉积物，将清淤、输送、离心分离同时进行，有效缩短了煤泥清理时间，提高生产效率。
（3）采用矿车或皮带外运，节省人力（正常工作仅需3～5人），机械化程度高，清理一个正常水仓仅需7～15个工作日，可广泛地适应大中型煤矿。
（4）具有安全可靠，工作效率高，工艺简单，清洁高效，占用面积小等显著优点。
系统主要参数
KPQY75系列矿用重型清仓机主要技术参数：
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清仓能力 |
m3/h |
20～45 |
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额定压力 |
MPa |
10～31 |
|
搅拌额定转速 |
r/min |
≤150 |
|
输送距离 |
m |
水平﹥500垂直﹥50 |
|
行走速度 |
m/s |
0.25～0.40 |
|
整机质量 |
kg |
4000±500 |
|
电压 |
V |
660/1140 |
|
电机功率 |
kW |
37～55 |
|
最大集料宽度 |
m |
2～4 |
|
机体最大尺寸（长*宽*高） |
mm |
4600*1400*1800 5200（±1200）*1400*1700 |
FL500/22型脱水离心机主要参数
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产品型号 |
FL500/22 |
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转鼓直径（mm） |
500～650 |
|
转鼓长度（mm） |
966～1300 |
|
转鼓转速（r/min） |
1200～3500 |
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分离因数 |
1600～2600 |
|
螺旋差转速（r/min） |
30～110 |
|
螺旋推料器型式 |
右旋 |
|
混合液处理量（m3/h） |
0～80（根据入液浓度及颗粒度） |
|
入料浓度 |
10～50% |
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固体回收率（%） |
﹥90% |
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排液含固率（%） |
1-10% |
|
回收后煤泥水分含量 |
≤30% |
|
进料温度（℃） |
0～90 |
|
机体最大尺寸（长*宽*高mm） |
3500*1130*1650 |
KPQY75重型矿用清仓机组主要由微型挖臂装置、螺旋挤料和封闭式螺旋上料装置、高效的20/10矿用混凝土输送泵、刚性履带低速大扭矩液压行走装置组成，全液压控制与拖动。
（1）微型挖臂：挖掘高度3.5米，挖掘宽度4.5米，挖掘距离2米。
（2）螺旋集料和封闭式螺旋上料装置：既适合稠煤泥，又适合稀煤泥，集料螺旋直径大于500mm，集料宽度灵活可调（1.4～4m)。
（3）高效的20/10矿用混凝土输送泵：①煤泥可远距离输送，输送距离大于500米，高度大于50m。②通过管道可以直接输送到主运皮带或者其他装载点。③配备20米/根高强度耐磨钢丝橡胶管，快速连接，也可以采用煤矿井下3-4寸供水供风管路。
（4）采用高强度刚性履带，低速大扭矩液压行走底盘，动力更加强劲。
（5）脱水离心机系统
矿用煤泥脱水离心机我公司专利产品，全国独有，不打滑、不堵塞、噪声低（小于80dba）；适合直径40mm以下、5um以上所有颗粒，不需动筛，连续工作，可实现无人值守；离心机差速可进行多级调节，不同的差速比适用于不同浓度、不同颗粒度、不同比重的水煤泥，即根据入料量、入料浓度及入料颗粒度可采用灵活可调的30～110差速调节，产生不同含水率的固体干料。
因此，KPQY75重型清仓机组--适合于矿井沉积稠、厚度大，可直接远距离泵送外运。采用双缸高压S摆阀柱塞泵远距离泵料，Φ86mm高强快接多层钢丝橡胶管路输料，可直接泵送含水率较低煤泥至矿车或皮带外运，无撒漏，方便清洁，水平输送距离达到500m以上，含水量较高则泵送入脱水离心机进行脱水处理，连续工作、提高效率，机械化程度高，机组工作仅需3～5人即可，日清仓效率可达50m以上
关键词：
柴油机单轨吊，气动单轨吊，路德里克，单轨吊乘人装置，石煤机卡轨车，无线皮带机保护装置，路德里克科技
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