水仓煤泥非造浆清挖工艺与装备研究

摘要

煤矿井下中央水仓是用于贮存全矿井下涌水和沉淀煤泥，预防矿井水灾的重要设施。水仓中积存煤泥的及时清理是确保完成其功能，实现安全生产的关键环节，《煤矿安全规程》对此有专门严格规定。由于井下作业空间的严苛性以及煤泥的特殊粘结性，水仓煤泥清理成为困扰业界多年的棘手难题，以致目前，水仓煤泥主要采用人工清挖的方式，工人劳动强度大，清挖效率低，是煤矿生产中机械化程度较低的工作环节之一。
　　本文以河南理工大学与焦作煤业（集团）新乡能源有限公司科技合作项目《煤矿水仓自动清淤系统工艺与装备关键技术研究》为工作基础，力求开发一种全新的水仓煤泥清挖工艺系统，并研制其配套装备，以期对清挖问题有根本性的突破。
　　本文主要内容如下：
　　（1）对煤矿水仓清挖作业过程及环境进行了分析研究，提出了一种“非造浆清挖”的工艺系统。其能完成从煤泥清挖到转送全过程的自动、并行、连续作业，具有工艺过程简单，输送污染少，作业效率高的显著特点。
　　（2）针对新工艺中煤泥管道输送过程的要求特点，专门对水仓煤泥这一特殊的输送对象进行了理化特性基础研究。根据焦煤集团赵固二矿采集的水仓煤泥样品，测试了煤泥的浓度、粒度、塌落度、失水率等多组试验数据，分析各种理化性质对煤泥输送性的影响。综合多种因素，建立了水仓煤泥管道可输送性的评判指标（TIF），对相关应用领域具有通用参考意义。
　　（3）对水仓煤泥进行了大型环管输送试验，建立了水仓煤泥的流变模型，获得了水仓煤泥的流变曲线和流变方程，为新工艺中的管道输送奠定了基础。
　　（4）研究了无轴螺旋集料、双螺旋上料、全液压控制、卡轨自行走等多种关键技术，完成了水仓煤泥清挖泵送一体机的研制。
　　（5）搭建了试验平台，完成了样机地面试验，并在焦煤集团古汉山煤矿进行了工业性试验，试验表明：该机能高效完成水仓煤泥清挖和泵送，效果良好。非造浆清挖工艺与传统工艺相比，效率提高了3-10倍。

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1 绪论

1.1 课题研究背景

1.2 国内外研究现状

1.3 本文主要工作及研究内容

1.3 小结

2 煤泥非造浆清挖工艺研究

2.1 传统工艺及分析

2.2 非造浆清挖新工艺

2.3.小结

3 水仓煤泥特性研究

3.1 煤泥理化特性研究

3.2 煤泥管道输送评判指标的建立

3.3 煤泥流动特性研究

3.4 小结

4 煤泥清挖泵送一体机关键技术研究

4.1 清挖泵送一体机结构

4.2 清挖集料单元

4.3 双螺旋上料单元

4.4 液压系统单元

4.5 自行走单元

4.6 小结

5 地面试验及井下工业性试验

5.1 地面试验

5.2 工业性试验

5.3 小结

6 结论与展望

6.1 结论

6.2 创新点

6.3 展望

参考文献

作者简历

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