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1、緒論

1.1設計背景

根據(jù)集團井下最高用水量400m3/h，設計井下污水處理系統(tǒng)。

煤礦井下的廢水主要是采煤或掘進時工作用水及井下滲水，生成的廢水中主要含有粒徑小于50μm的懸浮物，廢水中主要成分為微煤粉、砂、粘土、巖粉等。廢水主要是經(jīng)通道流向水倉儲存然后通過泵送到地面的處理方法，由于水倉來的廢水中含有大量的懸浮物，進入水倉后積存，半年至一年的時間水倉中的淤積深度可達1-2米，造成水倉容積減小，給井下作業(yè)帶來安全隱患。因此，每年需一至二次就要進行水倉的清淤，其清淤工作量和安全風險巨大。長期以往，由于水倉廢水中所含的雜質(zhì)較多，在經(jīng)過泵提升到地面的過程中對泵和管道均存在較大的磨損、腐蝕等縮短了設備的使用壽命，增加了電耗，增加了設備的維護成本；同時增加了地面污水處理廠的負擔。

經(jīng)過公司調(diào)研，并在多項水下智能清淤機器人項目成功實踐經(jīng)驗的基礎上，開發(fā)了防堵塞高效清淤機器人項目的設計方案以供使用方參考。

1.2設計意義

井下水倉環(huán)境及工作條件惡劣，淤積物中含水量大，難以徹底清理?，F(xiàn)有的水倉煤泥清理技術存在著較多的突出問題: 清淤效率低、工人工作環(huán)境危險性大; 設備繁多、故障發(fā)生率高; 無法實現(xiàn)對水倉積淤的實時監(jiān)控、預警。

根據(jù)上述需求及暴露出的痛點、難點，應用安全可靠高效的氣動清淤機器人能夠代替人工在惡劣環(huán)境下進行長時間的淤泥清理。通過機器人的機械臂和高效氣動清淤泵作業(yè)能夠改善工人的作業(yè)環(huán)境，提高作業(yè)效率，減輕工人的勞動強度，消除作業(yè)過程中的安全隱患。還可以利用5G網(wǎng)絡技術實時記錄和監(jiān)控清淤機器人作業(yè)現(xiàn)場的各種參數(shù)，通過對數(shù)據(jù)的分析可實現(xiàn)對水倉淤泥過厚而產(chǎn)生的隱患的超前發(fā)現(xiàn)、超前預警。同時也可在具有網(wǎng)絡化監(jiān)控及手機APP上監(jiān)控、查詢和操作系統(tǒng)，提高了智能清淤的實時性和可靠性，提供高質(zhì)量的智能化、信息化清淤工作。提高了水倉利用率、礦山智能化并滿足了保證礦井水患安全的迫切需求。井下水倉高效氣動清淤機器人肩負著煤礦企業(yè)的發(fā)展和工人的人身安全雙重任務。

2 、防堵塞高效清淤機器人施工設計方案

2.1清淤機器人系統(tǒng)組成

高效氣動清淤機器人系統(tǒng)以液壓馬達作為動力源，主要由機器人本體、控制系統(tǒng)、淤泥收集系統(tǒng)、線纜及輸送管道收放系統(tǒng)等組成。通過控制液壓系統(tǒng)開關進而控制各液壓馬達的啟動、停止和換向，高效氣動清淤泵可實現(xiàn)高濃度、大顆粒物料的吸排。

2.2清淤機器人工作原理

其工作原理：機器人前部裝有高清CCTV，可以探測前方淤積物的情況。 機器人本體的前端和后端設有機械臂煤泥收集裝置，煤泥收集主要是利用煤泥收集機械臂前端的絞吸裝置將沉淀在下部板結的煤泥打散。同時氣動泥漿泵將打散的沉積物吸入并輸送到后方的泥水分離裝置或用管道輸送到大巷輸煤皮帶上，以最高的效率實現(xiàn)全部清理工作。

根據(jù)煤泥層的深淺，煤泥收集掃描臂可以作上下左右往復運動，真正做到收集淤泥無死角。若煤泥收集掃描臂運動到水倉的墻壁附近時其在避障傳感器的作用下會自動減小往復的擺動角度，若掃描收集器下的淤泥收集完成后則水下機器人向前行走一定的距離，繼續(xù)重復上述動作，若沉積物很厚，當前煤泥收集后，前方煤泥繼續(xù)塌落，則機器人將繼續(xù)在原地工作，直到此地煤泥收集完。由于所使用的淤泥泵為雙罐氣動淤泥泵，可連續(xù)作業(yè)，并可以無磨損地收集較大塊狀物料且不會堵塞，只要淤泥有流動性即可。

技術參數(shù)

影響因素

a. 被抽煤泥漿的粘度、顆粒含量、松散度等

b. 煤泥的密度

c. 吸料管吸料操作的連續(xù)性和均勻性

d. 操作人員的熟練程度等