煤水分离上料机的研发制造

李远征1, 温暖2

抚顺矿业集团有限责任公司机械制造厂

摘要：通过对煤矿井下的调研，目前市场暂无专门的沉淀池清淤设备，对部分煤矿井下情况分析后发现，各煤矿对治理水患、沉淀池清淤的情况各有不同，但各煤矿井下使用的沉淀池都有共同的特点，例如抚顺矿业集团老虎台矿、抚顺矿业集团核桃峪分公司，都需要在井下设置沉淀池，在沉淀池内清淤、沉淀末煤和粉煤并二次打捞。根据这一课题，本项目主要针对抚顺各煤矿以脱水方式简单、故障率低、投资少、建设期短等为研究目标，研发煤矿井下自动化清淤的设备，从而提高煤炭产量，助力煤矿经济发展。

关键词：沉淀  清淤  脱水

一、研发背景和目的

根据各煤矿井下使用沉淀池都有所不同，立刻开展市场调研和前期方案的确定。由于目前暂无专门为沉淀池清淤的专用设备，通过对抚顺矿业集团老虎台矿、抚顺矿业集团核桃峪分公司，这两家单位井下使用的沉淀池情况进行了解，由于沉淀池的工作面长，池内清理工作量大，致使其清理效率低，清理成本大，而且清理过程会对生产造成一定的影响，并且在非专业的清理下，会造成一些原煤的损失。在对煤矿井下进行实地考察时，它们都需要在沉淀池内清淤、沉淀末煤和粉煤的二次打捞。通过与用户认真交流，清淤及二次粉煤打捞，会对煤矿的产生一定的经济效益，可以提高煤炭产量和劳动效率，后期得到广泛推广应用后，可以推广给水患大、沉淀清淤矿井使用，最终扎根市场，开启生产、销售双赢模式。因此，确定了煤水分离上料机的研发制造方向。

二、工作原理及主要参数

煤水分离上料机（以下简称上料机）主要应用于煤矿井下沉淀池中，可根据沉淀池不同长度、宽度来选择不同的上料机，是将沉淀池末煤和粉煤、淤泥从沉淀池内打捞上来，转载到皮带机上的设备。所以，根据不同规模的矿井与之匹配的沉淀池、皮带机等配套设备，经数据分析后，我们生产的上料机完全可以做成系列化、通用化、专业化的产品。结合调研情况与实际矿井规模，由于在此设备上没有相关国家标准，所以，我们拟定了企业标准，并参照相关刮板机的标准，来设计及制造上料机。

根据客户提供的生产能力进行初步的核算，输送量Q确定：

Q=3600F×V×η×Y×C

F:装载净断面B=600mm，载面积0.075×0.5=0.0375m2;

V:链速（m/s）0.2m/s;

η:装满系数：查表取0.5～0.75，由于是煤泥、大粒度等级取下线η=0.5

Y:运输物料密度（t/m3）：煤泥1.4 t/m3；

C:倾角修正系数；倾角为0度时，其系数为1；

Q=3600F×V×η×Y×C=19t/h

并制定设备的主要结构，该上料机具有结构简单、安装与维护方便、布局紧凑、运行阻力小、打捞、清淤效率高等特点。其安装形式为固定式，因为井下情况特殊，上料机所有部件都用高强螺栓进行连接，方便组对安装。整机采用倾斜型的运输方式来完成工作。主要结构包括机头、机尾传动部、牵引链为双边式可拆式模锻链与板式刮板相结合、溜槽、链托架、支腿等部分组成，其中驱动采用电机、减速机、V带传动、链条传动方式来驱动上料机（见图一）。由于是井下使用，我们采用的电机、减速机都是带安标证书的防爆产品，V带传动采用的是井下阻燃V带，并属于国内知名品牌。

 

设备的工作原理：主要是将沉淀池末煤和粉煤、淤泥从沉淀池内打捞上来，通过头部电机传动，与选用相匹配的减速机带动整条输送链进行循环打捞，由于现场能够使用的空间较小，为了保留足够的维修空间，所以整个驱动装置只能采用上下布置的方式，通过这样的设计选型，合理的解决了现场空间小的无法布局的问题。根据现场的工作环境，电机输出轴与减速机输入轴之间采用V带过渡连接，如果整机出现卡顿现象时，V带传动打滑，可以有效的防止过载运行。输出轴链轮与头轮组采用了结构简单、寿命长、便于更换的标准的24A套筒滚子链连接。实现输送链在溜槽内刮动煤块，并通过溜槽内的多排白钢塞板来保证脱水，以实现煤水分离的效果。最后转载到皮带机上并把物料运输到地面上的设备（见图二）。由于设备操控简单，使用环境单一，不存在大块物料打捞、及跳链等现象。所以，在选用软启动器时，都配备了远程接口，可适应远程操控，实现无人化。

 

图（二）

型号说明：

 

例如：电机功率为22kW,中部槽内宽685mm,煤水分离上料机型号标记为：SDG685/22。

主要技术参数：

序  号	项    目		型       号
			SDG685/22
1	生产能力（吨/小时）		19
2	出厂长度（米）		23
3	刮板链速度（米/秒）		0.2
4	链 板	规格形式  （毫米）	75×640mm边双链
		链距（毫米）	600
		节距（毫米）	640
		重量（千克/米）	31.6
5	槽宽	规格形式  （毫米）	685
6	电 动 机	型号	YBk3-180L-4
		功率（千瓦）	22
		转速（转/分）	1480
		电压	660V/1140V
7	机器总重（吨）		8
8	V带	型号	MVSPA2769
		标准号	MT374-2008
9	减 速 器	型号	DCY315-20

三、加工制造

根据设计的图纸进行工艺编制和生产制造，在保证强度及准确度的前提下，选用的常用材料进行加工，多次制作工装夹具，并为专业化生产打下了很好的前提。由于是首台产品的研发，通过多次开专业会进行研讨，在优化结构的同时，用最节约的工艺流程和生产流程，来保证设备的精准度、美观度。按时完成、保质保量的完成生产制造。由于是煤矿井下设备，必须要取得煤矿安全标志后才能下井使用，我们主动联系安标中心，在安标中心的大力支持下，经过多次交流与沟通，最终确定了新设备的名称与安标证书，也是SDG685/22型煤水分离上料机（上料机）。同年取得了专利证书。

四、维护及保养

上料机在使用过程中，要定期润滑回转部件，并检查各部件运行情况，发现异常情况，要及时查明原因并处理，不能带病作业。易损件要根据使用周期进行定期更换，从而保证设备的使用效率。

五、前景分析

全国煤矿井下使用沉淀池的单位有很多，根据煤矿开采的规模大小，可以选用不同型号的设备，市场前景较好。本项目建设后，此设备生产能力达到19吨/小时，可有效降低煤矿清淤成本，同时提升粉煤二次打捞再利用，预计可为企业创造经济效益100万元/年，进一步降低了企业生产成本，增强了企业的竞争力。

参考文献

[1]《机械设计》[S].华中科技大学出版社，2001，2

[2]王文斌等《机械设计手册》[S]，北京：机械工业出版社 ，2004.8

[3] 委员会编《机械设计手册》[S],化学工业出版社

[4] 谢锡纯、李晓豁《矿山机械与设备》[Z]，徐州：中国矿业大学出版社，2000.5

[5] 毛君《煤矿固定机械及运输设备》[Z]，北京：煤炭工业出版社，2008.1