煤仓水射流疏通、清仓机说明书.doc

煤仓水射流疏通、清仓机

徐州市东森工业控制研究所
发生棚（堵）煤：
实现快速疏通 安全 可靠
定期清理仓壁积煤：
保持输煤畅通 防止堵煤

目录
1、企业简介
2、产品概述
3、工作原理
4、本产品技术构思与创新之处
5、煤仓堵煤的疏通方法及现有技术
6、基本配置
7、系统示意图
8、切割执行系统流程图
9、控制系统流程图
10、能量流程图
11、安装与操作
12、调试
13、使用与故障处理
14、型号组成及含义
15、专利证书

企业简介

徐州市东森工业控制研究所注册于国家级科技园矿业大学科技城，是江苏省高新技术中心入驻企业。东森研究所成立于2007年，东森研究所现有员工40人，其中工程技术人员30名，本科以上学历占85％，是一支成熟、稳健、朝气蓬勃的团队。东森研究所所研发、设计、制造的水处理设备、环保设备、矿山设备以及装备制造机械设备在电厂、煤矿、工程机械等行业中取得了显著成效。东森研究所主要产品有SST系列氧化极化水处理设备、SJT系列煤矿大型煤场疏通装置和机械功率集成装置，其中机械功率集成装置首次突破了机械功率无法叠加的技术瓶颈，为国家重点扶持的技术项目。东森研究所成立以来，依靠大学雄厚的技术力量，不断开发新产品，东森研究所拥有独立知识产权49项，其中国际专利PCT申请1项、发明专利申请8项、实用新型专利27项，已受理专利14项。
东森研究所坚持走“产学研”合作的道路，加强了与徐州工程学院、徐州市工程机械技术研究中心等地方高校和诸多公司的合作关系，结合徐州“工程机械之都”的优势，积极开展工程机械的高效节能新产品研发工作。
SJT系列煤矿大型煤场疏通装置项目组成员17人，其中正教授1人、副教授5人、高级工程师4人，中级职称8人。已取得博士学位4人，硕士学位3人。项目组成员17人中，徐州工程学院9人，企业8人。

产品概述

煤仓的功能是输煤的同时具有一定的储煤缓冲作用。其结构特征受地质状况不同差异很大，棚煤现象基本不可避免，只是由于煤质不同发生棚煤的频率不同，因而对棚煤的及时疏通是坑井煤矿重要的工作。
煤仓作为连接上下输煤工序的承接点，棚煤后会影响整个输煤的连续性。疏通不及时会造成采煤面积煤而影响采煤，造成经济损失。由于设计矿井时大多没有设置自动疏通装置，发生堵煤时一般采取专人人工疏通的方式，人工疏通时间长、效率低容易发生穿仓现象，增加清理时间和工作量，严重时会危及工作人员的人身安全。
本产品是根据煤的自身特征，使用自来水或地下水作水源通过疏通设备产生高速水炮，对棚煤拱面进行多面切割，达到破坏成拱力使棚煤坍塌的装置。疏通机采用手动操作方式具有结构简单、动作可靠、疏通快、操作方便等优点，能简捷、方便的实现对棚煤实施多面块状分割，实现对不同成拱状态的棚煤快速疏通的目的。
由于造成堵（棚）煤形成的原因大致可分为仓体结构性堵煤（煤质，仓体结构）和杂物棚煤。因标准配置为2台疏通机。
通用疏通机：来满足发生棚煤时的即时疏通，一般2--3分钟即可使棚煤坍塌。
高能量疏通机：用于杂物棚煤时的强力疏通，具有清理棍棒与杂物的功能。

本产品是针对煤仓结构特征，并通过对地面大型原煤仓实际使用获得的使用数据设计的，可以满足井下各种煤仓结构的安装使用，是替代目前煤仓疏通的理想产品。

工作原理

自来水或中水，经水质处理单元对水质的浊度、PH值等过滤和调节后，供给控制水箱，给水控制单元对水量的进行调控，同时释放水中的气体，由水中控制单元保证水中的物理状态，处理后的优质水供给压力生成单元，经压力控制单元控制后生成需要的压力和流量，经配水单元自动分配给不同的能量输送单元，由能量输送单元提供给动能发生单元，经稳流射程单元发出形影的动能攻击堵煤拱。
操作单元提供工作命令给自动控制单元，有自动控制单元分别控制给水控制单元、给水水质控制单元、压力生成单元、切割控制单元、拖动单元工作，完成不同强度的疏通要求。
操作控制单元指令自动控制单元经配水单元改变能量输出方向，经另一能量输送单元供给另一切割控制系统。

本产品技术构思与创新之处

煤仓之所以发生堵煤现象，是因为煤的内部压强与仓壁的反作用力形成的合力造成的，因而堵煤成拱的强度与多种因素有关，要达到快速使堵煤坍塌，需要满足成拱条件要求。经过大量的资料检索和疏通，影响疏通效果的因素大致有：仓壁粗糙度、仓壁积煤、煤质种类、煤质颗粒度、仓体形状、运行工况等，如果要式堵煤快速坍塌，达到疏通的目的需要同时满足多项成拱条件，所以人工疏通和机械疏通属于局部点疏通，都无法满足要求，只能起到暂时部分疏通效果，由于疏通面积小，过煤通道小输煤量小，因而再次堵煤的几率高。而爆破疏通的原理属于震动疏通，利用爆破产生的振动波冲击煤质，使堵煤拱龟裂坍塌，且坍塌面积形成的输煤通道，与振动波的强度和煤质的对振动波的吸收能力有关，空气炮的原理与爆破疏通的原理一样，由于空气炮的产生的振动波能量要小得多，所以效果很差。
由于上述原因目前被广泛采用的方法，主要是人工疏通和爆破疏通，机械类的疏通机只是从安全考虑替代人工疏通，主要缺点是结构复杂，疏通慢且再次堵煤发生率高等，多少有其固有的技术特征决定的，同时决定了该技术方案方向不对，不论如何改进其通用性都不会有大的提高。空气炮作为标准配置由于其产生能量有限，和结构特征决定了其通用性很差，被大量废弃闲置说明了其缺点。
本产品的技术构思和煤的自身特征密切相关，要达到能适应所有煤质的疏通目的，就要找到煤质的共性，就是煤质的吸水性和极易流动性，就是说煤很容易吸水并且很少的水份就能大幅的减少摩擦系数，使堵煤拱在自重的作用下瞬间脱落而坍塌，这样就能满足快速疏通的目的，同时满足了通用性的要求。
射流疏通技术应用于疏通具有冲击能量高，可以轻易达到空气炮的数千倍，因而具有水到即脱落的效果，水力采煤是最好的实例。由于射流的方向调整方便，因而可以随意调整疏通面积，同时疏通高度高，对成拱距离适应性好，与其他疏通方式技术构思完全不同，没有可比性。
本产品通过对压力生成技术、能量匹配技术，射流技术以及破拱数学模型的建立等，对机构、控制、操作等进行了数年的优化和完善，不仅实现了堵煤时的快速疏通，也实现了防堵功能，使堵煤的频率大幅降低，降低了停机损失。

煤仓堵煤的疏通方法及现有技术

自从人们进行规模性采煤起，从溜槽到煤仓都伴随着堵煤的发生，人们为了保证生产的运行，在实际工作中摸索出了很多的方法，也为此使无数工作人员付出了惨痛的代价，因而如何获得安全又能及时疏通堵煤的技术及设备，是本领域专家及技术人员苦苦探索要解决的技术问题。百十年来人们虽然发明了很多方法，来解决发生堵煤时的疏通以及防止堵煤的问题，但是仍然没能有效的解决问题，就目前常见的技术有以下几种：
1、人工疏通法
本方法是最为原始，但目前仍被大量采用的方法，优点是依靠工人对实际堵煤状况的熟练掌握达到疏通堵煤的目的，缺点是疏通效果的好坏取决于工人的熟练程度，非常容易发生人身安全事故。
2、注水渗透法
本方法一般用于对死仓的清堵，早期从顶部注水，由于煤质含水量达到20%时就具有很强的流动性，容易发生穿仓现象，几百、数千吨煤瞬时排出后果非常严重，曾经发生一次掩埋6个人的重大伤亡事故，为了防止穿仓现象的发生人们从堵煤处四周注水，一般需要2-3个月才能坍塌，时间长、要求高只有在极端的情况下才采用。
3、空气炮法
本方法是在煤仓的易发生堵煤段的仓壁上设置多个压力炮，堵煤时瞬间释放压力空气，产生能量使堵煤脱落进而引发堵煤坍塌。而在实际应用中，尤其是大型煤仓的疏通，由于设置方案、数量和堵煤性质不同效果很差，基本都闲置不用。
其缺点是技术方向的错误，由于原煤大多是由不同粒度的颗粒组成的，煤体内部就有一定的空隙，当压缩空气进入煤体后，一是作用在堵煤拱上部过高部位时，释放的压缩空气进入颗粒空间能量被吸收，不足以使堵煤大面积坍塌； 二是作用的部位较堵煤拱底部时，压缩空气会穿过颗粒间隙，能量直接对空间而无法达到效果，因而效果非常差。
从实际使用看，空气炮的效果与原来的依靠膨胀能量的设计思路无关，而是利用了压缩空气产生的振动波使堵煤坍塌的，因而只能对堵煤强度低的且容易接收振动波的煤，才具有作用，由于低压空气产生的能量有限又是点式分布，即使小面积的脱落也无法诱发堵煤坍塌，要保证使用效果必须对每一个煤仓和不同的煤质建立数学模型，所以不可能作为通用产品应用，只能适用于特定场合，也就是效果取决于巧合。
4、爆破法
本方法与空气炮的原理一样，都属于振动波疏通法，不同的是比空气炮的产生振动波能量大的多，所以效果也好的多，缺点是安全性差，曾经引发过瓦斯爆炸等恶性事故，但由于震点可以依靠经验人为选择，不论是能量和作用点都比空气炮好的多，所以效果也明显的多，仍被大量使用。
5、机械疏通法
本方法从简单机械到机械人可谓多种多样，大多属于奇思妙想，由于对煤质以及发生堵煤的原因等条件定位不够，大多是对人工疏通的技术改进，所以在实际应用中很少被采用，就煤矿煤仓需要长时间疏通而失去意义。要想达到快速疏通需要同时满足几个条件，这样就需要机械设备具有多项功能，进而结构的复杂程度就高，疏通时的准备、工作和撤离的时间很长，而无法满足快速疏通的要求，因而机械疏通从简单机械到机械人等进行了各种尝试，无一被广泛应用的原因是仅仅满足了部分条件，所以是方向性错误而无法达到目的。
综上所述，目前使用最多的方法可分为两大类，即以机械疏通为主的破坏堵煤拱平衡力法，和以爆破、空气炮为主的震荡波摧毁法。机械疏通需要寻找力点，而震荡波法由于煤具有很强的吸波能力，因而需要恰当的能量，不论哪种方法都只能解决暂时的疏通问题，技术要求高、操作难度大，并且没有防堵的功能。由于疏通是被动故障处理，防堵才是目的，所以既能防止或减少堵煤发生，又能在发生堵煤时快速疏通的装置，才是用户需要的。

基本配置
配置清单 1套
部件名称
型号型号
单位
数量
备注
压力生成器 （泵）

台
 1
含稳流器、
调压器等

 控制开关

台
1

 低能量疏通机

台
 1
专利
 高能量疏通机

台
 1
专利
 清仓机

台
 1
专利
功能水箱 

只
 1

配水器

台
1

 胶管及附件

注：本配置为单台给煤机的标准配置，根据现场情况及用户要求，配置会发生变化。

系统示意图：

安装示意图

切割执行系统流程图

摆动执行单元
射角执行单元
转动执行单元
射 流 执 行 单 元
回 程 单 元
进 程 单 元
调 整 单 元
拖 动 单 元

控制系统流程图

1号仓拖动单元
2号仓拖动单元
压力控制模块
拖动单元
给水控制单元
水质控制单元
自动控制单元
停止模块
保护模块
显示模块
电源模块
数据终端
2号切割执行系统
1号切割执行系统
压力生成模块
数据采集单元
操作控制模块
启动模块
切换模块

能量流程图

裕压控制单元
卸荷单元
配水单元
压力生成单元
水质状态控制单元
稳流射程单元
动能发生单元
其他能量输送单元
能量输送单元
给水控制单元
水质控制单元

安装与操作
清空煤仓内积煤，在落煤筒侧面中心线开孔140X140mm及M14螺栓孔（见图），孔中心距离落煤筒上部应大于250mm，且周围不得有影响操作的障碍物；将疏通机固定在落煤筒上，用M14螺栓加止动垫圈紧固，垂直度误差小于10°；在进水管连接压力6Mpa、Dg15针阀，手柄位于便于操作处。

将疏通机的固定套通过螺栓固定在落煤筒上，接通水源。发生棚煤时，用棘轮手柄旋转齿轮通过齿条将射流器推进仓体内。打开进水阀并旋转手轮，喷嘴作往复运动并发射高速水流切割棚煤拱面，破坏拱面平衡力使棚煤坍塌。疏通完毕后，用棘轮手柄旋转齿轮通过齿条将射流器收回固定套内，关闭阀门，疏通机处于下次工作状态。
疏通时松动紧固扳手，扳动旋转把手，使射流器左右旋转一定角度，实现棚煤的多面切割。旋转手轮使喷嘴停留在一定角度，扳动旋转把手可以实现对棚煤的纵向切割，从而形成对棚煤拱面多面块状切割。

调试
疏通机调试
①、疏通机安装完毕后，用手推拉射流器应伸缩灵活，接上棘轮手柄旋动方向钮，搬动棘轮手柄射流器应伸缩灵活、可靠。
②、旋转手轮应灵活无死点，指针指示应正常且无松动。
③、旋松紧固手柄，调整平衡螺栓，推出射流器到位并旋转应能灵活左右转动，旋转射流器至一定角度，旋紧紧固手柄射流器应牢固不松动。
④、进水阀开关应正常，水路连接牢固不松动。
⑤、打开水源向疏通机供水，保压5min管路连接应无渗漏。推出射流器打开进水阀，喷射水柱正常，旋转手轮喷嘴作纵向往复摆动5min；旋松紧固手柄旋转射流器，射流水柱作横向摆动5min，关闭进水阀检查疏通机有无泄漏。收回射流器并归0位，旋紧紧固手柄，疏通机处于工作前状态。
工况调试
1、检查水源供水是否充足，水质较差时应加过滤。
2、打开疏通机进水阀，将喷嘴推入仓内。
3、打启水泵，调整给水压力为4mpa，检查各部件管路是否泄漏。
4、旋转手柄（每分钟10-20转），观察射流出水是否正常。
5、松开紧固扳手，左右转动疏通机。
6、停止水泵工作，关闭进水阀们，将喷嘴收回机内，旋紧紧固扳手。
7、检查各部件是否有泄漏现象。
8、切断总电源开关。
注：本调试为最简单机型调试例，具体以所定装置为准。

使用与故障处理
使用前的准备与检查
① 疏通前接通水源，棘轮手柄等工具是否配备，检查疏通机部件是否完好有无缺失。
② 将射流器推进仓内（必要时用棘轮扳手），打开进水阀，旋转手轮约每分钟10圈，约2--3分钟棚煤即可坍塌，如发生二次棚煤需重复上述动作。当棚煤坚实或有杂物支架时，疏通不彻底输煤量小，这是需要进行多面切割棚煤拱面。
多面切割程序
①、旋松紧固手柄，将射流器旋转一定角度（视棚煤高度，如30°），旋紧紧固手柄，旋转手轮，调节不同角度可实现纵向多面切割棚煤。
②、旋转手轮并将喷嘴停留至一定角度上，左右旋转射流器，调整不同角度可实现对棚煤进行多面横向切割。
通过上述操作可完成对棚煤块状分割，使彻底快速疏通，保证输煤正常进行。
停机操作
①、关闭进水阀，旋转射流器至0位置。
②、回收射流器同时左右旋转，拨动清理仓内积煤，必要时使用棘轮手柄。
③、收回射流器后，旋紧紧固手柄，取下棘轮扳手。
④、清理疏通机上的积煤、污垢等。

故障分析与排除（疏通机部分）
故障现象
发生原因
排除方法
备注

射流器收回不到位

腔内有积煤
1、 左右摆动将积煤排除或钢钩清煤
2、 2、打开水阀用水冲出积煤

射流器转不动
1、 间隙有积煤
2、平衡螺栓过紧
清理积煤
调整平衡螺栓

射流器内有积水
① 密封套密封磨损
2、旋转接头泄漏
更换密封
更换0型圈

保养、维修
疏通机停用时每班应清理积灰，清除齿条内的积煤，保持疏通机处于良好状态。每6个月清理机内积灰并更换密封件。
型号组成及含义

S
S
6
设计序号：A、FFGHFHFFBBBBBBBBBBbB、C
A
疏通高度:6m
水 射 流 型
疏 通 机

主要参数
电源电压：AC 380V、660V
额定功率： 7.5KW
工作压力： 4-12mpa
工作流量： 40～100L∕min
给水PH值： 6～8
射流高度： 16m
额定疏通高度： 8m
射流角度： 0～40°
旋转角度： ±40°
疏通方式： 多面切割
环境温度： 5 – 60 ℃
推进行程： ≥80mm;
环境湿度： 45%--75%
大气压力： 86—106KPa
专利证书