科研项目实施方案

科研项目实施方案项目名称：粗细混合煤泥新型水仓自动清挖工艺和系统设备研究项目承担单位：兖州煤业股份有限公司南屯煤矿项目负责人：管振祥起止年限：2008年3月-2008年9月兖州煤业股份有限公司二○○八年二月1一、项目来源《粗细混合煤泥新型水仓自动清挖工艺和系统设备研究》的提出来源于煤矿清仓的迫切需要。目前南屯煤矿由于受开采条件的限制，九采北部泄水巷跨落已无法修复，为此设立-537二级泵房，承担矿井七采深部的排水，该排水泵房水仓位置运输环节复杂，-537二级轨道若受开采动压影响无法保证运输路线的畅通，严重影响该泵房水仓煤泥清挖，且该水仓无沉淀池，又地处九采三分区皮带机尾后方，涌水量大，大块状煤炭及煤泥直接进入该水仓，造成清挖频繁，工作量大，目前煤矿井下水仓的清理基本全部是人工清理。通过该项目的研究，建立清挖水仓机械化作业线，为水仓中的粗细混合煤泥的清挖走出一条新路，并能实现煤泥与水的分离，从而达到安全、快速、高效、低耗的清仓效果。该项目不仅能使清仓机械化，而且可以提高清仓速度，同时大大降低了工人的劳动强度，减少了环境污染，创造了较好的经济效益。二、项目主要研究内容及目标1、研究目标研制南屯煤矿粗细煤泥混合新型水仓自动清挖工艺和系统设备，对各种性质的煤泥实现自动清理、自动分离，自动装车运输，解决清仓劳动强度大，不安全，效率低，污染巷道问题。促进煤矿现代化矿井建设，实现煤泥清挖的文明生产和安全生产。2、主要研究内容、关键技术（1）主要研究内容本次研究针对南屯煤矿水仓煤泥颗粒粗细分布不均，清挖周期短，劳动强度大、操作不安全等问题，深入研究水仓高效机械清挖新工艺、新设备、新方法与配套技术。1．借鉴天科机械制造有限公司已有的细煤泥水仓煤泥清挖工艺，找到粗细煤泥并存处理的更简单，更合理，更环保的工艺方法。2．研制煤泥清挖机和配套的移动系统、搅拌装置：主要指标：仓口粗颗粒正常搅拌输送，搅拌、破碎与泵吸头一体化设计。φ30以下颗粒可抽排长距离输送。3．设计高效双工作区域两端进料煤泥脱水压滤机，效率高、体积小2主要指标：压滤泵优化设计，滤布合理选用，压滤效率提高10%；压滤泵站与操作台分体设计，方便设备操作。4.MC-1型煤泥粗分机设计定型：0.3MM以上颗粒通过粗分机分离并自动装车，所分离煤泥水自动进入缓冲搅拌罐，由高效压滤机分离处理。水仓内的粗细煤泥可以实现自动搅拌、抽排、分级、脱水、装车流水线作业。（2）关键技术1、含有粗细颗粒的煤泥水搅拌、抽排、输送技术：全新的“MQ-1型煤泥清挖输送机”:该机革新以前的设计,将煤泥的搅拌、水仓煤泥的清除、煤泥输送集为一体化的自动清挖机，该机可自行移动，搅拌与抽排高度集合、抽排设备可左右摆动、上下移动，实现不同高度、不同方位的煤泥的搅拌抽排。水平输送距离可达1200米），煤泥输送浓度达到50%，操作只需要一人，实现了真正意义上的水仓煤泥自动清挖输送。其关键技术是：自动搅拌煤泥水、自动过滤杂物、搅拌与抽排高度集合、搅拌抽排能够全方位工作，高浓度煤泥的长距离输送。2.粗细煤泥的分离，既不影响压滤机的使用，又不能糊筛开发设计全新的专利产品“MC-1型煤泥粗分机”：该机是专门针对煤泥性质复杂，为给连续高效压滤机提供优质的待分离煤泥而设计的煤泥分离设备，主要目的是将不便于压滤脱水的煤泥粗颗粒首先从煤泥中分离出来，从而既可提高煤泥脱水质量，又可大大提高煤泥的脱水效率。关键技术是煤泥的粗细分离、粗煤泥自动装车、细煤泥能够全部进入压滤设备。3.洗煤泥的高效脱水开发设计新型“ZQ-4型高效连续压滤机”:基于对煤泥脱水处理的深入研究和多年经验的总结，我们将开发新型的高效连续压滤机，该机突破传统的压滤过滤理论，在设备体积不变的条件下，大幅度提高了煤泥的单位产量。关键技术：压滤机全液压控制、双工作区域、两端进料、自动装车。3、创新点（1）压滤机全液压控制、双工作区域、两端进料、自动装车。。（2）煤泥的粗细分离、粗煤泥自动装车、细煤泥能够全部进入压滤设备。（3）自动搅拌煤泥水、自动过滤杂物、搅拌与抽排高度集合、搅3拌抽排能够全方位工作，高浓度煤泥的长距离输送。三、主要技术指标主要技术指标序号设备名称设备型号数量参数名称参数值1煤泥清挖机MQ-11输送煤泥浓度%45煤泥输送粒度mmφ10可输送颗粒：mmφ30输送出口压力MPa0.2输送流量M3/h25-33电机功率kW28配水压力MPa2.52煤泥粗分机MC-11粗煤泥产量T/h5高频振动功率kW3*2搅拌功率kW4.0缓冲容量M32.03高效连续压滤机ZQ-41干煤泥产量T/h10-12煤泥含水率%＜30入料压力MPa0.7液压缸压力MPa16泵站电机功率kW28输送带电机功率kW3四、项目实施的技术方案1、总体技术方案1）设备组成：水仓清挖系统主要由煤泥搅拌设备、煤泥输送设备、缓冲搅拌容器、煤泥分离设备（装车输送带）四大部分组成。2）主要工艺路线：水仓煤泥高压水冲击、搅拌、破碎----＞煤泥清挖泵输送----＞煤泥粗分（分离的粗煤泥装车）----＞缓冲搅拌容器搅匀----＞双作用压滤机分离脱水----＞皮带机自动装车。4工艺流程如下：3.2.3、设备的布置方式：见下图一、图二MQ-1：煤泥清挖输送MC-1:煤泥粗分ZQ-4型高效连续压滤机含水煤泥输送精煤泥输送粗煤泥自动装车水仓副水仓净水干煤泥自动装车5布置图一：垂直（左侧壁布置）导轨中心线L0600400驱动滚筒通道煤泥脱水压滤机矿车高度+150卸料滚筒A1（巷道宽度，必测）A0（道轨中心到巷道壁距离，必测）主水仓吸头副水仓MC-1煤泥粗分机MQ-1煤泥清挖输送机围堰压滤泵站750.1压滤泵6水仓口巷道2700240015501650去水仓1400K卸载滚筒组件800皮带19000煤泥粗分机6000-30000软轴搅拌器煤泥清挖泵付仓主水仓输送泵吸头双作用连续脱水压滤机液压驱动压滤泵液压泵站煤泥粗分机高效脱水系统皮带机或矿车56007水仓煤泥经高压水冲击后搅拌达到一定浓度，大颗粒经破碎后用煤泥输送泵输送到水仓口的煤泥粗分机内，将大于0.3mm以上的粗颗粒煤泥首先分离，自动装矿车。余下的煤泥水进入缓冲容器内，缓冲容器的作用是贮存一定量的煤泥，以便保证脱水压滤机始终有足够的煤泥供应。由于煤泥沉淀快，所以必须加搅拌机构不停的搅拌，防止沉淀。脱水压滤机将缓冲搅拌罐内的煤泥以一定的压力输送入压滤机过滤室内，将煤泥脱水。脱出的煤泥经过压滤机下部的输送带自动装车或者送到另一部皮带上运走，脱出的水回到另一个蓄水水仓。煤泥清理过程完成。2、技术途径本项目将采用现场考察、技术调研、工艺设计、总体方案设计、设备研制、地面试验、井下工业性试验，具体为：1）、井下水仓相关资料调研：查资料了解水仓的现状，断面尺寸、长度。水仓内取样，进行煤泥沉降试验、粒度分析。拟选址。人工清仓的存在问题。2）、工艺设计借鉴现机械清仓的工艺，设计新的清仓工艺。3）、根据现场情况和现清仓周期，设计系统整体方案。生产能力的核定系统的组成设计设备总体布置4）、设备的研制煤泥煤泥清挖输送机研制煤泥粗分机研制双工作区域两断进料高效连续压滤机的研制5）、地面试验关键设备模拟试验6）、井下工业性试验进行水仓的清挖，检验设备的相关参数和可靠度7）、总结分析，形成相关研究成果，项目验收。3、试验基地及规模8该项目试验分出厂试验和井下工业性试验。出厂试验在制造工厂地面进行，主要对设备原理性试验、基本参数进行测定。项目井下工业性试验兖矿集团兖州煤业公司南屯煤矿进行工业性试验，对设备寿命、配套性进行考核。五、项目进度与阶段考核目标本项目自2008年1月开始执行，2008年9月30日总结鉴定，包括现场调研、理论分析、工艺和系统设备设计制造并在南屯煤矿进行现场实验。（1）2008年01月~2008年02月研究计划：现场调研，井下水仓现状调查、收集资料，采集煤泥样品。研究目标：分析分析煤泥构成和特性，分析清挖现场构造，研制合理清挖工艺；（2）2008年03月~2008年06月研究计划：制定工艺实现方案，系统设备的设计和制造研究目标：系统设备完成地面模拟试运行，并进行必要改进；（3）2008年07月研究计划：设备完成井下安装并进行清挖煤泥试验；研究目标：在实验基础上，完成设备定型；（4）2008年09月项目总结，提交总体研究报告，评审鉴定。六、协作单位及试验地点1.协作单位基本情况徐州天科机械制造有限公司是省级高新技术企业，拥有中高级人才二十多人，具有教强的开发能力，长期从事水仓设备的研发，在行业处于领先地位。拥有国家专利5项，通过省部级技术鉴定项目1项，获省科技基金资助的项目1项，通过矿务集团技术验收的项目3项。长期以来公司按照ISO-9000标准建立并实施了质量体系，实行从采购、设计、生产、销售等全过程的质量控制。公司生产的水仓自动清挖设备在全国八十多个矿井使用，受到广大用户的好评。公司拥有整套水仓设备试验设施，保证了产品的可靠性。从人员设备都可保障课题的正常进行。92.试验地点的条件南屯煤矿是我国大型现代化高产高效矿井，在开采、掘进等方面具有雄厚的实力。长期以来，南屯煤矿坚持科学技术是第一生产力的思想，走产学研相结合的道路，解决了煤炭生产中的一系列科技难题，推动了煤炭生产技术的发展，取得了显著的科技成果。同时培养了一大批具有较高科技水平的技术队伍。在各个方面走在行业的前列。南屯煤矿由于受开采条件的限制，九采北部泄水巷跨落已无法修复，为此设立-537二级泵房，承担矿井七采深部的排水，该排水泵房水仓位置运输环节复杂，-537二级轨道若受开采动压影响无法保证运输路线的畅通，严重影响该泵房水仓煤泥清挖，且该水仓无沉淀池，又地处九采三分区皮带机尾后方，涌水量大，大块状煤炭及煤泥直接进入该水仓，造成清挖频繁，工作量大，目前煤矿井下水仓的清理基本全部是人工清理。煤泥清挖需要人工：每班需要6人施工，每班大约清挖6车，每车为3立方米。-537水仓：外环容量1260立方米。内环容量840立方米。共2100立方米。-670水仓：外环容量1206立方米，内环容量1604立方米。共2810立方米。人工清理主要工具是铁锹、水桶、矿车，工人劳动强度大，作业环境恶劣，清理和运输对煤矿巷道污染严重。另外清理效率低下，一般一个水仓清理周期长达60天左右，给煤矿用水和治水安全造成一定的安全隐患。清理时工人在煤泥中作业，非常不安全，有些煤矿曾发生过煤泥将工人埋在泥下的事故。水仓内的煤泥颗粒有大有小，仓口颗粒粗大、仓内细小，因此粗细煤泥混合水仓机械化，自动化清理设备的研制，就十分必要。该项目也正是该矿在实际生产需要提出来的，可以作为该项目的井下工业性试验地点。3.试验内容⑴验证水仓清挖的工艺⑵煤泥清挖输送机试验①煤泥清挖输送机的基本性能考核；10②煤泥清挖输送机可靠性。⑶煤泥粗分机①煤泥粗分机效果考核；②煤泥粗分机可靠性考核。⑷高效连续压滤机①高效连续压滤机效果考核；②高效连续压滤机可靠性考核。5）整个装载作业线试验①水仓清挖系统作业线清挖能力试验；②水仓清挖系统作业线能力匹配性试验；③水仓清挖系统作业线连续性考核；④水仓清挖系统作业线整体可靠性考核。七、项目经费预算单位：万元1、项目调研、差旅、论证费2万元2、系统研究制造费59.6万元1）脱水设备研究（含泵站、加长小皮带）32.72万元2）缓冲罐（带搅拌）研究2.72万元3）煤泥清挖专用泵（一）8.90万元4）煤泥清挖专用泵（二）8.80万元5）脱水设备系统附件0.48万元6）螺旋式搅拌器0.98万元117）自动卸料装置5万元3、系统安装调试费3万元4、项目验收、鉴定费（含资料费）2万元费用总计66.6万元八、项目人员组成（1）课题负责人（单位、姓名、职称、职务）：兖州煤业股份有限公司南屯煤矿：管振祥高级工程师副总工程师徐州天科机械制造有限公司：刘传令高级工程师，总经理（2）课题工作人员兖州煤业股份有限公司南屯煤矿：澹凡苓队长宋庆亮技术主管范爱文工程师韩刚工程师徐州天科机械制造有限公司：史万明高级工程师，总工程师李大男高级工程师，技术部长季益义高级工程师，副总经理朱兴民