1、绪论

1.1设计背景

根据集团井下最高用水量400m³/h，设计井下污水处理系统。

煤矿井下的废水主要是采煤或掘进时工作用水及井下渗水，生成的废水中主要含有粒径小于50μm的悬浮物，废水中主要成分为微煤粉、砂、粘土、岩粉等。废水主要是经通道流向水仓储存然后通过泵送到地面的处理方法，由于水仓来的废水中含有大量的悬浮物，进入水仓后积存，半年至一年的时间水仓中的淤积深度可达1-2米，造成水仓容积减小，给井下作业带来安全隐患。因此，每年需一至二次就要进行水仓的清淤，其清淤工作量和安全风险巨大。长期以往，由于水仓废水中所含的杂质较多，在经过泵提升到地面的过程中对泵和管道均存在较大的磨损、腐蚀等缩短了设备的使用寿命，增加了电耗，增加了设备的维护成本；同时增加了地面污水处理厂的负担。

经过公司调研，并在多项水下智能清淤机器人项目成功实践经验的基础上，开发了防堵塞高效清淤机器人项目的设计方案以供使用方参考。

1.2设计意义

井下水仓环境及工作条件恶劣，淤积物中含水量大，难以彻底清理。现有的水仓煤泥清理技术存在着较多的突出问题: 清淤效率低、工人工作环境危险性大; 设备繁多、故障发生率高; 无法实现对水仓积淤的实时监控、预警。

根据上述需求及暴露出的痛点、难点，应用安全可靠高效的气动清淤机器人能够代替人工在恶劣环境下进行长时间的淤泥清理。通过机器人的机械臂和高效气动清淤泵作业能够改善工人的作业环境，提高作业效率，减轻工人的劳动强度，消除作业过程中的安全隐患。还可以利用5G网络技术实时记录和监控清淤机器人作业现场的各种参数，通过对数据的分析可实现对水仓淤泥过厚而产生的隐患的超前发现、超前预警。同时也可在具有网络化监控及手机APP上监控、查询和操作系统，提高了智能清淤的实时性和可靠性，提供高质量的智能化、信息化清淤工作。提高了水仓利用率、矿山智能化并满足了保证矿井水患安全的迫切需求。井下水仓高效气动清淤机器人肩负着煤矿企业的发展和工人的人身安全双重任务。

2 、防堵塞高效清淤机器人施工设计方案

2.1清淤机器人系统组成

高效气动清淤机器人系统以液压马达作为动力源，主要由机器人本体、控制系统、淤泥收集系统、线缆及输送管道收放系统等组成。通过控制液压系统开关进而控制各液压马达的启动、停止和换向，高效气动清淤泵可实现高浓度、大颗粒物料的吸排。

2.2清淤机器人工作原理

其工作原理：机器人前部装有高清CCTV，可以探测前方淤积物的情况。 机器人本体的前端和后端设有机械臂煤泥收集装置，煤泥收集主要是利用煤泥收集机械臂前端的绞吸装置将沉淀在下部板结的煤泥打散。同时气动泥浆泵将打散的沉积物吸入并输送到后方的泥水分离装置或用管道输送到大巷输煤皮带上，以最高的效率实现全部清理工作。

根据煤泥层的深浅，煤泥收集扫描臂可以作上下左右往复运动，真正做到收集淤泥无死角。若煤泥收集扫描臂运动到水仓的墙壁附近时其在避障传感器的作用下会自动减小往复的摆动角度，若扫描收集器下的淤泥收集完成后则水下机器人向前行走一定的距离，继续重复上述动作，若沉积物很厚，当前煤泥收集后，前方煤泥继续塌落，则机器人将继续在原地工作，直到此地煤泥收集完。由于所使用的淤泥泵为双罐气动淤泥泵，可连续作业，并可以无磨损地收集较大块状物料且不会堵塞，只要淤泥有流动性即可。

技术参数

影响因素

a. 被抽煤泥浆的粘度、颗粒含量、松散度等

b. 煤泥的密度

c. 吸料管吸料操作的连续性和均匀性

d. 操作人员的熟练程度等