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摘要：針對目前PSC400礦用排水車由于外形尺寸較大以及重量較重、不適用于一些煤礦的小型巷道等一系列問題，介紹了一種體型小巧、智能化程度高、適應狹窄井下巷道尺寸、性能穩定的微型化排水車。試驗表明，該排水車解決了傳統應急排水過程中管線對接速度慢、移泵困難、自動化程度低、勞動強度大等問題，有效地保障了煤礦的生產安全。
關鍵詞：煤礦透水事故；應急救援；微型化；潛排裝置；排水
0引言
近年來發生的礦山透水事故，造成嚴重的人員傷亡，其嚴重性已經引起了國家的高度重視。2020年山西北方機械制造有限責任公司研發的PSC400礦用排水車，在11·11朔州茂華萬通源煤業透水事故中起到了極其重要的作用，取得了良好的效果，引起國家煤監局、省應急管理廳、各大應急救護隊的高度關注。通過后續湖南衡陽江山煤礦、新疆豐源煤礦重大的透水事故實際情況以及與應急部管理門、救護大隊的多次技術交流發現，PSC400礦用排水車由于外形尺寸較大以及重量較重，不適用于一些煤礦中的小型巷道，嚴重制約著排水車的產業化發展。因此，針對客戶的差異化需求，本文介紹了一款體型小巧、智能化程度高、適應狹窄井下巷道尺寸、性能穩定的PSC200微型化排水車，對于提高煤礦救災速度及安全具有重要的應用價值。
1微型化礦用排水車裝備組成及功能
PSC200型微型化礦用排水車主要用于攜帶單個排水泵進入預定的水域，進行排水作業。全車動力源采用660V/1140V高壓電，經過電液轉換實現履帶行走、吊臂的回轉、起升、伸縮與收繩、前后清障裝置的起落、排水泵升降，完成車輛場地行走、爬坡、排水泵的吊運和排水泵的姿態調整、地面障礙物的清理等工作。PSC200型礦用排水車如圖1所示。在面臨較大涌水或突發透水需要加大排水量時，可依靠潛排裝置攜帶單個排水泵，潛入預定水域進行長時間定點排水作業，減少了更換管路和電纜線路的時間。設計還考慮了礦用排水車在事故搶險過程中設備下井時與礦井配備的運載平臺不匹配問題，專門設計了一款用于井下運輸設備的軌道平臺，可實現900mm/600mm不同軌距下變軌作業，以保障在發生透水事故后能夠迅速組織設備下井，節省搶險準備的時間。在總體方案設計中，采用模式化設計，以達到方便現場組裝、快速吊運的效果，保證整個裝備能在最短的時間內投入到搶排工作中。行走裝置采用履帶式結構設計，特點是抓地能力強，能長時間在斜坡面上工作，牽引力大、轉彎半徑?。稍剞D向）、爬坡能力強，具有越野性能好、機動性和制動性強、對復雜場地路況的適應性好等優點。履帶式行走裝置的行駛速度在0～2km/h內通過變量馬達調速，完全可以滿足排水車在礦井巷道行駛要求。主排水車液壓系統采用負載敏感控制系統，以防爆電動機作為動力源，可以實現手動操作和遙控操作2種模式。其液壓系統由主系統回路、升降油缸回路、俯仰油缸回路、伸縮油缸回路、吊鉤油缸回路、前清障油缸回路、后清障油缸回路、吊臂回轉回路、行走回路和潛排回路組成。主車電氣控制部分是整套裝備核心部件，為此專門設計一款在爆炸性危險氣體（CH4）和煤塵的礦井環境下使用的KXJ-80/1140（660）礦用隔爆兼本質安全型電控箱，可適配礦井交流50Hz、額定電壓1140V或660V的供電系統，控制排水車中礦用隔爆型三相異步電動機的啟動、停止，并對電機及有關電路進行綜合保護。同時適配有礦用本安型遙控發送器實現遙控控制的切換，避免了人員因就地操作可能造成的危害。配置礦用本質安全型手機、礦用本安型基站、礦用本安型網絡攝像儀，實現人員在遠程遙控作業時遠距離監視。其中礦用本安型網絡攝像儀拍攝車前環境而后利用礦用本安型基站與礦用本質安全型手機進行數據傳輸，礦用本質安全型手機作為終端顯示屏，可顯示車前環境。
2主要性能指標參數
PSC200型礦用排水車的主要技術參數：單車質量/t≤6整車外形尺寸（長×寬×高）/m3.2×1.3×2潛排裝置外形尺寸（長×寬×高）/m1.73×1×0.7最大爬坡能力/（°）20行走速度/km·h－10～2主車排水能力/m3·h－10～200主車揚程/m0～60涉水深度/mm0～600遙控距離/m0～50
3創新點
（1）機電液一體化設計理念采用660V/1140V動力源，經電液轉換實現機械部件的動作。設備操作流暢，電液切換迅捷，動作響應準確，人機交互效果良好。（2）系統整體控制智能化采用手動、遙控控制液壓系統驅動電機起停、照明開關、執行機構動作及調速，遠程智能操控為下一步實現設備的無人操控奠定了基礎。（3）遠程監控和監測主車前端設置監控攝像機可實現遠程影像實時顯示和傳輸，并可攜帶多種監測儀器，替代傳統人工安裝探頭監測，例如利用位移傳感器監測實時追水、排水效果，攜帶有毒有害氣體探頭替代人工涉險監測等。（4）便捷旋轉吊運設備吊裝機構可將水泵吊裝轉移，節省了人工搬運時間。（5）解決了PSC400型礦用排水車涉水深度較淺的問題利用潛排裝置，可達到排水設備潛入水中進行長時間定點排水作業的目的，減少了管路更換的時間，提高了搶險救援的效率。（6）清障鏟面采用八字形設計可以將障礙物推至車體兩側，避免障礙物在車體前端形成堆積而給排水車行進帶來額外困難。
4適用井巷環境條件
（1）周圍環境溫度-20℃～+40℃；（2）海拔不超過5000m；（3）周圍空氣相對濕度不大于95％RH（＋25℃時）；（4）在有瓦斯、煤塵爆炸性氣體混合物的環境中；（5）在無破壞絕緣的氣體或蒸汽環境中；（6）能防止滴水的地方；（7）無劇烈振動、顛簸的環境中；（8）污染等級為3級；（9）井下供電電源電壓660V/1140V、50Hz；（10）水質的溫度一般不超過40℃（介質溫度超過40℃需要特殊訂貨）；（11）抽送介質密度不超過1.2×103kg/m3；（12）輸送介質的pH值在4~10；（13）水中的固體顆粒含量（體積比）不超過2%，粒徑不超過流道過流面最小尺寸的50%；（14）巷道寬度不低于3.5m、高度不低于3.7m（高度為考慮到吊臂充分展開的情況）。
5試驗研究
為了驗證PSC200型微型化礦用排水車是否滿足設計指標參數，針對性地進行了工廠試驗。事先將該裝備按照圖紙完成裝配，進行靜態檢查是否滿足設計圖樣的要求；而后接入660V/1140V電源觀察設備有無異常報警，使用礦用本安型遙控發送器對車輛進行履帶行走、清障裝置起升、泵托架裝置升降、吊臂的伸縮、升降及回轉等功能的測試；在各種功能動作無異常后，工廠制作專門的試驗坡道進行車輛的爬坡試驗、坡道轉運排水泵以及坡道雙車脫困等試驗，坡道最大角度不低于20°。經過一系列的工廠試驗后，PSC200礦用智能排水車滿足設計指標參數，滿足應急救援使用要求。6結語PSC200礦用排水車體型小巧、智能化程度高、適應狹窄井下巷道尺寸、性能穩定，能在惡劣工況下進行排水作業。經過工廠試驗，驗證了該排水車能達到較好的追排水作業效果，此外還可減輕救援人員的工作強度，提高救援效率，縮短救援時間，具有很高的推廣使用價值。
參考文獻：
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作者:郝春陽 李燕偉 李有生 劉潔 郭劍 郭雷 金鑫 單位:山西北方機械制造有限責任公司
