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摘要：针对目前PSC400矿用排水车由于外形尺寸较大以及重量较重、不适用于一些煤矿的小型巷道等一系列问题，介绍了一种体型小巧、智能化程度高、适应狭窄井下巷道尺寸、性能稳定的微型化排水车。试验表明，该排水车解决了传统应急排水过程中管线对接速度慢、移泵困难、自动化程度低、劳动强度大等问题，有效地保障了煤矿的生产安全。
关键词：煤矿透水事故；应急救援；微型化；潜排装置；排水
0引言
近年来发生的矿山透水事故，造成严重的人员伤亡，其严重性已经引起了国家的高度重视。2020年山西北方机械制造有限责任公司研发的PSC400矿用排水车，在11·11朔州茂华万通源煤业透水事故中起到了极其重要的作用，取得了良好的效果，引起国家煤监局、省应急管理厅、各大应急救护队的高度关注。通过后续湖南衡阳江山煤矿、新疆丰源煤矿重大的透水事故实际情况以及与应急部管理门、救护大队的多次技术交流发现，PSC400矿用排水车由于外形尺寸较大以及重量较重，不适用于一些煤矿中的小型巷道，严重制约着排水车的产业化发展。因此，针对客户的差异化需求，本文介绍了一款体型小巧、智能化程度高、适应狭窄井下巷道尺寸、性能稳定的PSC200微型化排水车，对于提高煤矿救灾速度及安全具有重要的应用价值。
1微型化矿用排水车装备组成及功能
PSC200型微型化矿用排水车主要用于携带单个排水泵进入预定的水域，进行排水作业。全车动力源采用660V/1140V高压电，经过电液转换实现履带行走、吊臂的回转、起升、伸缩与收绳、前后清障装置的起落、排水泵升降，完成车辆场地行走、爬坡、排水泵的吊运和排水泵的姿态调整、地面障碍物的清理等工作。PSC200型矿用排水车如图1所示。在面临较大涌水或突发透水需要加大排水量时，可依靠潜排装置携带单个排水泵，潜入预定水域进行长时间定点排水作业，减少了更换管路和电缆线路的时间。设计还考虑了矿用排水车在事故抢险过程中设备下井时与矿井配备的运载平台不匹配问题，专门设计了一款用于井下运输设备的轨道平台，可实现900mm/600mm不同轨距下变轨作业，以保障在发生透水事故后能够迅速组织设备下井，节省抢险准备的时间。在总体方案设计中，采用模式化设计，以达到方便现场组装、快速吊运的效果，保证整个装备能在最短的时间内投入到抢排工作中。行走装置采用履带式结构设计，特点是抓地能力强，能长时间在斜坡面上工作，牵引力大、转弯半径小（可原地转向）、爬坡能力强，具有越野性能好、机动性和制动性强、对复杂场地路况的适应性好等优点。履带式行走装置的行驶速度在0～2km/h内通过变量马达调速，完全可以满足排水车在矿井巷道行驶要求。主排水车液压系统采用负载敏感控制系统，以防爆电动机作为动力源，可以实现手动操作和遥控操作2种模式。其液压系统由主系统回路、升降油缸回路、俯仰油缸回路、伸缩油缸回路、吊钩油缸回路、前清障油缸回路、后清障油缸回路、吊臂回转回路、行走回路和潜排回路组成。主车电气控制部分是整套装备核心部件，为此专门设计一款在爆炸性危险气体（CH4）和煤尘的矿井环境下使用的KXJ-80/1140（660）矿用隔爆兼本质安全型电控箱，可适配矿井交流50Hz、额定电压1140V或660V的供电系统，控制排水车中矿用隔爆型三相异步电动机的启动、停止，并对电机及有关电路进行综合保护。同时适配有矿用本安型遥控发送器实现遥控控制的切换，避免了人员因就地操作可能造成的危害。配置矿用本质安全型手机、矿用本安型基站、矿用本安型网络摄像仪，实现人员在远程遥控作业时远距离监视。其中矿用本安型网络摄像仪拍摄车前环境而后利用矿用本安型基站与矿用本质安全型手机进行数据传输，矿用本质安全型手机作为终端显示屏，可显示车前环境。
2主要性能指标参数
PSC200型矿用排水车的主要技术参数：单车质量/t≤6整车外形尺寸（长×宽×高）/m3.2×1.3×2潜排装置外形尺寸（长×宽×高）/m1.73×1×0.7最大爬坡能力/（°）20行走速度/km·h－10～2主车排水能力/m3·h－10～200主车扬程/m0～60涉水深度/mm0～600遥控距离/m0～50
3创新点
（1）机电液一体化设计理念采用660V/1140V动力源，经电液转换实现机械部件的动作。设备操作流畅，电液切换迅捷，动作响应准确，人机交互效果良好。（2）系统整体控制智能化采用手动、遥控控制液压系统驱动电机起停、照明开关、执行机构动作及调速，远程智能操控为下一步实现设备的无人操控奠定了基础。（3）远程监控和监测主车前端设置监控摄像机可实现远程影像实时显示和传输，并可携带多种监测仪器，替代传统人工安装探头监测，例如利用位移传感器监测实时追水、排水效果，携带有毒有害气体探头替代人工涉险监测等。（4）便捷旋转吊运设备吊装机构可将水泵吊装转移，节省了人工搬运时间。（5）解决了PSC400型矿用排水车涉水深度较浅的问题利用潜排装置，可达到排水设备潜入水中进行长时间定点排水作业的目的，减少了管路更换的时间，提高了抢险救援的效率。（6）清障铲面采用八字形设计可以将障碍物推至车体两侧，避免障碍物在车体前端形成堆积而给排水车行进带来额外困难。
4适用井巷环境条件
（1）周围环境温度-20℃～+40℃；（2）海拔不超过5000m；（3）周围空气相对湿度不大于95％RH（＋25℃时）；（4）在有瓦斯、煤尘爆炸性气体混合物的环境中；（5）在无破坏绝缘的气体或蒸汽环境中；（6）能防止滴水的地方；（7）无剧烈振动、颠簸的环境中；（8）污染等级为3级；（9）井下供电电源电压660V/1140V、50Hz；（10）水质的温度一般不超过40℃（介质温度超过40℃需要特殊订货）；（11）抽送介质密度不超过1.2×103kg/m3；（12）输送介质的pH值在4~10；（13）水中的固体颗粒含量（体积比）不超过2%，粒径不超过流道过流面最小尺寸的50%；（14）巷道宽度不低于3.5m、高度不低于3.7m（高度为考虑到吊臂充分展开的情况）。
5试验研究
为了验证PSC200型微型化矿用排水车是否满足设计指标参数，针对性地进行了工厂试验。事先将该装备按照图纸完成装配，进行静态检查是否满足设计图样的要求；而后接入660V/1140V电源观察设备有无异常报警，使用矿用本安型遥控发送器对车辆进行履带行走、清障装置起升、泵托架装置升降、吊臂的伸缩、升降及回转等功能的测试；在各种功能动作无异常后，工厂制作专门的试验坡道进行车辆的爬坡试验、坡道转运排水泵以及坡道双车脱困等试验，坡道最大角度不低于20°。经过一系列的工厂试验后，PSC200矿用智能排水车满足设计指标参数，满足应急救援使用要求。6结语PSC200矿用排水车体型小巧、智能化程度高、适应狭窄井下巷道尺寸、性能稳定，能在恶劣工况下进行排水作业。经过工厂试验，验证了该排水车能达到较好的追排水作业效果，此外还可减轻救援人员的工作强度，提高救援效率，缩短救援时间，具有很高的推广使用价值。
参考文献：
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作者:郝春阳 李燕伟 李有生 刘洁 郭剑 郭雷 金鑫 单位:山西北方机械制造有限责任公司
