清车技术状况及前景

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本文作者：廉凯作者单位：神华集团准格尔能源有限公司哈尔乌素洗煤厂

化学清车法：化学清车法主要是通过在矿车内壁喷洒一些化学试剂，如用工业废液废渣和某些化学物质混合制成的乳液，以减小结底与车壁的黏附程度，达到清车的目地[4]。有机硅和聚氨酯等化学涂料具有很强的防粘结和防腐蚀性能，因此被许多煤矿企业优先选用。然而，由于化学清车法所需的成本较高，而且有些物质对矿车的腐蚀性较强，因此，目前一般也很少使用。

改变车底结构的清车法：过去的十几年中，人们除了运用一些物理化学方法清理矿车结底之外，还试图通过改变矿车底部结构来实现自动清车。西安矿业学院的邓凯林在矿车底部安装了一套弹性装置，在卸煤过程中，底部承受载荷的变化使得底部各部分之间发生错位，最终将结底破坏，实现清车[5]。徐州矿务局第二机械厂研制了一种底开式矿车。与普通矿车不同的是，其底部为平底活动式，通过翻车机翻转过程中底板打开时产生的振动将结底除去[6]。这些方法在实现清车的同时也带来了一些新的问题，例如，底开式矿车在装运煤过程中会有泄漏，底部平板有时会因粘结而无法靠重力自动打开等。

1振动清车法

振动清车法的基本原理是通过外力作用使矿车壁产生弹性形变范围内的微小振动，使结底被破坏而实现清车。常见的振动清车机主要有风动清车机、电磁振动清车机等。

1）气动清车机

以高压气体为激振源的清车装置称为气动清车机。牛红星等人通过对传统翻车机的结构进行改造，分别在固定矿车的4个架子上安装了G10型气动镐，当翻车机翻转到一定位置时，电磁阀自动打开，高压气便进入气动镐中开始清车作业[7]。枣庄矿业集团公司所研制的气锤式矿用清车装置直接以来自矿井中压风机的高压气体为动力，使气动锤对矿车底部产生高频击振，从而使结底破坏脱落，如图1所示[8]。气动清车机的优点在于清车过程中使用的人力资源少，费用低，清车速度快，对矿车破坏程度低等。但是由于外力作用在矿车上的面积较小，对于一些死角或者结底比较结实的部位清车效果不是很好，因此还需要进一步改进。

2）电磁脉冲振动清车机

电磁脉冲清车装置的基本工作原理是：首先通过一个大功率脉冲电源给电容器充电，即在电容器中存储高电能，然后将电容器短路放电，在极短的放电时间内，负载线圈产生了很强的磁场。由于感生磁场的存在，矿车表面和线圈之间会存在强大的斥力，使得矿车表面迅速发生形变并且产生高频振动，最终破坏矿车结底实现清车[9]。这种清车方法具有高效、节能、可自动化控制等优点。这项技术最早是由前苏联研究的，在我国秦皇岛港煤四期码头已有应用。2010年，中国矿业大学张纱、王世博等人利用ANSYS电磁仿真模块，对电脉冲系统中的充电电压和电容进行了优化设计，找到了使得放电过程中作用在物体上的力最大时的电容和电压值；然后，他们又使用优化后的电脉冲系统进行了试验，并取得了良好的试验结果[10]。电磁脉冲清车法具有很好的应用前景，但由于技术尚未成熟，因此还没有大规模的投入使用。

2机械法

常见的机械式清车机有铲式清车机、机械铣式清车机、抓斗式清车机、滚筒式清车机及螺旋式清车机等。这些清车机的共同特点是都是通过某种机械装置对矿车结底进行切削。但他们都存在机身质量大、成本高和清车效率低等缺陷。为了克服传统机械清车法的不足，河南理工大学孟超等人设计了一种龙门式矿车清扫机，如图2所示。其工作原理是：首先将矿车在清车架中固定好，然后启动装置，矿车在小绞车的作用下旋转到一定角度时停止并固定，清扫装置进入矿车清理结底，被清除的结底落入下面的矿车内[11]。

3其他清车法

高压水射流法也曾在国内外煤矿被采用，但由于整个清车过程中对水的需求量较大，而且在寒冷地区，废水无法及时排出会迅速结冰，给煤矿坏境造成污染。除此之外，爆破法、自动仿形清车法等技术在某些煤矿也有所应用。

虽然目前的清车方法多种多样，但随着我国经济的不断发展，能源消耗的增加，这些方法已经或者将要被淘汰，因此寻求一种高效、廉价、快速的清理矿车结底的方法十分必要。电磁脉冲清车方法具有很好的应用前景，如果同时能将其与其他清车法配合使用(如气动清车法)，相信清车技术将会迈上一个新的台阶。