煤仓清堵机器人的研究
第一作者：袁静 新疆世安能源管理有限公司副总经理
共同研究人：孟昭君 丁晓晓 俞东 张德领 高方浦 刘在硕
煤仓清堵机器人的研究是近年来煤矿行业智能化、自动化发展的重要方向之一。这类机器人通过集成多种先进技术和设备，能够高效、安全地完成煤仓内的清理和疏通工作，解决煤仓堵塞、粘结煤等难题。
此外，“煤仓清理机器人”是国家矿山安全监察局（原国家煤矿安全监察局）2019年第1号公告中，煤矿机器人重点研发的38个项目之一。
本研究也是属于智能矿山推荐实施的目录清单中的项目之一。
煤仓作为煤炭储存和转运的关键设施，其运行状态直接影响到煤炭生产和运输的效率。然而，煤仓内常常出现堵塞、粘结煤等问题，传统的人工清理方式不仅劳动强度大、效率低，还存在较大的安全隐患。因此，研究煤仓清堵机器人具有重要的现实意义，能够有效提升煤仓清理效率，降低人工成本，保障生产安全。随着煤矿行业对智能化、自动化生产的不断推进，煤仓清堵机器人的市场需求将持续增长。
图片来源：美篇 清风无梦
煤仓堵塞的原因较复杂，现有空气炮、振动斗仓等机械化技术手段仅针对特定条件下的轻微堵煤情况具有效果，通常还需由人工进行疏通。
（1）现有筒仓堵塞发现技术
目前国内储煤筒仓的棚煤、冻堵，均是依靠人工巡检发现并处理，还没有成熟的自动在线监测处理系统。
（2）现有筒仓堵塞疏通技术
储煤筒仓常见为混凝土结构，目前储煤筒仓有安装应用的是空气炮，一些其它料仓还有应用疏松机、旋转清堵机。
空气炮是以突然喷出的压缩气流冲入闭塞区，使容器内的物料恢复流动。缺点是：空气炮主要对小范围内气流路径上的较为蓬松物料能够起到疏松作用，但面对大范围的整体粘结时仅能打通射程范围内的一条通道，其周围区域反而在冲击波应力作用下板结更加牢固，对于大范围的冻粘壁甚至冻堵则无能为力。
疏松机是通过仓壁外侧的液压油缸，驱动犁煤叶片刮擦堵塞区的原煤，实现疏堵。缺点是：由于疏松机只能安装在筒仓落煤口下部和给煤机之间的联接区域，而筒仓下部最易堵煤的位置高于其很多，导致只能对下部轻微堵煤有效，高于其位置的堵煤或大范围冻粘壁甚至冻堵则无法进行清堵。而且受液压缸的挡板和大量犁煤叶片的影响，导致仓壁摩擦阻力增加，反而增加了蓬煤的概率。
旋转清堵机是安装在筒仓落煤口和给煤机之间的清堵装置，用电机带动回转体，刮扫仓内物料实现避免堵塞。缺点是：仅适合圆形落煤口，而存量储煤筒仓大多是方形落煤口，无法使用；而且旋转清堵机的安装位置在落煤口下方，而原煤仓最易堵煤的位置高于其很多，无法应对大多数堵煤情况；对于停机后已经发生冻堵，旋转清堵机无能为力。
因此，目前的机械疏堵设备均不适合或无法解决储煤筒仓最常见的棚煤堵塞，对于寒冷地区多发的冻粘壁、冻堵性棚煤更加无法解决。
（1）系统基本构成
主要由支撑部和掘进部两部分构成。支撑部包括筒体、活塞缸和多个爪体，主要实现驱动和减少阻力；掘进部包括蜗壳、叶轮和倒圆锥形钻头，主要实现破碎和掘进。
（2）系统工作原理
在疏通煤仓内煤料时，将本机器人竖直下放至煤仓内，叶轮在蜗壳内转动，带动倒圆锥形钻头转动，破碎煤仓内的煤块，提高煤仓内煤料的流动性，在改善煤料的流动性后，本机器人因为自身重量持续向下移动。
当钻头所接触的煤料板结严重，对煤块向下的旋转压力不足以使煤料破碎时，筒体内活塞缸驱动活塞杆向上移动，从而带动爪体位置上升，径向外围扩张，扩大清堵机器人的径向截面，增加其在径向截面上所受到的煤料压力，间接增加钻头向下的旋转压力，提高煤料的破碎效率，当板结的煤料破碎后，活塞缸驱动活塞杆向下移动，从而带动爪体的位置下降，径向中心收拢，减小清堵机器人的所受到的摩擦力，便于机器人继续因为自身重量向下移动。
（1）高效清堵
能够快速有效地打通堵煤部位，大大缩短了清堵时间，提高了生产效率。与传统的清堵方法相比，其清堵效果更为显著，能够应对各种复杂顽固的堵煤情况。
（2）适应性强
无论是由于原煤的物理特性、原煤仓的结构问题还是运行操作不当导致的堵煤，煤仓清堵机器人都能发挥出色的清堵作用。它不受堵煤位置和类型的限制，能够在原煤仓内的任何部位进行清堵作业。
（3） 降低成本
使用煤仓清堵机器人可以减少因堵煤导致的设备维修费用、人工清理成本和生产损失。同时，其长期稳定的运行性能也降低了设备的维护成本，为企业节省了大量的资金。
（4）安全可靠
由于无需人工进入原煤仓进行清堵作业，避免了工人在恶劣环境中面临的危险，极大地提高了工作的安全性。此外，煤仓清堵机器人的研究设计经过严格的质量控制，运行稳定可靠，能够长期为企业服务。
煤仓清堵机器人作为一款创新的原煤仓清堵装置，以其独特的工作原理和显著的优势，为解决原煤仓堵煤问题提供了强有力的手段。相信在未来，它将在煤炭行业中发挥更加重要的作用，助力企业实现高效、安全、稳定的生产。
