本文研究了一套彻底水仓清挖的工艺系统,并研究了关键设备智能清挖机和水仓自主清挖机器人,彻底解决了井下水仓的清挖问题,力争实现具有自主知识产权的煤矿井下水仓无人化智能处理体系,实现煤矿水仓清挖技术与装备的重大变革,对我省煤炭工业可持续性发展、人民生命财产保护等具有重大的现实意义和深远的社会意义。本文依据井下煤泥粒度分析数值及试验数据,对煤泥重力沉降及颗粒沉降规律进行理论分析,为井下水仓沉淀池及清挖机的斜板沉降装置结构设计提供了理论依据;针对现有水仓清挖工艺系统的不足,以及配套设备运行存在的问题,以从掘进源头解决水仓清挖问题为根本,设计了一套井下水仓清挖工艺系统,并设计了关键设备智能清挖机和水仓自主清挖机器人;该核心设备智能清挖机自动检测机体内浓度、自动启停、将颗粒大于0.045mm的物料(约占总物料的70%～80%)直接排至原煤输送机;该核心设备水仓自主清挖机器人,在水仓内自动续航、自动巡检、自动检测浓度、自动抽排泥浆,通过高扬程泥浆泵将颗粒小于0.045mm的微细物料(约占总物料的20%～30%)直接排至地面水处理系统,彻底解决了水仓人工清理问题。依据井下煤泥粒度分析数值及试验数据,对煤泥重力沉降及颗粒沉降规律进行理论分析,为井下水仓清挖工艺及关键设备结构设计提供了理论依据;对核心设备清挖机的入料装置、斜板沉降装置、槽体的结构进行了优化设计及分析,对其传动部分进行了计算校核,为核心设备的结构设计提供了理论基础;依据动力学理论、载荷计算理论基础,采用Solidworks Simulation有限元分析软件,对核心设备智能清挖机的入料装置、斜板沉降装置、槽体的结构进行了分析、优化设计、并进行了载荷计算及有限元分析校核,保证了产品的性能、强度及设计质量。