煤礦帶式輸送機集控系統(tǒng)設計應用

李 興

（山西懷仁峙峰山煤業(yè)有限責任公司，山西朔州 038300）

0 引言

礦用帶式輸送機是煤礦重要運輸工具之一，它具有便于安裝維護、運輸量大、實用性強等優(yōu)點[1]，但是在實際煤礦生產過程中由于傳統(tǒng)帶式輸送機輸送機自動化水平限制，無法實現集中控制以及大塊物料自動篩選，輸送機在運輸過程中經常出現斷帶、撕帶等事故，而且輸送機機頭處傳統(tǒng)噴霧灑水降塵效果差，導致卸載點粉塵濃度高，降低了作業(yè)環(huán)境質量標準化，威脅著采掘工作面安全高效運輸。

峙峰山煤礦井下掘進工作面主要采用SSJ-800型帶式輸送機搭接盤區(qū)輸送機對工作面煤矸進行聯(lián)合運輸，該輸送機采用雙電機驅動方式，電機功率為40 kW，最大運輸長度為200 m，輸送帶寬度為0.8 m，運輸量為750 t/h，該輸送機主要利用機頭滾筒轉動，通過摩擦作用帶動輸送帶運轉，從而實現物料運輸；但是由于傳統(tǒng)SSJ型帶式輸送機自動化水平低、設備安裝地點復雜，導致輸送機在使用過程中經常出現故障[2]，不僅增加了輸送機維修成本費用，而且影響著巷道安全快速掘進。。

1 輸送機在運輸過程中主要問題

（1）由于峙峰山煤礦巷道掘進過程中矸石量大，造成大塊煤矸在運輸過程中對輸送帶磨損嚴重，甚至導致輸送機撕帶、斷帶等事故，而采用傳統(tǒng)人工揀矸時不僅勞動強度大，而且人工揀矸容易出現漏撿的情況。

（2）SSJ-800型帶式輸送機輸送帶的運行速度為1.5 m/s，輸送機與盤區(qū)輸送機搭接高度為2.3 m，而且搭接位置沒有安裝緩沖裝置，上皮帶的矸石會直接撞擊下皮帶，造成下部皮帶斷裂、跑偏事故[3]。

（3）峙峰山煤礦掘進煤層相對破碎，煤塵揮發(fā)性大，選煤廠粉塵濃度比較大，在原煤輸送帶頭部濃度能夠達到1 200 mg/m3。巷道在掘進過程中主要在頭部安裝噴霧裝置來降塵，但是由于煤塵較大，常常發(fā)生噴水口堵塞的現象效果不佳，而且容易產生大量煤泥。

2 集控系統(tǒng)設計

峙峰山煤礦為了能夠降低人工揀矸勞動強度，提高輸送機自動化水平，設計了一套集控系統(tǒng)，該裝置不僅能夠降低空氣中煤塵的濃度，還能避免搭接處矸石對輸送帶的破壞作用[3]。

2.1 系統(tǒng)組成

集控系統(tǒng)主要組成部分包括：煤矸篩選裝置、自動灑水裝置、矸石緩沖裝置、PLC控制柜及饋電聯(lián)鎖開關。

（1）煤矸篩選裝置主要組成部分包括：激光掃描器、控制面板、信號線、重力感應裝置、可伸縮支架，如圖1所示。為了達到最佳的效果，設計人員將該裝置安裝在輸送機前25 m處。

（2）自動灑水裝置主要組成部分包括：煙霧裝置、粉塵測量器、水泵、液壓管及噴頭。為了達到最佳的效果，設計人員將該裝置安裝在矸石緩沖裝置內，距輸送機機頭水平距離和垂直距離均為0.4 m。

（3）矸石緩沖裝置主要組成部分包括：封閉外殼、受料平臺、檢修門、檢修平臺及旋轉式卸料口。設計人員將該裝置安裝在輸送機機頭架處。

（4）PLC控制柜主要組成部分包括：顯示大屏、信號燈、接線端口及信號處理器。矸石緩沖裝置及粉塵測量器通過信號線連接到PLC控制柜，各類信號可以及時傳遞到PLC控制柜進行處理，處理后的指令通過線纜傳遞到饋電聯(lián)鎖開關，饋電聯(lián)鎖開關接到信號后控制電機電源的開閉[4]。

圖1 礦用帶式輸送機大塊煤矸自動篩選裝置結構示意圖

2.2 系統(tǒng)工作原理

2.2.1 篩選裝置

篩選裝置開啟后激光發(fā)射儀發(fā)射連續(xù)激光信號，控制面板接收激光信號，激光發(fā)射儀的安裝位置在輸送帶上方0.4 m處。實際生產中，當輸送帶上有大塊矸石經過激光發(fā)射儀時，激光信號會被阻擋，控制面板接收不到激光信號后會將指令傳遞到PLC控制柜，PLC控制柜將關閉輸送機電源的指令傳遞到聯(lián)鎖開關[5]，聯(lián)鎖開關接收到關閉輸送機電源指令后及時關閉。

當輸送帶停止運轉后，由現場人員將輸送帶上的大塊矸石進行清理，輸送帶上皮帶下方安裝的重力感應器檢測到矸石清理完畢后，經過復位后將信號傳遞到PLC控制柜，PLC控制柜將開啟輸送機電源的指令傳遞到聯(lián)鎖開關，聯(lián)鎖開關接收到開啟輸送機電源指令后及時開啟[6]。

2.2.2 噴霧裝置

粉塵檢測裝置可以人工設定動作值，按照選煤廠濃度設定動作值為100～800 mg/m3之間。

當安裝在機頭位置的粉塵檢測裝置檢測到周圍濃度大于800 mg/m3時，粉塵檢測裝置會將信號傳遞到PLC控制柜，PLC控制柜將開啟噴霧裝置電源的指令傳遞到聯(lián)鎖開關，聯(lián)鎖開關接收到開啟噴霧裝置電源指令后及時開啟高壓水泵，噴霧裝置開始除塵作業(yè)。

當安裝在機頭位置的粉塵檢測裝置檢測到周圍濃度小于100 mg/m3時，粉塵檢測裝置會將信號傳遞到PLC控制柜，PLC控制柜將關閉噴霧裝置電源的指令傳遞到聯(lián)鎖開關，聯(lián)鎖開關接收到關閉噴霧裝置電源指令后及時關閉高壓水泵，噴霧裝置停止除塵作業(yè)[7]。

2.2.3 煤流緩沖裝置

技術人員在煤流緩沖裝置內交錯布置兩個緩沖平臺，兩個緩沖平臺的垂直距離為0.8 m；原煤的煤流速度為1.5 m/s，在經過第一個緩沖平臺受到撞擊后降低速度同時運行軌跡改變?yōu)樵瓉硐喾吹姆较?，在經過第二個緩沖平臺受到撞擊后速度再次降低同時運行軌跡改變?yōu)樵瓉淼姆较?，原煤垂直地落在下方輸送帶，經過兩個緩沖平臺后原煤的速度會降低到0.8 m/s。經過兩個緩沖平臺后的原煤再次進入矸石篩選裝置，現場操作人員可以通過檢修門進入矸石篩選裝置對大塊矸石進行清理。

3 系統(tǒng)優(yōu)點及效果分析

3.1 優(yōu)點

帶式輸送機集控系統(tǒng)具有以下優(yōu)點：

（1）該裝置穩(wěn)定性強，成本低，便于檢修人員的維護，整套設備的安裝成本為3萬元；

（2）該裝置能夠大大降低工作人員的勞動強度，而且靈敏性較高[8]，能夠避免大塊矸石進入選煤裝置；

（3）粉塵監(jiān)測裝置與PLC控制柜聯(lián)鎖，能夠有效保障選煤廠的除塵效果，而且還能避免原煤嚴重積水；

（4）選煤緩沖裝置能夠有效降低原煤的速度，人工旋轉卸料口可以保證原煤均勻的落在下方輸送帶上，避免了原煤對輸送帶沖擊。

3.2 實際應用效果分析

2019年2月，對某井下兩個掘進工作面中SSJ-800型帶式輸送機各安裝了一套集控系統(tǒng)，2019年8月，通過6個月實際應用效果觀察發(fā)現，安裝該系統(tǒng)后，解決了傳統(tǒng)帶式輸送運輸大塊煤矸石時造成的輸送帶撕帶、磨損等技術難題，降低了人工揀矸的勞動作業(yè)強度，未發(fā)生撕帶事故；同時該系統(tǒng)應用后，控制了輸送機機頭粉塵濃度，使粉塵濃度降低至50 mg/m3以下，保證了輸送機運輸作業(yè)環(huán)境。

4 結束語

針對某煤礦掘進工作面SSJ-800型帶式輸送機在使用過程中出現的大塊矸石撕帶、卸載點粉塵濃度高、集中控制自動化水平低等技術難題，對輸送機安裝了一套集中控制系統(tǒng)，提高了帶式輸送機自動化控制水平，降低了輸送機在運輸物料時故障率，降低了人工揀矸勞動作業(yè)強度，而且該系統(tǒng)還可用于運輸、建筑、隧道、橋梁等工程領域中，實用性強，具有顯著推廣意義。