全國(guó)首家智能排矸系統(tǒng)的自主研發(fā)與應(yīng)用

趙增選

摘要：基于煤礦傳統(tǒng)排矸方式存在的種種弊端，為提升排矸系統(tǒng)智能化水平，提高礦井的排矸效率，田陳煤礦對(duì)矸石山排矸系統(tǒng)進(jìn)行了智能化改造，創(chuàng)新應(yīng)用紅外感應(yīng)系統(tǒng)，智能判斷場(chǎng)地內(nèi)車輛情況，智能糾正運(yùn)行數(shù)據(jù)誤差，系統(tǒng)根據(jù)車輛情況，實(shí)現(xiàn)智能化運(yùn)行。田陳煤礦智能排矸系統(tǒng)的研發(fā)與應(yīng)用，標(biāo)志著全國(guó)首家矸石山智能排矸系統(tǒng)成功投入運(yùn)行，開啟了煤礦排矸智能化新模式。

Abstract： Based on the shortcomings of the traditional way of gangue removal in coal mines， in order to raise the intelligence level of gangue removal system and improve the efficiency of gangue removal in coal mines， Tianchen Coal Mine has carried out intelligent transformation of gangue removal system and innovatively applied infrared induction system， the system can judge the situation of the vehicles in the field intelligently， correct the error of the operation data intelligently， and realize the intelligent operation according to the situation of the vehicles. The development and application of Tianchen Coal Mine's intelligent refuse discharge system marks the successful operation of the first intelligent refuse discharge system in China， and opens a new intelligent model of refuse discharge in coal mine.

關(guān)鍵詞：排矸系統(tǒng);智能化;新模式

Key words： Gangue removal system;intelligent;new model

中圖分類號(hào)：TP273;TD67 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文章編號(hào)：1006-4311（2020）24-0197-02

1 ?改造背景

目前全國(guó)大部分煤礦采用矸石山排矸方式處理矸石，然后再二次利用。該種方式環(huán)節(jié)復(fù)雜，效率低下，故障率高，安全系數(shù)低，占用人員多，大都采用手動(dòng)運(yùn)行方式，比較落后。田陳煤礦原排矸系統(tǒng)采用電車牽引矸石車輛進(jìn)入車場(chǎng)后，再用電車逐個(gè)將矸石車頂入翻罐籠內(nèi)，然后人工操作翻罐籠翻車，再啟動(dòng)提升機(jī)將矸石運(yùn)至山頂卸車。來(lái)料時(shí)必須人工開電機(jī)車帶車、摘掛連接環(huán)、操作翻罐籠和提升機(jī)，一般情況下提升機(jī)司機(jī)和翻罐籠司機(jī)分別在不同地點(diǎn)值守，至少需要3-4人配合操作才能完成，這種原始的矸石運(yùn)輸排矸方式，既浪費(fèi)人力物力，安全也沒有保障?；趥鹘y(tǒng)方式存在的設(shè)備落后、機(jī)械化程度低，占用人員較多等弊端，隨著職工的不斷退休，用工也越來(lái)越為緊張，為積極響應(yīng)集團(tuán)公司“一提雙優(yōu)”號(hào)召，破解人員緊張的不利局面，為提升排矸系統(tǒng)智能化水平，提高礦井的排矸效率，田陳煤礦對(duì)矸石山排矸系統(tǒng)進(jìn)行了智能化改造，創(chuàng)新應(yīng)用紅外感應(yīng)系統(tǒng)，智能判斷場(chǎng)地內(nèi)車輛情況，智能糾正運(yùn)行數(shù)據(jù)誤差，系統(tǒng)根據(jù)車輛情況，實(shí)現(xiàn)智能化運(yùn)行。田陳煤礦智能排矸系統(tǒng)的研發(fā)與應(yīng)用，標(biāo)志著全國(guó)首家矸石山智能排矸系統(tǒng)成功投入運(yùn)行，開啟了煤礦排矸智能化新模式。

2 ?系統(tǒng)簡(jiǎn)介

田陳煤礦矸石山原排矸系統(tǒng)由1部繩式推車機(jī)、1部11.4kW小絞車、1部翻罐籠、1臺(tái)清車機(jī)、2輛絆繩式V型卸矸車、1部提升機(jī)等組成。排矸系統(tǒng)軌道長(zhǎng)度400余米，道岔10付。運(yùn)輸環(huán)節(jié)多、機(jī)械化程度低、勞動(dòng)強(qiáng)度大、占用人員多，特別是在矸石量大時(shí)，由于繩式推車機(jī)區(qū)域被矸石車占滿，電機(jī)車被堵在繩式推車機(jī)的后面，需等待推車機(jī)車場(chǎng)矸石車排完一列車距離后，電機(jī)車才能出來(lái)，嚴(yán)重制約了運(yùn)輸排矸效率。

矸石山智能化排矸系統(tǒng)主要由1套矸石山頂導(dǎo)軌式曲軌架、2輛抗輪側(cè)翻式V型車、4部銷齒式推車機(jī)、1部平移道岔、1部翻罐籠、1臺(tái)提升機(jī)及智能感知視頻監(jiān)控系統(tǒng)等組成。

為了達(dá)到環(huán)形車場(chǎng)排矸系統(tǒng)智能化，在每部推車機(jī)的入車側(cè)、出車側(cè)和平移道岔、翻罐籠處都安裝了紅外傳感器，對(duì)每部推車機(jī)區(qū)域的車輛進(jìn)行計(jì)數(shù)，對(duì)平移道岔有無(wú)車輛進(jìn)行檢測(cè)，對(duì)翻罐籠內(nèi)部車輛到位情況進(jìn)行檢測(cè)，并在PLC操作臺(tái)編程設(shè)置了推車機(jī)、翻罐籠、V型卸矸車的運(yùn)行邏輯和閉鎖關(guān)系。圖1為智能排矸系統(tǒng)運(yùn)行示意圖。

3 ?系統(tǒng)組成

①由西門子SIMATIC S7-1200型PLC做主控，附加輸入輸出模塊各4組，組成78點(diǎn)輸入+74點(diǎn)輸出可編程模組，為實(shí)現(xiàn)智能化排矸做基礎(chǔ)。②使用松下CX491回歸反射式紅外傳感器，做礦車位置檢測(cè)和礦車計(jì)數(shù)，傳感器小巧靈敏可靠。③使用信捷TGA63G-ET型人機(jī)界面，清晰顯示系統(tǒng)運(yùn)行情況。④平移道岔，實(shí)現(xiàn)推車機(jī)過道岔，保證推車無(wú)縫銜接，推車機(jī)全線不留礦車。⑤推車機(jī)，系統(tǒng)由四部液壓銷齒推車機(jī)組成：第一部平移道岔段，第二部彎道段，第三部進(jìn)矸段，第四部出矸段。推車機(jī)總長(zhǎng)120米，為礦車移動(dòng)提供動(dòng)力。采用永磁開關(guān)做推車機(jī)前后位置檢測(cè)。⑥翻矸機(jī)，翻矸機(jī)帶動(dòng)礦車翻轉(zhuǎn)把矸石翻出，落在下方V型翻斗車內(nèi)。⑦提升絞車，負(fù)責(zé)東西兩V型翻斗車交替提升，把矸石從翻車機(jī)下倉(cāng)口提升至矸石山上。⑧智能感知數(shù)字視頻監(jiān)控系統(tǒng)，采用9路?？低曃灏偃f(wàn)像素高清攝像頭，55寸高清液晶顯示屏，達(dá)到車場(chǎng)智能感知監(jiān)控全覆蓋。

4 ?操作流程

①電機(jī)車?yán)涣许肥囘\(yùn)到第一部推車機(jī)運(yùn)行區(qū)域后，經(jīng)平移道岔返回至空車線;②電車司機(jī)摘下矸石車連接環(huán)，把平移道岔打到直道位置，再把第一部推車機(jī)后阻閉合后，第一部推車機(jī)開始自動(dòng)運(yùn)行往第二部推車機(jī)推車;③當(dāng)?shù)诙客栖嚈C(jī)計(jì)數(shù)達(dá)到10輛車時(shí)，就開始自動(dòng)運(yùn)行往第三部推車機(jī)推車;④當(dāng)?shù)谌客栖嚈C(jī)計(jì)數(shù)達(dá)到8輛車時(shí)，就開始自動(dòng)運(yùn)行往翻罐籠內(nèi)依次推車;第二、三部推車機(jī)每往前推出一輛車，其后部的推車機(jī)就會(huì)往前一部推車機(jī)相應(yīng)補(bǔ)充一輛車;⑤翻罐籠完成兩次翻轉(zhuǎn)卡矸后，提升機(jī)就會(huì)收到開車信號(hào)，并自動(dòng)把V型車?yán)巾肥巾斍壖芴庍M(jìn)行卸矸;⑥在翻罐籠內(nèi)卸矸后出來(lái)的空車，由第四部推車機(jī)調(diào)走;⑦依次循環(huán)，直至整部車場(chǎng)矸石車全部完成排矸。

5 ?主要閉鎖關(guān)系及功能

5.1 閉鎖關(guān)系

①第一部推車機(jī)（平移道岔段）。運(yùn)行條件：平移道岔打到直道位置，后阻閉合，第一部推車機(jī)感應(yīng)有車，第二部推車機(jī)區(qū)域車輛計(jì)數(shù)<10。停止條件：第二部推車機(jī)后紅外傳感器無(wú)車輛計(jì)數(shù)后，再檢車3次后停車。②第二部推車機(jī)（彎道段）。運(yùn)行條件：第二部推車機(jī)后紅外傳感器感應(yīng)進(jìn)車10輛，且第三部推車機(jī)運(yùn)行區(qū)域車輛計(jì)數(shù)<8。停止條件：前紅外傳感器感應(yīng)無(wú)車輛計(jì)數(shù)后，再檢車3次后停車。③第三部推車機(jī)（罐籠進(jìn)矸段）。運(yùn)行條件：第三部推車機(jī)后紅外傳感器感應(yīng)進(jìn)車8輛，V型車到位，翻罐籠到位，翻罐籠東側(cè)抱軌器敞開，翻罐籠內(nèi)車輛不到位，翻罐籠西側(cè)感應(yīng)無(wú)車。停止條件：推車機(jī)前紅外傳感器感應(yīng)無(wú)車，再檢車3次后停車。④第四部推車機(jī)（罐籠出矸段）。運(yùn)行條件：后紅外傳感感應(yīng)有車，前紅外傳感器感應(yīng)無(wú)車。停止條件：前紅外傳感器感應(yīng)有車（車場(chǎng)車滿），或前阻車器打開（司機(jī)拉車）。此時(shí)，車場(chǎng)內(nèi)所有推車機(jī)及翻罐籠全部停運(yùn)。⑤翻罐籠。運(yùn)行條件：V型車到位，罐籠內(nèi)車輛到位，翻罐籠東側(cè)阻車器閉合。停止條件：翻罐籠翻矸2次。⑥V型車運(yùn)行條件：翻罐籠翻矸2次。⑦提升機(jī)（大絞車）。運(yùn)行條件：翻罐籠翻矸2次，自動(dòng)向提升機(jī)發(fā)開車信號(hào)后（東勾信號(hào)3下，西側(cè)信號(hào)2下）。⑧平移道岔。運(yùn)行條件：平移道岔段無(wú)車，第一部推車機(jī)處于后限位。⑨翻罐籠東側(cè)阻車器。閉合條件：翻罐籠到位后，進(jìn)罐籠車輛剛經(jīng)過翻罐籠東側(cè)紅外傳感器下降沿。敞開條件：翻罐籠翻轉(zhuǎn)一周到位后。⑩翻罐籠內(nèi)噴霧裝置。運(yùn)行條件：翻罐籠開始翻矸。停止條件：翻罐籠到位。

5.2 智能計(jì)數(shù)糾正功能

第一、二、三部推車機(jī)運(yùn)輸完成后，就開始自動(dòng)檢車3次，檢測(cè)無(wú)車時(shí)，推車機(jī)就會(huì)自動(dòng)停運(yùn)，車場(chǎng)存車計(jì)數(shù)置零，達(dá)到智能糾正計(jì)數(shù)誤差問題。

6 ?經(jīng)濟(jì)效益

田陳煤礦智能排矸系統(tǒng)的研發(fā)與應(yīng)用，標(biāo)志著全國(guó)首家矸石山自動(dòng)排矸系統(tǒng)成功投入運(yùn)行，跨越自動(dòng)化運(yùn)行模式，開創(chuàng)排矸智能化新模式。系統(tǒng)應(yīng)用后，排矸地點(diǎn)實(shí)現(xiàn)無(wú)人值守，減少人員配置18人，每年創(chuàng)效可達(dá)300萬(wàn)元以上。

7 ?結(jié)論

田陳煤礦智能排矸系統(tǒng)的研發(fā)與應(yīng)用，是煤礦排山系統(tǒng)工藝的一次重大變革與進(jìn)步，徹底解決傳統(tǒng)排矸方式的流程繁瑣、安全系數(shù)低，人員占用多的弊端，提升了排矸系統(tǒng)智能化水平，極大的提高礦井的排矸效率。

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