井下煤礦自動(dòng)化控制皮帶輸送系統(tǒng)

國內(nèi)煤礦開采主要有露天和地下開采兩種。隨著煤炭的開采規(guī)?；?，井下開采的規(guī)范化要求越來越高了，尤其是對(duì)井下皮帶輸送系統(tǒng)的要求。目前傳統(tǒng)的皮帶輸送方式已經(jīng)很難滿足地下煤礦礦井生產(chǎn)需要了。本文從煤礦井下輸送系統(tǒng)構(gòu)成、制動(dòng)化皮帶輸送系統(tǒng)、皮帶輸送系統(tǒng)保護(hù)措施等分析現(xiàn)代大型化井下煤礦開采輸送系統(tǒng)。

1 煤礦井下皮帶輸送機(jī)系統(tǒng)構(gòu)成及特征

隨著煤炭開采朝著大型化發(fā)展，在礦井的建設(shè)初期就應(yīng)該綜合考慮井下輸送系統(tǒng)，選擇安全經(jīng)濟(jì)的運(yùn)輸方式。

1.1 煤礦地下礦井皮帶輸送系統(tǒng)結(jié)構(gòu)組成

煤礦井下采用的皮帶輸送機(jī)系統(tǒng)同創(chuàng)包括皮帶機(jī)的托輥、輸送皮帶、驅(qū)動(dòng)裝置及滾筒、張緊裝置、制動(dòng)裝置、改向設(shè)備、清掃設(shè)備、裝載設(shè)備等[4]。輸送系統(tǒng)中采用的運(yùn)送皮帶通常是由橡膠、鋼絲等組成，橡膠對(duì)井下工作環(huán)境要求相對(duì)比較嚴(yán)格;托輥根據(jù)滾筒數(shù)量可以分單滾筒、雙滾筒以及三滾筒，根據(jù)形狀劃分有平行托輥、槽形托輥、調(diào)心托輥等形式;滾筒通常有改向滾筒以及驅(qū)動(dòng)滾筒，改向滾筒主要是用來對(duì)控制滾筒上皮帶運(yùn)動(dòng)方向，驅(qū)動(dòng)滾筒用來給皮帶提供運(yùn)轉(zhuǎn)動(dòng)力;張緊設(shè)備，主要是給皮帶機(jī)提供一定的張緊力。

1.2 煤礦地下礦井輸送機(jī)運(yùn)行特點(diǎn)有哪些

采用皮帶運(yùn)輸系統(tǒng)具有下述優(yōu)點(diǎn)：

1.2.1 運(yùn)輸安全

采用皮帶運(yùn)輸相對(duì)于軌道運(yùn)輸具有顯著的安全性，不會(huì)在運(yùn)輸過程中出現(xiàn)跑車情況，同時(shí)也不會(huì)出現(xiàn)掉道顯現(xiàn)，在皮帶輸送機(jī)系統(tǒng)中安裝有各類安全傳感器（速度、重量等），對(duì)皮帶運(yùn)輸系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)控，保證整個(gè)運(yùn)輸過程中的安全。

1.2.2 適用性強(qiáng)

皮帶輸送機(jī)適用于各種類型礦井的運(yùn)輸，同時(shí)輸送驅(qū)動(dòng)裝置可以提供較大的驅(qū)動(dòng)力，將輸送的材料以及煤炭運(yùn)輸?shù)街付ǖ攸c(diǎn)，能夠較好的使用巷道底板的起伏，在坡度較大的巷道也能夠進(jìn)行運(yùn)輸，是實(shí)現(xiàn)長距離大運(yùn)量運(yùn)輸?shù)囊粋€(gè)較好選項(xiàng)，但是皮帶輸送機(jī)要求的轉(zhuǎn)彎半徑較大，在兩條巷道交匯處往往需要采用兩條巷道上下錯(cuò)開布置。

2 礦井輸送系統(tǒng)自動(dòng)化控制分析

2.1 礦井皮帶輸送機(jī)自動(dòng)化控制系統(tǒng)

通過對(duì)礦用皮帶輸送機(jī)的自動(dòng)控制裝置進(jìn)行分析，皮帶輸送機(jī)控制裝置具有單機(jī)控制及集中控制兩種不同的方式，在集中控制方式時(shí)，當(dāng)一臺(tái)輸送機(jī)停止運(yùn)行時(shí)，向其運(yùn)輸煤炭或者材料的另一部輸送機(jī)也自動(dòng)的停止運(yùn)行;該控制裝置在逆煤流方向啟動(dòng)時(shí)具有延遲啟動(dòng)功能，通常的延時(shí)啟動(dòng)時(shí)間在5s～15s之間。井下可以實(shí)現(xiàn)對(duì)不超過8臺(tái)皮帶輸送機(jī)的集中控制當(dāng)系統(tǒng)處于手動(dòng)控制方式時(shí)，可以對(duì)單個(gè)皮帶輸送機(jī)進(jìn)行獨(dú)立控制，具有較強(qiáng)的靈活性。但是，無論系統(tǒng)是采用集中控制還是單個(gè)控制方式，都應(yīng)具有相應(yīng)的保護(hù)功能。例如：運(yùn)輸故障緊急停車、啟動(dòng)延時(shí)、系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)顯示、故障閉鎖以及故障報(bào)警等。

2.2 自動(dòng)化控制系統(tǒng)的控制過程分析

2.2.1 正常起車

采用多臺(tái)監(jiān)控裝置對(duì)皮帶輸送機(jī)的啟動(dòng)過程進(jìn)行控制，首先啟動(dòng)的皮帶輸送機(jī)可以根據(jù)自身運(yùn)動(dòng)速度對(duì)后面跟其連接的另一臺(tái)輸送機(jī)就那些啟動(dòng)控制，輸送機(jī)的延時(shí)啟動(dòng)時(shí)間通常設(shè)定在5s～15s之間，同時(shí)采用的監(jiān)控儀可以對(duì)整個(gè)自動(dòng)控制系統(tǒng)控制的皮帶輸送機(jī)啟停狀態(tài)進(jìn)行顯示。

2.2.2 正常停機(jī)

自動(dòng)控制下，皮帶輸送機(jī)的停機(jī)順序與啟動(dòng)順序相同，最開始啟動(dòng)的一部皮帶輸送機(jī)最先開始停機(jī)，其下部位置聯(lián)鎖的皮帶輸送機(jī)延遲前一臺(tái)皮帶輸送機(jī)12s左右停機(jī)。系統(tǒng)中的出現(xiàn)故障而停車的皮帶輸送機(jī)監(jiān)控裝置應(yīng)具有自動(dòng)聲光報(bào)警功能，同時(shí)故障皮帶機(jī)的監(jiān)控儀應(yīng)處于閉鎖狀態(tài)，只有將皮帶機(jī)故障排除之后，才可以解除皮帶機(jī)監(jiān)控儀的閉鎖狀態(tài)，使得皮帶機(jī)重新進(jìn)行啟動(dòng)。

2.2.3 單臺(tái)控制

當(dāng)系統(tǒng)處于手動(dòng)控制方式時(shí)，相鄰近的皮帶輸送機(jī)之間不聯(lián)動(dòng)，皮帶輸送機(jī)啟動(dòng)或者停止受到皮帶機(jī)機(jī)頭位置的控制面板控制，但是處于單機(jī)運(yùn)行狀態(tài)時(shí)，仍可以對(duì)下一部皮帶輸送機(jī)的啟動(dòng)或者停機(jī)進(jìn)行控制。

2.3 自動(dòng)化控制運(yùn)行效果分析

山西某礦為年產(chǎn)量達(dá)到600萬t的現(xiàn)代化礦井，井下地質(zhì)條件復(fù)雜，運(yùn)輸環(huán)節(jié)較多，安全運(yùn)輸壓力較大，在年初時(shí)在礦井布置皮帶輸送機(jī)自動(dòng)控制系統(tǒng)，對(duì)井下的13 部皮帶機(jī)進(jìn)行集中控制，在各個(gè)皮帶輸送機(jī)端頭位置均布置有監(jiān)控分站，并在機(jī)頭位置安設(shè)高清攝像頭及本安防爆型控制PC，依托礦井原有的工業(yè)以太網(wǎng)形成了皮帶輸送系統(tǒng)的自動(dòng)化控制，可以在地面監(jiān)控中心就能實(shí)現(xiàn)對(duì)皮帶輸送機(jī)運(yùn)行狀態(tài)的遠(yuǎn)程監(jiān)控及控制管理。當(dāng)井下的皮帶輸送機(jī)出現(xiàn)跑偏、堆煤、打滑等運(yùn)輸故障時(shí)，在監(jiān)控中心中的顯示屏中都可以顯示，以便井下工作人員根據(jù)控制系統(tǒng)監(jiān)測(cè)到的運(yùn)輸系統(tǒng)故障發(fā)生位置、發(fā)生原因及發(fā)生時(shí)間等參數(shù)對(duì)皮帶輸送機(jī)及時(shí)的進(jìn)行維修，提高了輸送機(jī)的維修效率，同時(shí)大幅的降低井下工作人員的勞動(dòng)強(qiáng)度，消除了人為控制下皮帶輸送機(jī)控制不連續(xù)的隱患，確保礦井運(yùn)輸安全。

3 自動(dòng)控制安全保護(hù)措施分析

皮帶輸送系統(tǒng)自動(dòng)控制操作人員應(yīng)該對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行自動(dòng)控制的原理及工作過程進(jìn)行掌握，并能夠根據(jù)井下實(shí)際運(yùn)行情況對(duì)控制系統(tǒng)的運(yùn)行參數(shù)進(jìn)行修改調(diào)整，在對(duì)控制系統(tǒng)的控制參數(shù)進(jìn)行修改時(shí)，必須解除控制系統(tǒng)的自動(dòng)控制方式，改成手動(dòng)控制方式（單機(jī)運(yùn)行）?，F(xiàn)場(chǎng)井下工作人員必須熟練的掌握設(shè)備緊急停機(jī)跟手動(dòng)啟動(dòng)方式，以防止出現(xiàn)緊急情況可以實(shí)現(xiàn)對(duì)設(shè)備的緊急停機(jī)。當(dāng)運(yùn)輸系統(tǒng)處于自動(dòng)控制方式時(shí)，井下所有的運(yùn)輸工作人員都應(yīng)該在系統(tǒng)內(nèi)行走，不應(yīng)在系統(tǒng)前行走，嚴(yán)禁在動(dòng)作控制的系統(tǒng)上橫過皮帶機(jī)，在需要橫穿的皮帶機(jī)位置安設(shè)架橋，方便行人安全通過。

4 自動(dòng)化、智能化是未來地下礦井建設(shè)的方向

采用自動(dòng)控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)對(duì)井下皮帶輸送機(jī)的遠(yuǎn)程自動(dòng)控制，并將溫度、速度、急停、跑偏、堆煤等傳感器集合到控制系統(tǒng)中，對(duì)皮帶輸送過程進(jìn)行保護(hù)，將皮帶輸送機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)通過工業(yè)以太網(wǎng)環(huán)路傳輸?shù)降孛姹O(jiān)控中心，以便對(duì)皮帶輸送機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行及時(shí)掌握。在山西某礦的運(yùn)行實(shí)踐也表明，采用的運(yùn)輸自動(dòng)控制系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)井下皮帶輸送機(jī)的軟啟動(dòng)，并按照設(shè)定的參數(shù)控制皮帶輸送機(jī)的運(yùn)行速度，能夠達(dá)到增加礦井運(yùn)輸效率，井下工作人員勞動(dòng)強(qiáng)度，降低運(yùn)輸成本的目的。