煤礦井下輸送機運輸系統(tǒng)的自動化控制分析

摘要：隨著礦井開采規(guī)模的不斷擴大，對井下運輸系統(tǒng)的要求越來越高，傳統(tǒng)的皮帶輸送方式無法滿足礦井高效生產(chǎn)的需要。因此，筆者在分析井下皮帶輸送機系統(tǒng)構(gòu)成及特征的基礎(chǔ)之上，從自動化控制系統(tǒng)以及控制過程、控制運行效果等方面對礦井輸送系統(tǒng)自動化控制分析，并提出一些全自動化控制保護措施，以期能更好的促進礦井高效運輸。

關(guān)鍵詞：煤礦井下運輸,井下運輸系統(tǒng),井下輸送機自動化控制,皮帶輸送機

隨著綜合機械化水平的不斷提升，礦井回采工作面煤炭產(chǎn)量日益增加，礦井運輸系統(tǒng)負荷也不斷加大，對運輸系統(tǒng)的自動化水平提出了更高的要求。礦井運輸系統(tǒng)自動化水平提升可以有效的降低運輸系統(tǒng)的人員數(shù)量，降低井下運輸管理及維護人員的勞動強度，提升礦井煤炭運輸能力。因此，筆者對礦井運輸系統(tǒng)自動化控制進行研究。
 

1 井下皮帶輸送機系統(tǒng)構(gòu)成及特征

現(xiàn)階段，我國礦井的建設(shè)朝著大型化方向發(fā)展，在礦井建設(shè)初期就應該對選擇的運輸方式進行分析，選擇經(jīng)濟、運量合理的運輸方式。

1.1 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系統(tǒng)同創(chuàng)包括皮帶機的托輥、輸送皮帶、驅(qū)動裝置及滾筒、張緊裝置、制動裝置、改向設(shè)備、清掃設(shè)備、裝載設(shè)備等。輸送系統(tǒng)中采用的運送皮帶通常是由橡膠、鋼絲等組成，橡膠對井下工作環(huán)境要求相對比較嚴格;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)動滾筒，改向滾筒主要是用來對控制滾筒上皮帶運動方向，驅(qū)動滾筒用來給皮帶提供運轉(zhuǎn)動力;張緊設(shè)備，主要是給皮帶機提供一定的張緊力。

1.2 輸送機運行特點

采用皮帶運輸系統(tǒng)具有下述優(yōu)點：

1.2.1 運輸安全

采用皮帶運輸相對于軌道運輸具有顯著的安全性，不會在運輸過程中出現(xiàn)跑車情況，同時也不會出現(xiàn)掉道顯現(xiàn)，在皮帶輸送機系統(tǒng)中安裝有各類安全傳感器（速度、重量等），對皮帶運輸系統(tǒng)的運行狀態(tài)進行監(jiān)控，保證整個運輸過程中的安全。

1.2.2 適用性強

皮帶輸送機適用于各種類型礦井的運輸，同時輸送驅(qū)動裝置可以提供較大的驅(qū)動力，將輸送的材料以及煤炭運輸?shù)街付ǖ攸c，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行運輸，是實現(xiàn)長距離大運量運輸?shù)囊粋€較好選項，但是皮帶輸送機要求的轉(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開布置。

2 礦井輸送系統(tǒng)自動化控制分析

2.1 自動化控制系統(tǒng)

文中對井下常用的KHP128-K型礦用皮帶輸送機的自動控制裝置進行分析，該型號的皮帶機控制裝置具有單機控制及集中控制兩種不同控制方式，在集中控制方式時，當一臺輸送機停止運行時，向其運輸煤炭或者材料的另一部輸送機也自動的停止運行;該控制裝置在逆煤流方向啟動時具有延遲啟動功能，通常的延時啟動時間在5s～15s之間。井下可以實現(xiàn)對不超過8臺皮帶輸送機的集中控制當系統(tǒng)處于手動控制方式時，可以對單個皮帶輸送機進行獨立控制，具有較強的靈活性。但是，無論系統(tǒng)是采用集中控制還是單個控制方式，都應具有相應的保護功能。例如：運輸故障緊急停車、啟動延時、系統(tǒng)運行狀態(tài)顯示、故障閉鎖以及故障報警等。

2.2 自動化控制系統(tǒng)的控制過程分析

2.2.1 正常起車

采用多臺監(jiān)控裝置對皮帶輸送機的啟動過程進行控制，首先啟動的皮帶輸送機可以根據(jù)自身運動速度對后面跟其連接的另一臺輸送機就那些啟動控制，輸送機的延時啟動時間通常設(shè)定在5s～15s之間，同時采用的監(jiān)控儀可以對整個自動控制系統(tǒng)控制的皮帶輸送機啟停狀態(tài)進行顯示。

2.2.2 正常停機

自動控制下，皮帶輸送機的停機順序與啟動順序相同，最開始啟動的一部皮帶輸送機最先開始停機，其下部位置聯(lián)鎖的皮帶輸送機延遲前一臺皮帶輸送機12s左右停機。系統(tǒng)中的出現(xiàn)故障而停車的皮帶輸送機監(jiān)控裝置應具有自動聲光報警功能，同時故障皮帶機的監(jiān)控儀應處于閉鎖狀態(tài)，只有將皮帶機故障排除之后，才可以解除皮帶機監(jiān)控儀的閉鎖狀態(tài)，使得皮帶機重新進行啟動。

2.2.3 單臺控制

當系統(tǒng)處于手動控制方式時，相鄰近的皮帶輸送機之間不聯(lián)動，皮帶輸送機啟動或者停止受到皮帶機機頭位置的控制面板控制，但是處于單機運行狀態(tài)時，仍可以對下一部皮帶輸送機的啟動或者停機進行控制。

2.3 自動化控制運行效果分析

山西某礦為年產(chǎn)量達到600萬t的現(xiàn)代化礦井，井下地質(zhì)條件復雜，運輸環(huán)節(jié)較多，安全運輸壓力較大，在年初時在礦井布置皮帶輸送機自動控制系統(tǒng)，對井下的13 部皮帶機進行集中控制，在各個皮帶輸送機端頭位置均布置有監(jiān)控分站，并在機頭位置安設(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)的自動化控制，可以在地面監(jiān)控中心就能實現(xiàn)對皮帶輸送機運行狀態(tài)的遠程監(jiān)控及控制管理。當井下的皮帶輸送機出現(xiàn)跑偏、堆煤、打滑等運輸故障時，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)測到的運輸系統(tǒng)故障發(fā)生位置、發(fā)生原因及發(fā)生時間等參數(shù)對皮帶輸送機及時的進行維修，提高了輸送機的維修效率，同時大幅的降低井下工作人員的勞動強度，消除了人為控制下皮帶輸送機控制不連續(xù)的隱患，確保礦井運輸安全。

3 礦井輸送機自動控制安全保護措施分析

皮帶輸送系統(tǒng)自動控制操作人員應該對系統(tǒng)進行自動控制的原理及工作過程進行掌握，并能夠根據(jù)井下實際運行情況對控制系統(tǒng)的運行參數(shù)進行修改調(diào)整，在對控制系統(tǒng)的控制參數(shù)進行修改時，必須解除控制系統(tǒng)的自動控制方式，改成手動控制方式（單機運行）。現(xiàn)場井下工作人員必須熟練的掌握設(shè)備緊急停機跟手動啟動方式，以防止出現(xiàn)緊急情況可以實現(xiàn)對設(shè)備的緊急停機。當運輸系統(tǒng)處于自動控制方式時，井下所有的運輸工作人員都應該在系統(tǒng)內(nèi)行走，不應在系統(tǒng)前行走，嚴禁在動作控制的系統(tǒng)上橫過皮帶機，在需要橫穿的皮帶機位置安設(shè)架橋，方便行人安全通過。

4 結(jié)束語

采用自動控制系統(tǒng)實現(xiàn)對井下皮帶輸送機的遠程自動控制，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，對皮帶輸送過程進行保護，將皮帶輸送機的運行狀態(tài)通過工業(yè)以太網(wǎng)環(huán)路傳輸?shù)降孛姹O(jiān)控中心，以便對皮帶輸送機的運行狀態(tài)進行及時掌握。在山西某礦的運行實踐也表明，采用的運輸自動控制系統(tǒng)可以實現(xiàn)井下皮帶輸送機的軟啟動，并按照設(shè)定的參數(shù)控制皮帶輸送機的運行速度，能夠達到增加礦井運輸效率，井下工作人員勞動強度，降低運輸成本的目的。

參考文獻：

1. 礦山自動化控制系統(tǒng)在皮帶運輸中的應用研究
2. 皮帶運輸自動化控制系統(tǒng)的研究與應用
3. 煤礦井下輸送帶運輸系統(tǒng)自動化過程
4. 在膠帶運輸系統(tǒng)中自動化控制程序的應用與作用探究
5. 回采工作面生產(chǎn)運輸系統(tǒng)集中控制的應用實踐