【摘 要】新鄭煤電公司主井擔(dān)負(fù)著全礦井的原煤提升的任務(wù)，其井下裝載設(shè)備更是主煤流系統(tǒng)的咽喉要道。裝載定量斗負(fù)責(zé)向箕斗裝載原煤，其開關(guān)動(dòng)作頻繁，每次裝載都要通過放空氣炮對(duì)斗內(nèi)屯煤進(jìn)行沖擊以達(dá)到清除屯煤、定量裝載的目的。若不能對(duì)屯煤進(jìn)行有效沖擊造成屯煤淤積，則會(huì)影響定量裝載，且屯煤將越積越多，甚至積滿整個(gè)定量斗導(dǎo)致提升故障。而若在斗內(nèi)存煤未放盡的情況下關(guān)閉定量斗閘門易造成渣塊卡住閘門，造成閘門關(guān)不嚴(yán)，裝載原煤撒煤撒至主井底影響原煤提升。嚴(yán)重情況下渣塊卡入閘門轉(zhuǎn)動(dòng)軸，會(huì)損壞閘門轉(zhuǎn)動(dòng)軸，造成主井提升故障停車。

【關(guān)鍵詞】主井提升；定量斗；屯煤；閘門

0 引言

新鄭煤電公司現(xiàn)有的定量斗配備5臺(tái)空氣炮，分煤器配備3臺(tái)空氣炮，所有空氣炮及其管道皆為水平方向安裝，對(duì)定量斗沖擊非常嚴(yán)重，定量斗固定所用螺栓、抬梁經(jīng)常因受沖擊損壞。而10月份主井提效增能改造后，單次提升量由原來的20噸增加為22噸，提升量的增加帶來了定量斗裝載量的增加，單次裝載時(shí)有斗內(nèi)存煤放不盡卡住閘門的情況發(fā)生。

為此，公司組織技術(shù)骨干，對(duì)定量斗進(jìn)行了一次全新的改造設(shè)計(jì)，增加了緩沖裝置和一組俯沖式空氣炮，減輕了定量斗裝載期間所受沖擊；通過增加PLC程序中的節(jié)點(diǎn)實(shí)現(xiàn)了防夾渣功能。兩項(xiàng)改造減少了定量斗維護(hù)量，提高了安全生產(chǎn)效率。

1 定量斗的緩沖改造

主井裝載定量斗安裝于裝載硐室內(nèi)，由裝載皮帶向內(nèi)裝載原煤，每斗定量22噸，箕斗到位后由定量斗通過分煤器分別向主箕斗、副箕斗裝載原煤。

定量斗中部安裝5臺(tái)空氣炮，當(dāng)定量斗裝載即將完成時(shí)大部分原煤都已通過定量斗底部溜煤筒、分煤器進(jìn)入箕斗，只有少量屯煤會(huì)淤積在定量斗溜煤拐角處，此時(shí)裝載信號(hào)工接通空氣炮電磁閥，利用空氣炮沖擊力量將拐角處屯煤震落。

定量斗中部空氣炮如圖1所示：

空氣炮安裝在中部，沿水平方向沖擊存在很大弊端，即對(duì)定量斗本身沖擊力過大，由于定量斗與抬梁之間是利用螺栓連接緊固的，空氣炮沖擊力作用于定量斗就等于直接作用于抬梁之上，久而久之造成抬梁松動(dòng)變形，而更換一根抬梁需在井壁上施工挖孔，費(fèi)時(shí)費(fèi)力且存在很大的危險(xiǎn)性。

針對(duì)定量斗空氣炮沖擊過大問題提出了兩種改進(jìn)方法：（1）改變定量斗與抬梁之間的連接方式，之前是利用螺栓直接連接固定，改為加裝緩沖裝置，緩沖其對(duì)抬梁造成的沖擊；（2）改變定量斗空氣炮的沖擊方式，將之前的水平方向沖擊改為平行于溜煤筒方向沖擊，避免了使定量斗直接受力。

1.1 定量斗緩沖裝置的應(yīng)用

如圖2所示，在固定定量斗頂端的二平臺(tái)處，用四個(gè)緩沖裝置分別裝在定量斗四角，從東西南北四個(gè)方向來緩沖其對(duì)抬梁帶來的沖擊，而原先圖中所示緩沖裝置處用于連接的僅僅為螺栓，兩相對(duì)比，利用緩沖裝置實(shí)現(xiàn)的定量斗與抬梁間的連接效果明顯更有優(yōu)勢(shì)。

緩沖裝置如圖3所示，利用普通20mm鋼板做外殼焊接而成，兩部分外殼一大一小套裝契合，中間留一定的縫隙（10mm到20mm不等），內(nèi)部并排安裝四根礦車碰頭所用減震彈簧，前后利用銷子各固定一塊緩沖膠墊，減輕沖擊時(shí)對(duì)前后面板的磨損。

緩沖裝置前后打孔，利用螺栓分別與抬梁和定量斗頂端連接，避免了定量斗與抬梁直接連接，實(shí)現(xiàn)了緩沖裝載。

1.2 定量斗空氣炮風(fēng)槍式?jīng)_擊法

僅僅采取加裝緩沖裝置的方式效果比較單一，為了從根本上解決空氣炮對(duì)定量斗的沖擊問題，設(shè)計(jì)改變空氣炮的沖擊方向，如圖4所示。

在正常生產(chǎn)中，處理煤倉屯煤的方法一般是利用風(fēng)槍，“指哪打哪”的將某處的屯煤直接沖落下來。改造后的空氣炮將沖擊方向直接對(duì)準(zhǔn)了定量斗拐角處最易屯煤處，利用強(qiáng)大的風(fēng)壓將屯煤沖散落下，而空氣炮的控制方式實(shí)現(xiàn)了兩種不同的控制方式：正常情況下電磁閥2失電關(guān)閉，電磁閥1得電打開，高壓風(fēng)由電磁閥1經(jīng)風(fēng)包分出并聯(lián)三根1寸風(fēng)管進(jìn)入定量斗拐角處，可處理一般程度的屯煤；當(dāng)屯煤較濕，且聚集較多，前一種方法不能有效處理屯煤時(shí)，將電磁閥1斷電使其關(guān)閉，令電磁閥2得電打開，則空氣炮投入使用，利用空氣炮強(qiáng)大的沖擊力將拐角處屯煤沖擊落下。兩種控制方式互相閉鎖，簡(jiǎn)化了操作流程。

兩種沖擊方式改變了以往空氣炮對(duì)定量斗水平方向沖擊的舊方法，避免了因定量斗水平方向受力直接將沖擊傳遞給抬梁造成抬梁變形、自身傾斜。沖擊管道順定量斗溜煤筒切向方向向下（如圖4所示，可見并聯(lián)進(jìn)入定量斗拐角處的三根1寸管與溜煤筒底部平行），當(dāng)定量斗閘門打開向箕斗內(nèi)裝載原煤時(shí)，其沖擊力都朝向井筒，不會(huì)對(duì)定量斗本身產(chǎn)生任何影響。

2 定量斗的防夾渣技術(shù)改造

定量斗底部安裝一臺(tái)定量稱，當(dāng)定量斗裝載量達(dá)到時(shí)接通裝載程序中的裝載完成節(jié)點(diǎn)，裝載PLC根據(jù)節(jié)點(diǎn)得電情況判斷裝載完成，進(jìn)而控制閘門關(guān)閉，閘門完全關(guān)閉后到位傳感器得電，裝載PLC向主提升PLC通訊閘門關(guān)閉節(jié)點(diǎn)，則主提升PLC方可開始下一輪提升。

定量斗及其部件組成圖如圖5所示：

如圖5所示，定量斗閘門若關(guān)閉不及時(shí)，則會(huì)影響主提升效率，若關(guān)閉過快，則可能產(chǎn)生夾渣問題。在經(jīng)過了一些列探索和研究之后，采用了在裝載程序中加入延時(shí)器，利用定量斗閘門延時(shí)關(guān)閉的方法實(shí)現(xiàn)了閘門防夾渣。

定量斗裝載達(dá)到21噸后，定量稱反饋信號(hào)，“定量斗滿”節(jié)點(diǎn)得電，給煤機(jī)停機(jī)，延時(shí)5秒后皮帶停機(jī)。經(jīng)過大量實(shí)踐測(cè)得，延時(shí)這5秒期間皮帶上余煤可達(dá)將近0.8噸，最大不超過1.2噸。

圖6為定量斗閘門延時(shí)關(guān)控制的PLC梯形圖，定量斗內(nèi)存煤放空之后，定量稱反饋信號(hào)，節(jié)點(diǎn)得電，“自動(dòng)主斗定量斗閘門開控制”與“定量斗開”兩個(gè)節(jié)點(diǎn)得電，延時(shí)器開始投入，延時(shí)6秒后，“自動(dòng)主斗閘門關(guān)控制”節(jié)點(diǎn)得電，閘門開始動(dòng)作，將定量斗關(guān)閉，開始下一輪裝載。

3 系統(tǒng)的創(chuàng)新點(diǎn)與經(jīng)濟(jì)效益

通過對(duì)空氣炮沖擊、閘門夾渣兩個(gè)方面問題的技術(shù)改造，系統(tǒng)達(dá)到了以下效果：（1）改變了定量斗與抬梁之間的連接方式，通過加裝緩沖裝置降低了定量斗對(duì)抬梁的沖擊作用；（2）改變了原有的空氣炮水平方向沖擊的方式，將高壓風(fēng)管以切向方向接入定量斗拐角處，將空氣炮沖擊力引入井筒，避免了直接對(duì)定量斗的沖擊，并實(shí)現(xiàn)了兩種沖擊方式的切換，靈活機(jī)動(dòng)；（3）利用了小小的延時(shí)器實(shí)現(xiàn)了防夾渣功能，而且此延時(shí)器屬于梯形圖中的“軟延時(shí)器”，不改變裝載硐室的原控制電路，穩(wěn)定性和可靠性良好。

定量斗的緩沖改造從兩個(gè)方面延長了抬梁的壽命，使得定量斗能夠持續(xù)、穩(wěn)定的服務(wù)于原煤運(yùn)輸線，提高了主井裝載的效率，減少了維護(hù)量。改造所用材料少且多為煤礦常用物資如鋼管、電磁閥；原理簡(jiǎn)單，即使定量斗偶爾出現(xiàn)裝載故障，檢修維護(hù)也較之前所用方式更為省時(shí)省力。

防夾渣改造延時(shí)器所設(shè)置的6秒延時(shí)是經(jīng)過機(jī)電隊(duì)主副井維護(hù)機(jī)工電工共同討論并經(jīng)過試驗(yàn)得出的結(jié)論，若延時(shí)設(shè)為7秒則會(huì)增加閘門等待時(shí)間，延長主井提升周期，降低主井提升效率；若延時(shí)設(shè)為5秒則不能有效躲過渣塊下落時(shí)間，防夾效果不理想。

以往主井裝載硐室常出現(xiàn)定量斗與抬梁連接松動(dòng)、空氣炮垮塌、定量斗傾斜、甚至抬梁扭曲變形的裝載故障，每次處理需要數(shù)人協(xié)同作業(yè)。按照我隊(duì)比去年平均每月減少10次的定量斗檢修工作，每個(gè)月節(jié)約至少20個(gè)工，按照每工120元計(jì)算，每年節(jié)約投入120×20×12 =2.88萬元。

閘門夾渣故障每個(gè)生產(chǎn)班至少會(huì)出現(xiàn)兩到三次，每次處理需要兩人一起下至定量斗底部，一人操作一人監(jiān)護(hù)，每次處理需40分鐘左右，每天共需耗費(fèi)工時(shí)4*3/8=1.5個(gè)。按照每個(gè)工時(shí)120元計(jì)算每年可為公司節(jié)省120*365=4.38萬元。

通過技術(shù)改造，具有防夾渣功能的新式緩沖型裝載定量斗每年可節(jié)省7.26萬元。

4 結(jié)論

具有防夾渣功能的新式緩沖型裝載定量斗技術(shù)改造僅僅利用高壓風(fēng)管、電磁閥等煤礦常用材料進(jìn)行施工，就實(shí)現(xiàn)了定量斗緩沖裝載和閘門防夾渣兩種功能。特別是后者，對(duì)檢修維護(hù)的沒有額外要求，延時(shí)器加裝在梯形程序中，改造的費(fèi)用為零，無需任何硬件設(shè)備上的投入，利用PLC程序中的“軟節(jié)點(diǎn)”解決了煤礦生產(chǎn)中“硬問題”。

技術(shù)改造的完成取得的另一個(gè)良好的效果-顯著地減少了裝載硐室電氣焊的頻率，新鄭煤電公司風(fēng)井為抽出式通風(fēng)方式，礦區(qū)主副井都為進(jìn)風(fēng)口，進(jìn)風(fēng)口處進(jìn)行電氣焊作業(yè)具有一定的危險(xiǎn)性。特別是自2014年開始，公司按照高瓦斯礦井進(jìn)行管理，更是應(yīng)該嚴(yán)格控制井下電氣焊的頻率。此次技術(shù)改造的完成，符合公司的管理理念，促進(jìn)了安全生產(chǎn)，改造的指導(dǎo)思想和具體實(shí)現(xiàn)方法值得在兄弟單位乃至全行業(yè)推廣。

【參考文獻(xiàn)】

[1]成大先，主編.機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)[S].北京：化學(xué)工業(yè)出版社，1993.

[2]能源部編.煤礦安全規(guī)程[M].北京：煤炭工業(yè)出版社，1992.

[3]顧態(tài)琳，主編.工程力學(xué)[M].同濟(jì)大學(xué)出版社，2002.

[4]于勵(lì)民，主編.礦山固定設(shè)備選型使用手冊(cè)[S].煤炭工業(yè)出版社，2007.

[5]唐大放，主編.機(jī)械設(shè)計(jì)工程學(xué)[M].徐州：中國礦業(yè)大學(xué)出版社.

[6]王鷹，呂建行，主編.重運(yùn)輸機(jī)械圖冊(cè)[M].機(jī)械工業(yè)出版社，1992.

[7]龍麗，主編.礦井運(yùn)輸提升[M].中國礦業(yè)大學(xué)出版社，2005.

[責(zé)任編輯：丁艷]