孫 輝

（煤炭工業(yè)太原設(shè)計研究院，山西 太原 030001）

引言

蓋州礦井位于山西省高平市米山鎮(zhèn)，隸屬于山西煤炭運銷集團股份有限公司，設(shè)計生產(chǎn)能力0.9Mt／a。礦井可采煤層為9號、15號煤，均為無煙煤。本礦井的煤炭主要以電力、化工和民用為主，煤炭主要銷往周邊的電廠，也可根據(jù)其他行業(yè)的發(fā)展，確定煤炭市場目標。井田位于高平市東南約7.0km 處，西距長（治）—晉（城）高速公路6.0km，距太（原）—焦（作）鐵路米山集運站3.0km，米山—北詩的鄉(xiāng)級公路從井田北部通過，村與村之間有簡易公路相連，交通較為便利。根據(jù)建設(shè)單位規(guī)劃，礦井生產(chǎn)煤炭通過公路外運，然后銷往全國各地。

1 礦井地面生產(chǎn)系統(tǒng)簡述

依據(jù)煤質(zhì)情況、產(chǎn)品用途及礦方要求，對原煤進行四級篩分，其篩分粒度為0～13mm、13mm～25 mm、25 mm～100 mm、＋100 mm 四 級，對＋100mm 粒級采用手揀矸石降低灰分，提高產(chǎn)品質(zhì)量［1］。

由主斜井帶式輸送機提至主井井口房的原煤經(jīng)轉(zhuǎn)載帶式輸送機進入1號篩分間，由設(shè)在1號篩分間的YAH1536 型圓振動篩篩分為－100 mm、＋100mm 兩級粒度級別，＋100mm 級塊煤進行手揀矸石，手揀矸帶式輸送機帶寬B＝1 200mm，然后再通過可移動帶式輸送機運至塊煤堆放場，人工揀出的矸石通過帶式輸送機運至矸石倉；－100mm級混煤通過帶式輸送機進入2號篩分間，由設(shè)在2號篩分間的BSH4082 型博后篩篩分為0～13mm、13mm～25mm、25mm～100mm 三級粒度級別。三種產(chǎn)品分別經(jīng)帶式輸送機進入各自裝車筒倉。裝車筒倉設(shè)4個，直徑15m，高度約45m，容量3 000t／個。地面設(shè)有SCS－100型汽車衡1臺，產(chǎn)品煤外運銷售計量均通過汽車衡計量［2－3］。

2 裝車設(shè)備

筒倉下常用的裝車設(shè)備有電液動平板閘門、電液動扇形閘門、電液動腭式閘門、防竄倉電動閘門、各式給料機和定量裝車系統(tǒng)等。

2.1 閘門

1）電液動平板閘門。該閘門主要由框架、閘板、電液裝置等零件組成。工作時，活塞桿受液壓力作用帶動閘板作水平方向的往復(fù)運動，達到閘門的啟閉目的。

2）電液動扇形閘門。該閘門由本體、扇形閘板、軸、密封件、電液推桿等部件構(gòu)成。電液推桿驅(qū)動齒輪帶動扇形閘板沿軸心旋轉(zhuǎn)，使扇形閘板向一邊開啟，物料隨即下落，待汽車滿載后，再由電液推桿驅(qū)動使扇形閘板復(fù)位，關(guān)閉截斷下落的物料。

3）電液動腭式閘門。電液動腭式閘門由本體、扇形閘板、軸、齒輪、密封件、執(zhí)行機構(gòu)等部件構(gòu)成。電液推桿驅(qū)動齒輪帶動扇形閘板沿軸心旋轉(zhuǎn)，使兩個扇形閘板向兩邊開啟，物料隨即下落，待汽車滿載后，再由電液推桿驅(qū)動使扇形閘板復(fù)位，關(guān)閉截斷下落的物料。

以上幾種電液動閘門隨著技術(shù)的進步，均可采用帶有超載保護裝置的電動推桿，可避免燒壞電機，可以遠距離操縱或程序控制，往復(fù)行程可以精確調(diào)節(jié)位置自鎖。

2.2 防竄倉裝車閘門

過去使用的簸箕式電動裝車閘門由于構(gòu)造簡單、動作靈活、裝車速度快，被廣泛應(yīng)用于散狀物料倉口汽車裝車。長久以來由于其經(jīng)常發(fā)生斷繩、突然斷電導(dǎo)致“竄倉”，造成物料傷人、埋車等嚴重事故。針對該問題，經(jīng)過技術(shù)革新，推出了新型防竄倉電動裝車閘門。

該設(shè)備由溜槽、閘門、驅(qū)動裝置、重錘、鏈錘、擋座、限位開關(guān)裝置、控制箱等組成。

該閘門的工作原理為：不裝車時，電機斷電，制動器松閘，閘門在后部配重的作用下處于關(guān)閉狀態(tài)。裝車時，電機通電，帶動減速器、繩輪轉(zhuǎn)動，利用鋼絲繩提起閘門后部（含配重塊），閘門打開裝車。裝車時電機斷電，制動器帶電抱閘。車裝滿后，電機帶電反向旋轉(zhuǎn)，制動器斷電松閘，直至閘門關(guān)閉。制動器為常開型，在閘門完全關(guān)閉和打開狀態(tài)均設(shè)有機械限位裝置，并設(shè)有磁感應(yīng)開關(guān)。

2.3 給料機

給料機在地面筒倉裝車應(yīng)用方面，過去常用的往復(fù)式給料機和振動給料機近些年已逐步被甲帶給料機所替代。這里僅介紹目前較為先進的甲帶給料機。

甲帶給料機主要由驅(qū)動裝置（防爆電機）、驅(qū)動滾筒、改向滾筒、機架、二維柔性甲帶、強力整芯環(huán)形膠帶、調(diào)節(jié)閥門、導(dǎo)料槽以及電氣控制系統(tǒng)等組成。

甲帶給料機優(yōu)點是給料量大（給料量4 400t／h），且調(diào)整方便（手動或電氣無級調(diào)速）；運行平穩(wěn)，噪音??；運行功率?。? 400t／h－11kW）。缺點是甲片或膠帶易跑偏、甲片易分散而且損壞后更換難度大影響生產(chǎn)嚴重。

2.4 定量裝車系統(tǒng)

1）計量式給料機汽車裝車系統(tǒng)。該系統(tǒng)由以下設(shè)備組成：計量式給料機（含稱重儀表、速度傳感器及稱重傳感器）、變頻器、上位工控機（含）管理軟件、PLC、信息采集系統(tǒng)及輔助語音提示、信號指示燈、打印機等設(shè)備?？梢詫崿F(xiàn)手動和自動裝車控制及裝車過程實時監(jiān)測，具有數(shù)據(jù)打印、存儲和遠程數(shù)據(jù)共享等功能。其輸送能力60～5 000t／h，計量精度可達到（不大于）0.25%。

2）定值皮帶秤快速裝車系統(tǒng)。該系統(tǒng)主要由料倉法蘭連接器（含振動電機）、電液平板閘門、導(dǎo)料溜槽、定值皮帶秤、機頭溜槽、定值計量控制系統(tǒng)、視頻監(jiān)視控制系統(tǒng)等組成。適用于對散狀物料進行連續(xù)輸送、計量。具有結(jié)構(gòu)精巧、安裝簡便、性能可靠等特點?？筛鶕?jù)現(xiàn)場工藝要求，實現(xiàn)開環(huán)或閉環(huán)的定量控制。其裝車能力：0～500t／h（單臺）；系統(tǒng)精度優(yōu)于0.5級。

3）料斗秤快速裝車系統(tǒng)。該系統(tǒng)包括稱重系統(tǒng)、裝車漏斗及閘門裝置、液壓系統(tǒng)、控制系統(tǒng)、檢修設(shè)備及其他輔助設(shè)施等。計量斗與筒倉倉口通過撓性連接，在筒倉倉口設(shè)置平板閘門控制下料。計量斗由4個稱重傳感器支撐，并設(shè)有校正碼裝置，方便對計量斗進行定期準確計量校驗。計量斗下料口通過裝車漏斗對汽車進行定量快速裝車，并在裝車的同時完成對車廂的平煤工作。

該系統(tǒng)是一種對散裝煤炭進行自動稱量的電子秤，它將待稱量的一批散煤自動分成若干份，依次稱量每份質(zhì)量，累加所有稱量結(jié)果，并將被稱的煤炭依次卸出。其單車裝車計量精度±0.1%，連續(xù)稱重效率2 500～5 400t／h。

3 裝車設(shè)備選擇

長久以來，各礦井在礦區(qū)生產(chǎn)區(qū)門口安裝汽車衡，空車進礦先計量車重，然后到筒倉處進行裝車，隨后重車計量毛重，打印票據(jù)出廠。因條件限制和利益驅(qū)動，運煤車輛普遍存在超載現(xiàn)象，造成嚴重的安全隱患、公路損壞和環(huán)境污染。近年來政府開始重拳治理運煤車輛超載，出臺了一系列嚴格的法律、法規(guī)，車輛超載強制卸貨并處以罰款，根據(jù)規(guī)定還要對涉事礦井進行重罰，同時若運煤車輛所裝煤量不足，又會帶來使用客戶利益損失，進而造成煤礦損失客戶資源、影響效益。

上述情況究其原因，裝車設(shè)備落后、人工裝車無法精確控制裝車量是最主要因素。其誤差通常都在1.5t以上，只能讓重車重復(fù)過秤，依賴人工卸料或補料。由于地面生產(chǎn)系統(tǒng)布置的原因汽車衡與筒倉的距離較遠，完成一輛車的準確裝車往往超過30min，帶來工人勞動強度大、車輛擁堵、管理混亂、裝車場地污染嚴重等問題。

基于以上層面的考慮，本次設(shè)計首先排除了不具備計量功能或計量誤差大的裝車設(shè)備，包括各類電液動閘門、防竄倉裝車閘門和各種給料機。

目前國內(nèi)應(yīng)用比較成熟的幾種定量裝車系統(tǒng)中，計量式給料機汽車裝車系統(tǒng)結(jié)構(gòu)相對較復(fù)雜、環(huán)節(jié)多、計量式給料機存在和甲帶給料機一樣的缺陷；定值皮帶秤快速裝車系統(tǒng)中的重要部件定值皮帶秤普遍存在計量精度不高的問題。綜合這些因素，設(shè)計選擇料斗秤快速裝車系統(tǒng)作為蓋州礦井筒倉的裝車設(shè)備。

料斗秤快速裝車系統(tǒng)工作原理（見圖1）：操控人員按下稱重按鈕后，筒倉下的給料閘門打開向計量斗內(nèi)配料，配入計量斗中的煤量根據(jù)車型自由設(shè)定。計量斗設(shè)有稱重傳感器，稱重傳感器實時測量計量斗中的料量，程序根據(jù)當前計量斗內(nèi)的煤量來控制筒倉下的液壓平板閘門的開關(guān)程度來實現(xiàn)計量斗的定量。煤量達到預(yù)設(shè)質(zhì)量后，自動打開裝車平板閘門，煤經(jīng)裝車漏斗裝入汽車內(nèi)，同時車輛緩慢前行，可對裝入到車內(nèi)的煤進行平整，裝車漏斗分為兩層，外部漏斗可根據(jù)汽車車廂的高度進行調(diào)整，其過程可通過控制油缸來實現(xiàn)。計量斗放空后，稱重儀表發(fā)出信號，定量閘門自動關(guān)閉。筒倉下平板閘門自動打開進行下一輪作業(yè)，連續(xù)不斷地完成快速裝車。在一個稱重循環(huán)作業(yè)完畢后，裝車數(shù)據(jù)將存入數(shù)據(jù)庫內(nèi)。

圖1 料斗秤快速裝車系統(tǒng)布置示意圖（m）

系統(tǒng)控制主要由PLC控制，設(shè)置手動、自動兩種方式，可與電子汽車衡進行聯(lián)網(wǎng)實現(xiàn)裝車過程實時監(jiān)測，具有數(shù)據(jù)打印、存儲和遠程數(shù)據(jù)共享等功能。

4 結(jié)語

料斗秤快速裝車系統(tǒng)的使用可將裝車時間由原來的每輛車30min縮短到5min，大量減少相關(guān)人員和設(shè)備的浪費，降低裝車成本約50%，大大提高了作業(yè)效率。裝車數(shù)據(jù)實現(xiàn)了計算機自動管理，提高了礦井的自動化管理水平，有利于礦井取得良好的經(jīng)濟和社會效益。

［1］中華人民共和國建設(shè)部.GB 50125－2005，煤炭工業(yè)礦井設(shè)計規(guī)范［S］.北京：中國計劃出版社，2005.

［2］于載澤.礦井生產(chǎn)系統(tǒng)設(shè)計手冊［M］.北京：中國經(jīng)濟出版社，1997.

［3］劉學忠，李畔玲.快速定量裝車系統(tǒng)在煤炭行業(yè)的應(yīng)用［J］.煤炭加工與綜合利用，2011（1）：51－52.