劉能強

（廣西華錫集團股份有限公司銅坑礦，廣西 河池 547205）

PLC 作為一種支持編程操作的存儲器，其在工業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域的應(yīng)用，提升了管理效能，確保機械設(shè)備的操作精度，隨著技術(shù)手段的日益成熟，PLC 被廣泛應(yīng)用于多個領(lǐng)域。PLC在金屬礦山膠結(jié)填充系統(tǒng)中的應(yīng)用，作為一種新的嘗試，極大地降低了礦山回采損失以及礦石貧化，對于延長礦山服務(wù)年限、擴大產(chǎn)能有著諸多裨益?；谶@種實際，出于增強PLC 在膠結(jié)填充系統(tǒng)應(yīng)用性能的考量，文章著眼于實際，在對礦山膠結(jié)填充進行全面梳理的基礎(chǔ)上，完成了對PLC 框架下交接填充系統(tǒng)的設(shè)計以及各項技術(shù)方案的探討。

1 膠結(jié)填充概述

對膠結(jié)填充系統(tǒng)原理以及重要性的梳理，有助于技術(shù)人員以及礦山企業(yè)及時轉(zhuǎn)變思路，進一步明確膠結(jié)填充系統(tǒng)的特點以及運行流程、強化認(rèn)知，為后續(xù)PLC 技術(shù)在系統(tǒng)有關(guān)環(huán)節(jié)的應(yīng)用奠定了思想基礎(chǔ)。

20 世紀(jì)50 年代，加拿大率先提出膠結(jié)填充的概念，將浮選細(xì)顆粒尾砂作為填充物，對礦區(qū)進行回填，形成高強度的填充體，這種膠結(jié)填充體具有較好的支撐能力，其對于礦山開采區(qū)域有著較強的約束能力，能有效防范片落或者冒落情況的發(fā)生，增強礦山結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性，在確保采礦工作有序開展的同時，防范各類安全事故的發(fā)生。伴隨著技術(shù)能力的不斷提升以及實踐經(jīng)驗的積累，膠結(jié)填充技術(shù)日益完善，逐步形成了系統(tǒng)化的技術(shù)應(yīng)用模式。正是由于膠結(jié)填充系統(tǒng)的高效應(yīng)用，才能夠解決金屬礦山開采帶來的諸多問題，如膠結(jié)填充系統(tǒng)適用性較強，對于適應(yīng)各種礦體開采工作的需求，從實際情況來看，其大大提升了礦柱回采率，最大限度地實現(xiàn)了貴重金屬以及高品位礦山的回收。盡管膠結(jié)填充系統(tǒng)的應(yīng)用給礦山開采工作帶來了諸多益處，但是現(xiàn)有的膠結(jié)填充技術(shù)流程煩瑣，操作難度大，成本較高，對于中小型礦山企業(yè)而言，難以承擔(dān)技術(shù)成本，無形之中限制了膠結(jié)填充系統(tǒng)的應(yīng)用范圍。

為了持續(xù)發(fā)揮交接填充系統(tǒng)的技術(shù)優(yōu)勢，降低操作難度，管控使用成本，確保該項技術(shù)的實用性，技術(shù)人員有必要在現(xiàn)有的技術(shù)條件下，積極進行技術(shù)革新，探討膠結(jié)填充系統(tǒng)的智能化與自動化。

2 PLC 框架下膠結(jié)填充系統(tǒng)基本情況

（1）自動化控制系統(tǒng)。為了保證充填質(zhì)量，提高生產(chǎn)效率，降低勞動強度，減少事故發(fā)生概率，更好地滿足生產(chǎn)需要，必須進行檢測-反饋-調(diào)整、監(jiān)視、記錄電氣化自動控制系統(tǒng)的構(gòu)建。實現(xiàn)對流量、配比的自動顯示和自動調(diào)整，對整個充填過程的監(jiān)視和自動記錄，確保自動控制系統(tǒng)故障時無擾切換，保證生產(chǎn)。

（2）控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)。充填站控制系統(tǒng)采用S7-300 系列PLC 和工業(yè)控制機作為控制核心，操作人員可以在控制室集中控制整個流程，系統(tǒng)具有自動和就地兩種控制方式，可實現(xiàn)無切換，以保證系統(tǒng)工作的可靠性和平穩(wěn)性。目前使用的傳感器主要包括放砂電磁流量計、放砂濃度計、放砂電動調(diào)節(jié)閥、調(diào)濃水電磁流量計、調(diào)濃水電動調(diào)節(jié)閥、水泥倉導(dǎo)波雷達(dá)料位計、螺旋電子秤等傳感器；在控制室工控機上實現(xiàn)放砂流量顯示、放砂濃度顯示、水泥倉料位顯示、水泥給料量顯示、放砂流量調(diào)節(jié)閥調(diào)節(jié)及開度顯示、調(diào)濃水電動閥調(diào)節(jié)及開度顯示、雙管螺旋給料機變頻調(diào)速器頻率調(diào)節(jié)及頻率顯示、高速攪拌機變頻調(diào)速器頻率調(diào)節(jié)及頻率顯示。

（3）控制系統(tǒng)功能。在充填站控制室設(shè)置工業(yè)控制計算機對上述參數(shù)進行數(shù)據(jù)采集、存儲、集中顯示，并編制控制程序進行各參數(shù)的自動調(diào)節(jié)。在控制室通過PLC 和工業(yè)控制機顯示并記錄來自各控制單元的過程數(shù)據(jù)，將分散的過程信息集中起來，實現(xiàn)信息處理和操作集中化，完成系統(tǒng)控制功能和操作畫面組態(tài)，在生產(chǎn)中進行各種參數(shù)觀察控制，生產(chǎn)過程工藝流程顯示，動態(tài)參數(shù)曲線顯示，報警及報表打印，完成各種工藝過程的高級控制，優(yōu)化算法，以利于生產(chǎn)管理及調(diào)度；控制尾砂、水、和水泥量按配比添加，保證充填料漿濃度及流量符合充填工藝要求。

PLC 框架下膠結(jié)填充系統(tǒng)框架以及功能發(fā)生了深刻變化，為了全面發(fā)揮PLC 技術(shù)的優(yōu)勢，增強膠結(jié)填充系統(tǒng)的運行效能，技術(shù)人員應(yīng)做好系統(tǒng)規(guī)劃與設(shè)計工作，為后續(xù)技術(shù)優(yōu)化調(diào)整提供便利。PLC 在膠結(jié)填充系統(tǒng)中的應(yīng)用，實現(xiàn)了填充工藝的智能化，工作人員可以通過PLC 發(fā)出相應(yīng)的指令，完成對填充漿料濃度、灰砂比等的調(diào)控，在確保填充質(zhì)量的同時，梳理了膠結(jié)填充的基本工藝流程。在實際的技術(shù)應(yīng)用環(huán)節(jié)，技術(shù)人員以科學(xué)性原則、實用性原則為先導(dǎo)，對膠結(jié)填充系統(tǒng)原理、PLC 技術(shù)特性進行梳理的基礎(chǔ)上，從多個層面進行系統(tǒng)框架搭建，確保各項活動能夠切實滿足實際的工作要求，不斷地提升膠結(jié)填充效能。在整個系統(tǒng)組建環(huán)節(jié)，將PLC 作為控制核心，出現(xiàn)運行或者停止的指令，在相應(yīng)的指令下，各個運行設(shè)備調(diào)整狀態(tài)，達(dá)成填充目標(biāo)。

在PLC 技術(shù)的支持下，膠結(jié)填充系統(tǒng)能夠?qū)疑氨?、充填流速、濃度等核心參?shù)進行控制，并且能夠根據(jù)礦山回填工作的實際要求，靈活調(diào)整各個參數(shù)，確?；疑芭浔确蠈嶋H的使用要求?？紤]到礦山膠結(jié)填充系統(tǒng)所處的環(huán)境較為復(fù)雜，PLC 在運行過程中容易受到粉塵、大功率電機等多種因素的干擾，造成信號傳輸不穩(wěn)定等問題，在這種情況下，技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)調(diào)整思路，在PLC 選型以及抗干擾方面作出優(yōu)化，以確保PLC 的抗干擾能力，促進相關(guān)操作活動的順利進行。

3 PLC 在膠結(jié)填充系統(tǒng)中應(yīng)用的方式

PLC 框架下膠結(jié)填充系統(tǒng)的運行，可以從濃度控制、灰砂比控制、放砂流速控制等幾個層面入手，扎實做好各個環(huán)節(jié)的技術(shù)應(yīng)用工作，完成對技術(shù)參數(shù)的調(diào)整，形成完整的膠結(jié)填充流程。

（1）膠結(jié)填充濃度控制方法。膠結(jié)填充系統(tǒng)在運行過程中，為了確保填充效果，需要對充填料漿進行有效控制。為了降低充填成本，盡快地達(dá)到充填要求，充填料漿濃度越高，越能達(dá)到要求。從以往金屬礦山膠結(jié)填充案例來看，濃度過高的漿液極易造成管道堵塞，造成填充不便，基于實際，目前將膠結(jié)填充充填料漿控制在65%～70%之間。由于濃度控制區(qū)間較小，控制難度較大，在傳統(tǒng)的濃度控制方式，極易出現(xiàn)充填料漿過高或者過低的情況，影響實際的填充效果。PLC 則可以有效控制充填料漿控制精度，在控制環(huán)節(jié)，將充填料漿檢測數(shù)值與給定數(shù)值進行對比，根據(jù)對比結(jié)果，采取必要的手段，進行應(yīng)對。

（2）膠結(jié)充填系統(tǒng)灰砂比控制方案。充填體的質(zhì)量，即充填體的抗壓能力，取決于漿料中水泥含量，即灰砂比，灰砂比約高，充填體質(zhì)量越好，灰砂比質(zhì)量越低，充填體質(zhì)量越差。在實際生產(chǎn)過程中，高灰砂比取得高質(zhì)量充填體的同時，造成較高的充填成本，所以，為了降低生產(chǎn)成本且保證充填體能夠達(dá)到質(zhì)量要求，對灰砂比的精確控制非常關(guān)鍵。根據(jù)井下各采場實際情況，設(shè)計各階段，各階層充填漿料尾砂比，在確保充填體質(zhì)量的同時，降低充填生產(chǎn)成本。充填生產(chǎn)過程中，在自動控制系統(tǒng)中根據(jù)實際情況給定灰砂比，使用工業(yè)流量計及濃度計對放砂情況進行檢測，將檢測數(shù)據(jù)傳輸?shù)絇LC 中，再由PLC 進行指令編程，根據(jù)實際的水泥量需求，對水泥給料速率進行有效控制。

（3）膠結(jié)填充系統(tǒng)放砂流速控制方法。為了加快充填工作的開展，確保井下開采工作安全進行，同時避免堵管及爆管等事故的發(fā)生。在充填過程中，需要對放砂流速進行有效控制，控制方法：根據(jù)井下實際情況給定流速初始值，再根據(jù)井下檢測情況，由PLC 自動調(diào)節(jié)放砂流速，使之達(dá)到最優(yōu)狀態(tài)。

（4）灰料控制。為了滿足灰砂配比要求，在灰料控制環(huán)節(jié)，將沖板流量計獲取的數(shù)據(jù)，輸入PLC 中，當(dāng)檢測數(shù)據(jù)過高時，PLC 將對控制器的頻率進行降低處理，使得給料裝置運行速度降低，灰料供應(yīng)量減少。當(dāng)灰料供應(yīng)量不足時，則可以增加變頻器頻率的方式，增加給料機的轉(zhuǎn)速，確保灰料的足量供應(yīng)。

4 結(jié)語

PLC 在膠結(jié)填充系統(tǒng)中應(yīng)用，憑借PLC 在邏輯分析以及信息存儲方面的優(yōu)勢，不僅強化了膠結(jié)填充系統(tǒng)的安全性和靈敏度，確保填充質(zhì)效。同時，還在很大程度上解決了礦山地壓問題，排除井下作業(yè)安全隱患，提升了回采率，給礦山企業(yè)經(jīng)濟效益以及區(qū)域經(jīng)濟發(fā)展帶來了極大的助力。