李 興

（山西懷仁峙峰山煤業(yè)有限責(zé)任公司，山西朔州 038300）

0 引言

礦用帶式輸送機(jī)是煤礦重要運(yùn)輸工具之一，它具有便于安裝維護(hù)、運(yùn)輸量大、實(shí)用性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)[1]，但是在實(shí)際煤礦生產(chǎn)過(guò)程中由于傳統(tǒng)帶式輸送機(jī)輸送機(jī)自動(dòng)化水平限制，無(wú)法實(shí)現(xiàn)集中控制以及大塊物料自動(dòng)篩選，輸送機(jī)在運(yùn)輸過(guò)程中經(jīng)常出現(xiàn)斷帶、撕帶等事故，而且輸送機(jī)機(jī)頭處傳統(tǒng)噴霧灑水降塵效果差，導(dǎo)致卸載點(diǎn)粉塵濃度高，降低了作業(yè)環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)化，威脅著采掘工作面安全高效運(yùn)輸。

峙峰山煤礦井下掘進(jìn)工作面主要采用SSJ-800型帶式輸送機(jī)搭接盤(pán)區(qū)輸送機(jī)對(duì)工作面煤矸進(jìn)行聯(lián)合運(yùn)輸，該輸送機(jī)采用雙電機(jī)驅(qū)動(dòng)方式，電機(jī)功率為40 kW，最大運(yùn)輸長(zhǎng)度為200 m，輸送帶寬度為0.8 m，運(yùn)輸量為750 t/h，該輸送機(jī)主要利用機(jī)頭滾筒轉(zhuǎn)動(dòng)，通過(guò)摩擦作用帶動(dòng)輸送帶運(yùn)轉(zhuǎn)，從而實(shí)現(xiàn)物料運(yùn)輸；但是由于傳統(tǒng)SSJ型帶式輸送機(jī)自動(dòng)化水平低、設(shè)備安裝地點(diǎn)復(fù)雜，導(dǎo)致輸送機(jī)在使用過(guò)程中經(jīng)常出現(xiàn)故障[2]，不僅增加了輸送機(jī)維修成本費(fèi)用，而且影響著巷道安全快速掘進(jìn)。。

1 輸送機(jī)在運(yùn)輸過(guò)程中主要問(wèn)題

（1）由于峙峰山煤礦巷道掘進(jìn)過(guò)程中矸石量大，造成大塊煤矸在運(yùn)輸過(guò)程中對(duì)輸送帶磨損嚴(yán)重，甚至導(dǎo)致輸送機(jī)撕帶、斷帶等事故，而采用傳統(tǒng)人工揀矸時(shí)不僅勞動(dòng)強(qiáng)度大，而且人工揀矸容易出現(xiàn)漏撿的情況。

（2）SSJ-800型帶式輸送機(jī)輸送帶的運(yùn)行速度為1.5 m/s，輸送機(jī)與盤(pán)區(qū)輸送機(jī)搭接高度為2.3 m，而且搭接位置沒(méi)有安裝緩沖裝置，上皮帶的矸石會(huì)直接撞擊下皮帶，造成下部皮帶斷裂、跑偏事故[3]。

（3）峙峰山煤礦掘進(jìn)煤層相對(duì)破碎，煤塵揮發(fā)性大，選煤廠(chǎng)粉塵濃度比較大，在原煤輸送帶頭部濃度能夠達(dá)到1 200 mg/m3。巷道在掘進(jìn)過(guò)程中主要在頭部安裝噴霧裝置來(lái)降塵，但是由于煤塵較大，常常發(fā)生噴水口堵塞的現(xiàn)象效果不佳，而且容易產(chǎn)生大量煤泥。

2 集控系統(tǒng)設(shè)計(jì)

峙峰山煤礦為了能夠降低人工揀矸勞動(dòng)強(qiáng)度，提高輸送機(jī)自動(dòng)化水平，設(shè)計(jì)了一套集控系統(tǒng)，該裝置不僅能夠降低空氣中煤塵的濃度，還能避免搭接處矸石對(duì)輸送帶的破壞作用[3]。

2.1 系統(tǒng)組成

集控系統(tǒng)主要組成部分包括：煤矸篩選裝置、自動(dòng)灑水裝置、矸石緩沖裝置、PLC控制柜及饋電聯(lián)鎖開(kāi)關(guān)。

（1）煤矸篩選裝置主要組成部分包括：激光掃描器、控制面板、信號(hào)線(xiàn)、重力感應(yīng)裝置、可伸縮支架，如圖1所示。為了達(dá)到最佳的效果，設(shè)計(jì)人員將該裝置安裝在輸送機(jī)前25 m處。

（2）自動(dòng)灑水裝置主要組成部分包括：煙霧裝置、粉塵測(cè)量器、水泵、液壓管及噴頭。為了達(dá)到最佳的效果，設(shè)計(jì)人員將該裝置安裝在矸石緩沖裝置內(nèi)，距輸送機(jī)機(jī)頭水平距離和垂直距離均為0.4 m。

（3）矸石緩沖裝置主要組成部分包括：封閉外殼、受料平臺(tái)、檢修門(mén)、檢修平臺(tái)及旋轉(zhuǎn)式卸料口。設(shè)計(jì)人員將該裝置安裝在輸送機(jī)機(jī)頭架處。

（4）PLC控制柜主要組成部分包括：顯示大屏、信號(hào)燈、接線(xiàn)端口及信號(hào)處理器。矸石緩沖裝置及粉塵測(cè)量器通過(guò)信號(hào)線(xiàn)連接到PLC控制柜，各類(lèi)信號(hào)可以及時(shí)傳遞到PLC控制柜進(jìn)行處理，處理后的指令通過(guò)線(xiàn)纜傳遞到饋電聯(lián)鎖開(kāi)關(guān)，饋電聯(lián)鎖開(kāi)關(guān)接到信號(hào)后控制電機(jī)電源的開(kāi)閉[4]。

圖1 礦用帶式輸送機(jī)大塊煤矸自動(dòng)篩選裝置結(jié)構(gòu)示意圖

2.2 系統(tǒng)工作原理

2.2.1 篩選裝置

篩選裝置開(kāi)啟后激光發(fā)射儀發(fā)射連續(xù)激光信號(hào)，控制面板接收激光信號(hào)，激光發(fā)射儀的安裝位置在輸送帶上方0.4 m處。實(shí)際生產(chǎn)中，當(dāng)輸送帶上有大塊矸石經(jīng)過(guò)激光發(fā)射儀時(shí)，激光信號(hào)會(huì)被阻擋，控制面板接收不到激光信號(hào)后會(huì)將指令傳遞到PLC控制柜，PLC控制柜將關(guān)閉輸送機(jī)電源的指令傳遞到聯(lián)鎖開(kāi)關(guān)[5]，聯(lián)鎖開(kāi)關(guān)接收到關(guān)閉輸送機(jī)電源指令后及時(shí)關(guān)閉。

當(dāng)輸送帶停止運(yùn)轉(zhuǎn)后，由現(xiàn)場(chǎng)人員將輸送帶上的大塊矸石進(jìn)行清理，輸送帶上皮帶下方安裝的重力感應(yīng)器檢測(cè)到矸石清理完畢后，經(jīng)過(guò)復(fù)位后將信號(hào)傳遞到PLC控制柜，PLC控制柜將開(kāi)啟輸送機(jī)電源的指令傳遞到聯(lián)鎖開(kāi)關(guān)，聯(lián)鎖開(kāi)關(guān)接收到開(kāi)啟輸送機(jī)電源指令后及時(shí)開(kāi)啟[6]。

2.2.2 噴霧裝置

粉塵檢測(cè)裝置可以人工設(shè)定動(dòng)作值，按照選煤廠(chǎng)濃度設(shè)定動(dòng)作值為100～800 mg/m3之間。

當(dāng)安裝在機(jī)頭位置的粉塵檢測(cè)裝置檢測(cè)到周?chē)鷿舛却笥?00 mg/m3時(shí)，粉塵檢測(cè)裝置會(huì)將信號(hào)傳遞到PLC控制柜，PLC控制柜將開(kāi)啟噴霧裝置電源的指令傳遞到聯(lián)鎖開(kāi)關(guān)，聯(lián)鎖開(kāi)關(guān)接收到開(kāi)啟噴霧裝置電源指令后及時(shí)開(kāi)啟高壓水泵，噴霧裝置開(kāi)始除塵作業(yè)。

當(dāng)安裝在機(jī)頭位置的粉塵檢測(cè)裝置檢測(cè)到周?chē)鷿舛刃∮?00 mg/m3時(shí)，粉塵檢測(cè)裝置會(huì)將信號(hào)傳遞到PLC控制柜，PLC控制柜將關(guān)閉噴霧裝置電源的指令傳遞到聯(lián)鎖開(kāi)關(guān)，聯(lián)鎖開(kāi)關(guān)接收到關(guān)閉噴霧裝置電源指令后及時(shí)關(guān)閉高壓水泵，噴霧裝置停止除塵作業(yè)[7]。

2.2.3 煤流緩沖裝置

技術(shù)人員在煤流緩沖裝置內(nèi)交錯(cuò)布置兩個(gè)緩沖平臺(tái)，兩個(gè)緩沖平臺(tái)的垂直距離為0.8 m；原煤的煤流速度為1.5 m/s，在經(jīng)過(guò)第一個(gè)緩沖平臺(tái)受到撞擊后降低速度同時(shí)運(yùn)行軌跡改變?yōu)樵瓉?lái)相反的方向，在經(jīng)過(guò)第二個(gè)緩沖平臺(tái)受到撞擊后速度再次降低同時(shí)運(yùn)行軌跡改變?yōu)樵瓉?lái)的方向，原煤垂直地落在下方輸送帶，經(jīng)過(guò)兩個(gè)緩沖平臺(tái)后原煤的速度會(huì)降低到0.8 m/s。經(jīng)過(guò)兩個(gè)緩沖平臺(tái)后的原煤再次進(jìn)入矸石篩選裝置，現(xiàn)場(chǎng)操作人員可以通過(guò)檢修門(mén)進(jìn)入矸石篩選裝置對(duì)大塊矸石進(jìn)行清理。

3 系統(tǒng)優(yōu)點(diǎn)及效果分析

3.1 優(yōu)點(diǎn)

帶式輸送機(jī)集控系統(tǒng)具有以下優(yōu)點(diǎn)：

（1）該裝置穩(wěn)定性強(qiáng)，成本低，便于檢修人員的維護(hù)，整套設(shè)備的安裝成本為3萬(wàn)元；

（2）該裝置能夠大大降低工作人員的勞動(dòng)強(qiáng)度，而且靈敏性較高[8]，能夠避免大塊矸石進(jìn)入選煤裝置；

（3）粉塵監(jiān)測(cè)裝置與PLC控制柜聯(lián)鎖，能夠有效保障選煤廠(chǎng)的除塵效果，而且還能避免原煤嚴(yán)重積水；

（4）選煤緩沖裝置能夠有效降低原煤的速度，人工旋轉(zhuǎn)卸料口可以保證原煤均勻的落在下方輸送帶上，避免了原煤對(duì)輸送帶沖擊。

3.2 實(shí)際應(yīng)用效果分析

2019年2月，對(duì)某井下兩個(gè)掘進(jìn)工作面中SSJ-800型帶式輸送機(jī)各安裝了一套集控系統(tǒng)，2019年8月，通過(guò)6個(gè)月實(shí)際應(yīng)用效果觀(guān)察發(fā)現(xiàn)，安裝該系統(tǒng)后，解決了傳統(tǒng)帶式輸送運(yùn)輸大塊煤矸石時(shí)造成的輸送帶撕帶、磨損等技術(shù)難題，降低了人工揀矸的勞動(dòng)作業(yè)強(qiáng)度，未發(fā)生撕帶事故；同時(shí)該系統(tǒng)應(yīng)用后，控制了輸送機(jī)機(jī)頭粉塵濃度，使粉塵濃度降低至50 mg/m3以下，保證了輸送機(jī)運(yùn)輸作業(yè)環(huán)境。

4 結(jié)束語(yǔ)

針對(duì)某煤礦掘進(jìn)工作面SSJ-800型帶式輸送機(jī)在使用過(guò)程中出現(xiàn)的大塊矸石撕帶、卸載點(diǎn)粉塵濃度高、集中控制自動(dòng)化水平低等技術(shù)難題，對(duì)輸送機(jī)安裝了一套集中控制系統(tǒng)，提高了帶式輸送機(jī)自動(dòng)化控制水平，降低了輸送機(jī)在運(yùn)輸物料時(shí)故障率，降低了人工揀矸勞動(dòng)作業(yè)強(qiáng)度，而且該系統(tǒng)還可用于運(yùn)輸、建筑、隧道、橋梁等工程領(lǐng)域中，實(shí)用性強(qiáng)，具有顯著推廣意義。