李 興

（山西懷仁峙峰山煤業(yè)有限責任公司，山西朔州 038300）

0 引言

礦用帶式輸送機是煤礦重要運輸工具之一，它具有便于安裝維護、運輸量大、實用性強等優(yōu)點[1]，但是在實際煤礦生產(chǎn)過程中由于傳統(tǒng)帶式輸送機輸送機自動化水平限制，無法實現(xiàn)集中控制以及大塊物料自動篩選，輸送機在運輸過程中經(jīng)常出現(xiàn)斷帶、撕帶等事故，而且輸送機機頭處傳統(tǒng)噴霧灑水降塵效果差，導致卸載點粉塵濃度高，降低了作業(yè)環(huán)境質(zhì)量標準化，威脅著采掘工作面安全高效運輸。

峙峰山煤礦井下掘進工作面主要采用SSJ-800型帶式輸送機搭接盤區(qū)輸送機對工作面煤矸進行聯(lián)合運輸，該輸送機采用雙電機驅(qū)動方式，電機功率為40 kW，最大運輸長度為200 m，輸送帶寬度為0.8 m，運輸量為750 t/h，該輸送機主要利用機頭滾筒轉(zhuǎn)動，通過摩擦作用帶動輸送帶運轉(zhuǎn)，從而實現(xiàn)物料運輸；但是由于傳統(tǒng)SSJ型帶式輸送機自動化水平低、設(shè)備安裝地點復雜，導致輸送機在使用過程中經(jīng)常出現(xiàn)故障[2]，不僅增加了輸送機維修成本費用，而且影響著巷道安全快速掘進。。

1 輸送機在運輸過程中主要問題

（1）由于峙峰山煤礦巷道掘進過程中矸石量大，造成大塊煤矸在運輸過程中對輸送帶磨損嚴重，甚至導致輸送機撕帶、斷帶等事故，而采用傳統(tǒng)人工揀矸時不僅勞動強度大，而且人工揀矸容易出現(xiàn)漏撿的情況。

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

（3）峙峰山煤礦掘進煤層相對破碎，煤塵揮發(fā)性大，選煤廠粉塵濃度比較大，在原煤輸送帶頭部濃度能夠達到1 200 mg/m3。巷道在掘進過程中主要在頭部安裝噴霧裝置來降塵，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

峙峰山煤礦為了能夠降低人工揀矸勞動強度，提高輸送機自動化水平，設(shè)計了一套集控系統(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、自動灑水裝置、矸石緩沖裝置、PLC控制柜及饋電聯(lián)鎖開關(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、信號線、重力感應裝置、可伸縮支架，如圖1所示。為了達到最佳的效果，設(shè)計人員將該裝置安裝在輸送機前25 m處。

（2）自動灑水裝置主要組成部分包括：煙霧裝置、粉塵測量器、水泵、液壓管及噴頭。為了達到最佳的效果，設(shè)計人員將該裝置安裝在矸石緩沖裝置內(nèi)，距輸送機機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、檢修門、檢修平臺及旋轉(zhuǎn)式卸料口。設(shè)計人員將該裝置安裝在輸送機機頭架處。

（4）PLC控制柜主要組成部分包括：顯示大屏、信號燈、接線端口及信號處理器。矸石緩沖裝置及粉塵測量器通過信號線連接到PLC控制柜，各類信號可以及時傳遞到PLC控制柜進行處理，處理后的指令通過線纜傳遞到饋電聯(lián)鎖開關(guān)，饋電聯(lián)鎖開關(guān)接到信號后控制電機電源的開閉[4]。

圖1 礦用帶式輸送機大塊煤矸自動篩選裝置結(jié)構(gòu)示意圖

2.2 系統(tǒng)工作原理

2.2.1 篩選裝置

篩選裝置開啟后激光發(fā)射儀發(fā)射連續(xù)激光信號，控制面板接收激光信號，激光發(fā)射儀的安裝位置在輸送帶上方0.4 m處。實際生產(chǎn)中，當輸送帶上有大塊矸石經(jīng)過激光發(fā)射儀時，激光信號會被阻擋，控制面板接收不到激光信號后會將指令傳遞到PLC控制柜，PLC控制柜將關(guān)閉輸送機電源的指令傳遞到聯(lián)鎖開關(guān)[5]，聯(lián)鎖開關(guān)接收到關(guān)閉輸送機電源指令后及時關(guān)閉。

當輸送帶停止運轉(zhuǎn)后，由現(xiàn)場人員將輸送帶上的大塊矸石進行清理，輸送帶上皮帶下方安裝的重力感應器檢測到矸石清理完畢后，經(jīng)過復位后將信號傳遞到PLC控制柜，PLC控制柜將開啟輸送機電源的指令傳遞到聯(lián)鎖開關(guān)，聯(lián)鎖開關(guān)接收到開啟輸送機電源指令后及時開啟[6]。

2.2.2 噴霧裝置

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

當安裝在機頭位置的粉塵檢測裝置檢測到周圍濃度大于800 mg/m3時，粉塵檢測裝置會將信號傳遞到PLC控制柜，PLC控制柜將開啟噴霧裝置電源的指令傳遞到聯(lián)鎖開關(guān)，聯(lián)鎖開關(guān)接收到開啟噴霧裝置電源指令后及時開啟高壓水泵，噴霧裝置開始除塵作業(yè)。

當安裝在機頭位置的粉塵檢測裝置檢測到周圍濃度小于100 mg/m3時，粉塵檢測裝置會將信號傳遞到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)鎖開關(guān)，聯(lián)鎖開關(guān)接收到關(guān)閉噴霧裝置電源指令后及時關(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)交錯布置兩個緩沖平臺，兩個緩沖平臺的垂直距離為0.8 m；原煤的煤流速度為1.5 m/s，在經(jīng)過第一個緩沖平臺受到撞擊后降低速度同時運行軌跡改變?yōu)樵瓉硐喾吹姆较颍诮?jīng)過第二個緩沖平臺受到撞擊后速度再次降低同時運行軌跡改變?yōu)樵瓉淼姆较?，原煤垂直地落在下方輸送帶，?jīng)過兩個緩沖平臺后原煤的速度會降低到0.8 m/s。經(jīng)過兩個緩沖平臺后的原煤再次進入矸石篩選裝置，現(xiàn)場操作人員可以通過檢修門進入矸石篩選裝置對大塊矸石進行清理。

3 系統(tǒng)優(yōu)點及效果分析

3.1 優(yōu)點

帶式輸送機集控系統(tǒng)具有以下優(yōu)點：

（1）該裝置穩(wěn)定性強，成本低，便于檢修人員的維護，整套設(shè)備的安裝成本為3萬元；

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

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

（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，避免了原煤對輸送帶沖擊。

3.2 實際應用效果分析

2019年2月，對某井下兩個掘進工作面中SSJ-800型帶式輸送機各安裝了一套集控系統(tǒng)，2019年8月，通過6個月實際應用效果觀察發(fā)現(xiàn)，安裝該系統(tǒng)后，解決了傳統(tǒng)帶式輸送運輸大塊煤矸石時造成的輸送帶撕帶、磨損等技術(shù)難題，降低了人工揀矸的勞動作業(yè)強度，未發(fā)生撕帶事故；同時該系統(tǒng)應用后，控制了輸送機機頭粉塵濃度，使粉塵濃度降低至50 mg/m3以下，保證了輸送機運輸作業(yè)環(huán)境。

4 結(jié)束語

針對某煤礦掘進工作面SSJ-800型帶式輸送機在使用過程中出現(xiàn)的大塊矸石撕帶、卸載點粉塵濃度高、集中控制自動化水平低等技術(shù)難題，對輸送機安裝了一套集中控制系統(tǒng)，提高了帶式輸送機自動化控制水平，降低了輸送機在運輸物料時故障率，降低了人工揀矸勞動作業(yè)強度，而且該系統(tǒng)還可用于運輸、建筑、隧道、橋梁等工程領(lǐng)域中，實用性強，具有顯著推廣意義。