于 曉，張軍權，佟 鵬，高桃英

(金川集團股份有限公司,甘肅 金昌 737100)

0 引 言

金川礦區(qū)的礦山生產建設中，多采用底卸式箕斗提升礦石系統。礦石的卸載方式采用兩種方式：①直軌卸載； ②曲軌卸載；不論哪種卸載方式，當提升系統豎井提升機提升礦石在向地表礦倉卸礦時，都是礦石以拋物線的方式從接礦溜槽口進入礦倉，由于礦倉接礦口溜槽的傾斜角度、礦石自身質量，往往導致在接礦溜槽口處礦石堆積過多，致使礦石無法進入礦倉，而是進入提升豎井井筒，損壞井筒線纜、電氣設施、井底隔離裝置等設施，甚至會損壞提升機主繩、穩(wěn)繩、尾繩等提升機設施、井筒，影響提升機運行，造成重大損失。

為解決上述問題，在生產中我們對接礦檢測裝置采取了不少措施，譬如裝紅外線、超聲波、光電開關等元件進行監(jiān)控，但實際運用中，檢測范圍小，檢測區(qū)域受限，檢測不準確、誤動作頻繁，影響生產，目前多采用人工檢查，存在工作人員責任心，及時性、實時性、導致檢測結果不準確問題。筆者提出自動監(jiān)控系統設計開發(fā)方案，采用一種準確、靈敏的檢測儀器，其功能是一旦礦石聚集達到有可能影響下一斗卸載，甚至影響提升機本次運行安全時，檢測儀器就發(fā)出提升機停止運行指令，處理完畢卸礦口積礦后，系統恢復正常[1]，設計關鍵是達到檢測靈敏、可靠、成本低廉。

1 卸載方式及監(jiān)測裝置存在問題

1.1 卸載方式及原理

1.1.1 曲軌卸載方式

當箕斗提升到卸載階段時,箕斗上的兩組卸載輪進入安裝在井架上的“S”卸載曲軌中，伴隨著箕斗逐漸上升,卸載前輪向上，打開箕斗掛鉤輪沿卸載曲軌滾動,卸載輪在曲軌作用下拉開箕斗斗門,斗門繞鉸鏈軸向上轉動,逐漸打開箕斗卸礦口，同時與箕斗斗門側板下部連接的溜槽在托輥上向前滑動,由原來的水平位置向下傾斜,斗箱中的礦石由卸礦口經過溜槽卸入礦倉,箕斗下行時“S”的卸載曲軌使箕斗斗門回位，側板下部連接的溜槽在托輥上向后滑動，沿拖架回到原位，完成卸礦。

1.1.2 直軌卸載方式

當箕斗提升到卸載階段時,箕斗上的兩組卸載輪進入安裝在井架上的垂直軌道中，箕斗上升到位后,由于卸載前輪進入直軌時，箕斗掛鉤已經被第一個輪子打開，此時液動(或是風動)缸體拉動箕斗,箕斗斗門繞鉸鏈軸向上轉動,逐漸打開箕斗卸礦口，同時與箕斗斗門側板下部連接的溜槽在托輥上向前滑動,由原來的水平位置向下傾斜,斗箱中的礦石由卸礦口經過溜槽卸入礦倉,卸礦完畢，液動(或是風動、電動)缸體推動箕斗斗門，使箕斗斗門回位，同時與箕斗斗門側板下部連接的溜槽在托輥上向后滑動,沿拖架回到原位，完成卸礦。

1.2 安全監(jiān)測裝置存在的缺陷

在生產中提升容器箕斗提升的礦石，因為潮濕環(huán)境、有些礦石具有粘性，礦石必然堆積在卸礦口。卸礦口襯板的光滑度也是礦石堆積的一個因素；礦倉口處冬天室外溫度過低，也會造成井下提升上來的礦石凍結在卸礦口，越積越多，影響提升機運行。

礦井提升設備的安全監(jiān)測技術雖然有了發(fā)展進步，但同提升機技術需求相比，還遠遠跟不上,當前國內還沒有能夠實現主提升設備全面監(jiān)測的監(jiān)測系統，提升設備的監(jiān)測系統缺乏系統性,都是針對礦井提升設備的某一部件或幾個部件的監(jiān)測。粘性較大的礦石堆積在礦倉口，阻礙礦石的下落，會導致礦石傾倒入井筒，造成井筒內設備設施的損壞，因此，迫切需要解決提升系統中礦石不能及時卸入礦倉，礦石堆積在卸礦口過多問題。

2 自動監(jiān)測器的設計

2.1 設計選型及原理

2.1.1 硬件設計

本著“實用、節(jié)儉”的原則，根據要達到、實現的目的和現場實際狀況，硬件根據卸載方式的不同，分別采用以下方式。

(1) 直軌卸載方式中的運用

如圖1所示：將礦倉檢測裝置安裝在液動(或是風動)缸體頭上，當拉開箕斗時，檢測裝置隨著缸體向后位移，礦石已拋物線從箕斗內卸出時，不致損壞檢測裝置；關閉箕斗時，檢測裝置隨著缸體向前位移，箕斗關閉無論是否到位，只要檢測裝置檢測到礦倉口積礦，就命令停止關閉箕斗，不允許箕斗運行，并報警提示。

圖1 箕斗直軌卸礦檢測裝置示意圖

(2) 曲軌卸載方式中的運用

如圖2所示：將礦倉檢測裝置安裝在卸載曲軌的上部，當箕斗向上運行時，利用箕斗斗門緩慢將檢測裝置打開，箕斗上升到位后，箕斗內的礦石卸載完畢，隨著箕斗的下行，斗門在“S”曲軌內被強制關閉，檢測裝置隨箕斗門不斷關閉而自動下落，如果積礦存在，檢測裝置就會停止下落，并且給提升機控制系統發(fā)出信號，將停止箕斗運行，并報警提示。

圖2 箕斗曲軌卸礦檢測裝置示意圖

2.1.2 控制原理

控制原理主要功能如下：

(1) 基于提升機總體設計,從主提升設備的主控方式入手，控制提升機運行、卸載，從而達到控制目的。

(2) 報警提示。該檢測裝置不但可以針對卸礦口的積礦情況及時停止提升機運行、終止卸載，并且可實現報警提示，便于人員處理。

2.2 電氣控制原理[2]

如圖3所示：提升機控制系統提供檢測裝置工作電源，檢測裝置具有兩對開關觸點，一對觸點將卸礦口料位狀況實時上傳給主控PLC，由PLC加上相關限制條件來判斷、檢測卸礦口料位狀況以及是否需要及時停機；另一對開關觸點作為硬接點再加上箕斗拉開檢測一同作為卸礦口料位硬件檢測，用雙重檢測來保證系統的安全性。由于檢測裝置是活動的，所以在計算機收到箕斗拉開卸礦命令時(或箕斗被拉開時)，檢測裝置暫時不檢測，而當收到箕斗斗門關閉命令或斗門在關閉運行過程中，檢測裝置將實時監(jiān)測卸礦口料位狀況，一旦出現卸礦口積礦就會立即進行報警。計算機程序如圖4所示。

圖3 卸礦口料位檢測裝置電氣原理

圖4 計算機程序

當在箕斗沒被拉開，卸礦口檢測裝置動作時，PLC輸出點Q0.1動作，計算機可進行報警或將提升系統停機，當箕斗被拉開時，雖檢測裝置檢測點隨箕斗拉開其位置發(fā)生改變，檢測開關打開，但此時箕斗拉開開關動作，因此，通過程序判定卸礦口料位處在安全狀態(tài)，在卸礦結束后，隨著箕斗斗門的回位，箕斗斗門打開開關閉合，此時檢測裝置立即恢復檢測。

3 監(jiān)測系統應用效果

此裝置投入運行前，曾出現卸礦溜槽積礦后未及時發(fā)現礦石墜入井筒而損壞提升機一根尾繩，直接損失10萬余元，停產24 h，造成間接經濟損失以及檢修人員費用約70多萬元。為了杜絕此類事故發(fā)生，事故發(fā)生后專門安排4名職工進行倒班作業(yè)進行溜槽口積礦檢查，年均成本約10萬元/人。利用此裝置后，撤銷了檢查人員，年節(jié)約人工成本40余萬元，實現了溜槽積礦“人防”躍變?yōu)椤凹挤馈薄?/p>

4 結 語

文中設計通過箕斗斗門打開，驅動檢測裝置拉桿動作，通過裝在拉桿頂端的檢測開關，利用拉桿的回位情況，實現卸礦以及卸礦溜槽粘礦積礦檢測，報警,停止提升機運行，消除了礦石墜入井筒，損壞井筒內設備設施的弊端，并且可通過對提升機控制程序的完善，實現箕斗重復裝礦檢測，防止提升機超負荷運行。