于 曉，張軍權(quán)，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(chǎn)建設(shè)中，多采用底卸式箕斗提升礦石系統(tǒng)。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(tǒng)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(zhì)量，往往導(dǎo)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(shè)施、井底隔離裝置等設(shè)施，甚至?xí)p壞提升機主繩、穩(wěn)繩、尾繩等提升機設(shè)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(chǎn)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(guān)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(chǎn)，目前多采用人工檢查，存在工作人員責(zé)任心，及時性、實時性、導(dǎo)致檢測結(jié)果不準確問題。筆者提出自動監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)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(tǒng)恢復(fù)正常[1]，設(shè)計關(guān)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(zhuǎn)動,逐漸打開箕斗卸礦口，同時與箕斗斗門側(cè)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(jīng)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(cè)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(jīng)被第一個輪子打開，此時液動(或是風(fēng)動)缸體拉動箕斗,箕斗斗門繞鉸鏈軸向上轉(zhuǎn)動,逐漸打開箕斗卸礦口，同時與箕斗斗門側(cè)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(jīng)過溜槽卸入礦倉,卸礦完畢，液動(或是風(fēng)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(cè)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(chǎn)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(jié)在卸礦口，越積越多，影響提升機運行。

礦井提升設(shè)備的安全監(jiān)測技術(shù)雖然有了發(fā)展進步，但同提升機技術(shù)需求相比，還遠遠跟不上,當前國內(nèi)還沒有能夠?qū)崿F(xiàn)主提升設(shè)備全面監(jiān)測的監(jiān)測系統(tǒng)，提升設(shè)備的監(jiān)測系統(tǒng)缺乏系統(tǒng)性,都是針對礦井提升設(shè)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(dǎo)致礦石傾倒入井筒，造成井筒內(nèi)設(shè)備設(shè)施的損壞，因此，迫切需要解決提升系統(tǒng)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(shè)計

2.1 設(shè)計選型及原理

2.1.1 硬件設(shè)計

本著“實用、節(jié)儉”的原則，根據(jù)要達到、實現(xiàn)的目的和現(xiàn)場實際狀況，硬件根據(jù)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(fēng)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(nèi)卸出時，不致?lián)p壞檢測裝置；關(guān)閉箕斗時，檢測裝置隨著缸體向前位移，箕斗關(guān)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(guān)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(nèi)的礦石卸載完畢，隨著箕斗的下行，斗門在“S”曲軌內(nèi)被強制關(guān)閉，檢測裝置隨箕斗門不斷關(guān)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(tǒng)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(shè)計,從主提升設(shè)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(xiàn)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(tǒng)提供檢測裝置工作電源，檢測裝置具有兩對開關(guān)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(guān)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(guān)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(tǒng)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(guān)閉命令或斗門在關(guān)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(xiàn)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?qū)⑻嵘到y(tǒng)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(guān)打開，但此時箕斗拉開開關(guān)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(jié)束后，隨著箕斗斗門的回位，箕斗斗門打開開關(guān)閉合，此時檢測裝置立即恢復(fù)檢測。

3 監(jiān)測系統(tǒng)應(yīng)用效果

此裝置投入運行前，曾出現(xiàn)卸礦溜槽積礦后未及時發(fā)現(xiàn)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(chǎn)24 h，造成間接經(jīng)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(xiàn)了溜槽積礦“人防”躍變?yōu)椤凹挤馈薄?/p>

4 結(jié) 語

文中設(shè)計通過箕斗斗門打開，驅(qū)動檢測裝置拉桿動作，通過裝在拉桿頂端的檢測開關(guān)，利用拉桿的回位情況，實現(xiàn)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(nèi)設(shè)備設(shè)施的弊端，并且可通過對提升機控制程序的完善，實現(xiàn)箕斗重復(fù)裝礦檢測，防止提升機超負荷運行。