林振烈　尹超　羅澤華　金韌鋒　蔣煒

橇裝是集地面防火儲(chǔ)油罐、加油機(jī)和自動(dòng)滅火器、視頻監(jiān)控于一體，可以整體遷移的一種新型地面加油設(shè)施。通過(guò)將阻隔防爆材料填充在儲(chǔ)油罐中，當(dāng)遇到明火、靜電、撞擊、雷擊、槍擊、焊接、意外猛烈撞擊事故時(shí)都不會(huì)發(fā)生爆炸事故。

凡口鉛鋅礦位于廣東省韶關(guān)市仁化縣境內(nèi)，是亞洲最大的鉛鋅銀礦種生產(chǎn)基地之一。凡口鉛鋅礦采用井下充填采礦法，已開(kāi)采至海拔-800米，年開(kāi)采量200多萬(wàn)噸，采用大型機(jī)械化采礦作業(yè)，有井下工程車輛100多臺(tái)，年用柴油2000多噸、抗磨液壓油250多噸、其他潤(rùn)滑油數(shù)量不等?；诰?個(gè)自制儲(chǔ)油罐，無(wú)溫度報(bào)警、壓力報(bào)警、油氣報(bào)警、緊急切斷、自動(dòng)滅火等裝置，存在嚴(yán)重的安全隱患。為此，對(duì)凡口鉛鋅礦實(shí)際情況和存在的問(wèn)題，開(kāi)展井下智能供油系統(tǒng)的研究和應(yīng)用，目前已取得了明顯的效益。

實(shí)施方案

建立地面橇裝加油站。在凡口鉛鋅礦采礦井口附近地面上，設(shè)置1個(gè)50立方米的柴油橇裝加油裝置（含2臺(tái)雙油品雙槍加油機(jī)）、1個(gè)25立方米的抗磨液壓油橇裝油罐、1座22平方米的控制室，1套藍(lán)牙道閘及視頻監(jiān)控組成的無(wú)人值守自助橇裝加油站，代替凡口鉛鋅礦在礦區(qū)邊沿的油庫(kù)。

改造井下供油點(diǎn)。按《金屬非金屬礦山安全規(guī)程》要求，分別改造在井下-200米、-360米、-550米中段的三個(gè)供油點(diǎn)。將2個(gè)舊的單層鐵皮油罐更換成1套15立方米的雙層橇罐，橇罐中間隔艙，10立方米儲(chǔ)存柴油，5立方米儲(chǔ)存抗磨液壓油；將2臺(tái)舊的加油機(jī)更換成1臺(tái)智能雙油品雙槍加油機(jī)，一個(gè)加油槍通過(guò)自吸泵加柴油，一個(gè)加油槍通過(guò)齒輪泵加抗磨液壓油，前期用人臉識(shí)別自助加油，后期用機(jī)器人加油。

敷設(shè)輸油管道。打鉆孔敷設(shè)輸油管道，在符合規(guī)程要求、不影響井下開(kāi)采、地面橇裝油罐位置的情況下，打兩個(gè)鉆孔加套管，向井下供油點(diǎn)敷設(shè)2條輸油管道，一條輸送柴油，一條輸送抗磨液壓油，以此代替油罐車從斜坡向井下運(yùn)輸油品。

技術(shù)方案

井下智能供油系統(tǒng)，包括地面橇裝加油裝置、井下輸油工藝管道、井下儲(chǔ)油加注裝置、PLC集成控制系統(tǒng)、加油信息管理系統(tǒng)五大部分。

地面橇裝加油裝置。地面橇裝加油裝置為阻隔防爆橇裝加油裝置，主要用途為地面儲(chǔ)油、加油裝置，可取代原地面油庫(kù)。該設(shè)備具有防火防爆、安全環(huán)保、占地面積小、便于遷移等特點(diǎn)，可廣泛應(yīng)用于物流企業(yè)、產(chǎn)業(yè)園區(qū)、運(yùn)輸企業(yè)、大型工礦企業(yè)等單位內(nèi)部自用油。

井下輸油工藝管道。井下輸油工藝管道是本系統(tǒng)設(shè)計(jì)實(shí)施的技術(shù)難點(diǎn)，內(nèi)容包括六個(gè)環(huán)節(jié)。

一是輸油流程設(shè)計(jì)說(shuō)明。輸油流程設(shè)計(jì)包括進(jìn)站卸油、桶裝液壓油卸車、防溢流、井下輸油、氮?dú)饩彌_、自動(dòng)控制。

二是輸油管道敷設(shè)線路設(shè)計(jì)。要從地表（海拔+126米）至-550米中段，通過(guò)打鉆孔布設(shè)輸油管，貫穿深度大，地質(zhì)情況復(fù)雜，中間有溶洞、采場(chǎng)、巷道、倉(cāng)庫(kù)、機(jī)房等。針對(duì)凡口鉛鋅礦井下實(shí)際情況，輸油管布設(shè)相應(yīng)線路設(shè)計(jì)。

三是使用井下陀螺儀貫通測(cè)量上下輸油管鉆孔方位。陀螺儀，是一種用來(lái)感測(cè)與維持方向的裝置。在貫通測(cè)量中，導(dǎo)線是巷道中控制測(cè)量的基本方式。巷道中的導(dǎo)線隨巷道的掘進(jìn)而布設(shè)，在貫通前無(wú)法閉合。隨著巷道的延伸，導(dǎo)線的長(zhǎng)度、測(cè)站數(shù)也隨之增加。導(dǎo)線測(cè)角誤差，將隨導(dǎo)線的延長(zhǎng)而不斷累積。限制巷道內(nèi)導(dǎo)線方位誤差，是提高貫通橫向精度的主要方式。陀螺定向的基本特點(diǎn)是獨(dú)立定向。定向位置可選取在任何需要的位置，定向不受導(dǎo)線測(cè)量的影響。巷道內(nèi)的導(dǎo)線在加測(cè)陀螺定向邊后，限制了導(dǎo)線方位誤差的累積，從而提高了貫通導(dǎo)線的方位精度，使貫通橫向誤差減少、橫向精度產(chǎn)生增益。在貫通測(cè)量上下輸油管鉆孔方位時(shí)，對(duì)地面及井下采用相同的坐標(biāo)系及高程基準(zhǔn)，井下測(cè)量輸油管鉆孔控制點(diǎn)經(jīng)過(guò)陀螺定向改正及平差，保證了上下輸油管鉆孔的精準(zhǔn)貫通。

四是使用全站儀定向測(cè)量輸油管鉆孔。全站儀，是集水平角、垂直角、距離（斜距、平距）、高差測(cè)量功能于一體的測(cè)繪儀器系統(tǒng)，將人工光學(xué)測(cè)微讀數(shù)代之以自動(dòng)記錄和顯示讀數(shù)，使測(cè)角操作簡(jiǎn)單化，且可避免讀數(shù)誤差的產(chǎn)生。因其一次安置儀器就可完成該測(cè)站上全部測(cè)量工作，所以稱之為全站儀。凡口鉛鋅礦使用徠卡TZ08全站儀，通過(guò)全站儀測(cè)量鉆孔定向鉆桿上下兩端的空間位置，計(jì)算開(kāi)孔方位及傾角。采用高精度全站儀對(duì)地表輸油管鉆孔開(kāi)孔方位及傾角進(jìn)行復(fù)核及調(diào)整，在操作時(shí)增加鉆孔測(cè)斜頻次，及時(shí)糾偏。鉆孔每施工35米左右即停鉆測(cè)斜。測(cè)斜時(shí)先沖洗孔壁，以2米為間距進(jìn)行測(cè)量，及時(shí)糾偏，保證測(cè)斜精度。通過(guò)使用全站儀定向測(cè)量輸油管鉆孔，地表至-40米中段一個(gè)鉆孔順利貫穿下部硐室，X軸方向偏差僅0.66米，Y軸方向偏差也在允許范圍；-120米中段至-200米中段兩個(gè)鉆孔準(zhǔn)確貫穿油庫(kù)硐室，偏斜率小于限差允許值；-200米中段至-320米中段一個(gè)鉆孔準(zhǔn)確貫穿下部硐室，偏斜率小于限差允許值。

五是應(yīng)用定向鉆探施工技術(shù)。輸油管鉆孔的是井下輸油工藝管線最關(guān)鍵的環(huán)節(jié)，是敷設(shè)輸油管路安裝的前提條件。根據(jù)凡口鉛鋅礦井下地質(zhì)構(gòu)造的復(fù)雜性，選用XY-2B、XY-4型機(jī)械傳動(dòng)、立軸式回轉(zhuǎn)巖芯鉆機(jī)各一臺(tái)，應(yīng)用定向鉆探施工技術(shù)實(shí)施輸油管道鉆孔。

六是輸油管道從地面到井下高落差輸油技術(shù)設(shè)計(jì)方案。從地面到井下-550米的相對(duì)高度有676米，往井下輸送油品時(shí)落差高、流速快、湍流急、壓力大。針對(duì)這種特殊情況，我們做出如下技術(shù)設(shè)計(jì)方案：采用“串聯(lián)式”連通地面和井下各中段油罐；氮?dú)饩彌_系統(tǒng)。首次輸油時(shí)輸油管道為空管，輸油管內(nèi)油品流速高、沖擊力大、湍流急，我們通過(guò)氮?dú)饩彌_系統(tǒng)解決問(wèn)題，使用限流孔板控制油品流速。當(dāng)輸油管道內(nèi)已充滿油品時(shí)，流量大、流速快，可使用限流孔板限制油品流速。

井下儲(chǔ)油加注裝置。凡口鉛鋅礦井下儲(chǔ)油加注裝置，由3臺(tái)15立方米雙艙雙油品橇罐，3臺(tái)雙油雙槍加油機(jī)，4臺(tái)西門子控制器、8臺(tái)液位儀、6臺(tái)潛油泵、8根探針、4套視頻監(jiān)控，還有溫度感應(yīng)器、壓力感應(yīng)器、測(cè)漏儀、溢流閥等組成。

PLC集成控制系統(tǒng)。PLC集成控制系統(tǒng)是將液位控制系統(tǒng)、液位異常報(bào)警系統(tǒng)、測(cè)漏報(bào)警系統(tǒng)、壓力報(bào)警系統(tǒng)、油氣監(jiān)測(cè)報(bào)警系統(tǒng)、溢流報(bào)警系統(tǒng)等集成聯(lián)動(dòng)、智能控制，實(shí)現(xiàn)無(wú)人值守自助加油或機(jī)器人加油。PLC集成控制系統(tǒng)配置常用以下兩種方式：?jiǎn)喂奘胶投喙奘?。單罐式，指一個(gè)橇裝油罐帶一臺(tái)或多臺(tái)加油機(jī)。這種控制系統(tǒng)比較簡(jiǎn)單。目前，我國(guó)出產(chǎn)大多橇裝加油裝置都用這種配置。多罐式，指有多個(gè)橇裝油罐，并帶多臺(tái)加油機(jī)。

加油站信息管理系統(tǒng)。加油信息管理系統(tǒng)，包括橇站管理、用油管理、油品管理、運(yùn)營(yíng)管理四個(gè)子系統(tǒng)。其中，橇站管理。具有最高權(quán)限，其功能模塊包含客戶管理、設(shè)備管理、價(jià)格管理、罐存管理、設(shè)備運(yùn)營(yíng)檢測(cè)、配送計(jì)劃、合作客戶管理、卡業(yè)務(wù)管理、卡業(yè)務(wù)流水查詢、加注業(yè)務(wù)流水查詢、數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)、系統(tǒng)管理；用油管理。凡口鉛鋅礦作為油品使用單位，能查看罐存數(shù)據(jù)、設(shè)備運(yùn)營(yíng)狀態(tài)，以及屬于凡口的所有車輛的業(yè)務(wù)流水和數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)，其功能模包含罐存管理、設(shè)備運(yùn)營(yíng)狀態(tài)、業(yè)務(wù)流水查詢、數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)；油品管理。中國(guó)石油廣東韶關(guān)銷售分公司是油品供應(yīng)管理單位，可查看、下載進(jìn)銷存數(shù)據(jù)，生成打印中油需用的統(tǒng)計(jì)報(bào)表，接收最低油位報(bào)警，負(fù)責(zé)油品配送，可以看數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)，按照合同的結(jié)算價(jià)進(jìn)行結(jié)算統(tǒng)計(jì)，其功能模塊包含罐存管理、設(shè)備運(yùn)營(yíng)狀態(tài)、智能配送分析、數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)；運(yùn)營(yíng)管理。運(yùn)營(yíng)方能查看罐存數(shù)據(jù)、設(shè)備運(yùn)營(yíng)狀態(tài)、對(duì)合作客戶的零售價(jià)格進(jìn)行管理、管理合作客戶、對(duì)合作客戶進(jìn)行發(fā)卡、查詢合作客戶業(yè)務(wù)流水和數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)。其功能包含罐存管理、設(shè)備運(yùn)營(yíng)狀態(tài)、合作客戶價(jià)格管理、合作客戶管理、加注業(yè)務(wù)管理、業(yè)務(wù)流水查詢、合作客戶數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)。

系統(tǒng)創(chuàng)新點(diǎn)

提高用油安全。通過(guò)取消油庫(kù)、取消用油罐車和運(yùn)輸車運(yùn)送油品，杜絕油品庫(kù)存、運(yùn)輸安全風(fēng)險(xiǎn)和隱患。通過(guò)按規(guī)程要求對(duì)井下供油點(diǎn)進(jìn)行整改，杜絕了井下供油點(diǎn)的安全、環(huán)保隱患。按照新規(guī)程設(shè)置了集油坑、雙層管線、雙層罐、實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)報(bào)警等設(shè)施設(shè)備，極大地降低了漏油等問(wèn)題的產(chǎn)生，增加了安全性、環(huán)保性。

減少供油環(huán)節(jié)，提高工作效率。簡(jiǎn)化了油品供應(yīng)模式，提高了井下工程車輛用油的便利性、經(jīng)濟(jì)性和工作效率。該系統(tǒng)通過(guò)PLC控制方案，井上橇裝及地下油罐之間輸送油品采取在線全自動(dòng)控制，根據(jù)初始設(shè)定閾值，自動(dòng)調(diào)控庫(kù)存，自動(dòng)發(fā)出進(jìn)油需求。井下工人加油時(shí)，通過(guò)刷臉識(shí)別，進(jìn)行自助加油，提高工作效率。

采取多種減壓方式，解決高落差壓力問(wèn)題，保障安全。方式一，采用“串聯(lián)式”連通地面和井下各中段油罐，在三個(gè)不同高度終端將壓力回零。方式二，設(shè)置氮?dú)饩彌_系統(tǒng)。通過(guò)氮?dú)饩彌_系統(tǒng)解決首次輸油時(shí)輸油管道為空管，輸油管內(nèi)油品流速高、沖擊力大、湍流急的問(wèn)題。同時(shí)向輸油管充入氮?dú)飧艚^空氣，不致產(chǎn)生可燃性氣體，在起緩沖作用的同時(shí)確保安全。方式三，使用限流孔板控制油品流速。當(dāng)輸油管道內(nèi)已充滿油品時(shí)，流量大、流速快，使用限流孔板限制油品流速。

實(shí)施效益分析

2022年12月下旬，凡口鉛鋅礦井下智能供油系統(tǒng)經(jīng)過(guò)近兩年的實(shí)施，接受了當(dāng)?shù)貞?yīng)急部門及礦安、?；瘜＜倚〗M的聯(lián)合驗(yàn)收。其相關(guān)安全、環(huán)保設(shè)施按照設(shè)計(jì)要求完成建設(shè)，達(dá)到了相關(guān)安全規(guī)范，滿足了項(xiàng)目要求，并開(kāi)始投入了使用。通過(guò)實(shí)施該項(xiàng)目，除了滿足凡口鉛鋅礦井下用油安全管理需求外，而且體現(xiàn)出了項(xiàng)目的經(jīng)濟(jì)性。

項(xiàng)目建設(shè)方案中，采取轉(zhuǎn)孔向井下鋪設(shè)輸油管道。該方案較沿斜坡道向井下各供油點(diǎn)敷設(shè)輸油管道的方案，節(jié)省了3倍鋪設(shè)管道的需求。同時(shí)，部分區(qū)段采取技術(shù)難度更高的打斜孔方式，縮短打孔距離，優(yōu)化各層打孔位置，最終實(shí)際鉆孔長(zhǎng)度較建設(shè)初期預(yù)計(jì)施工量節(jié)約了56%。

減少庫(kù)存積壓。由于取消了油庫(kù)，又采用用多少結(jié)算多少的方式，可減少油品庫(kù)存積壓資金200多萬(wàn)元。

降低了企業(yè)成本。凡口鉛鋅礦井下智能供油系統(tǒng)實(shí)施后，減少了地面油庫(kù)安全保衛(wèi)人員6人、保管員2人、油罐車司機(jī)2人，減少了井下三個(gè)供油點(diǎn)的管理人員、值班人員、加油工18人（3班，每供油點(diǎn)每班2人），合計(jì)減少28人，每年減少人工費(fèi)用300多萬(wàn)元，還可減少2臺(tái)油品運(yùn)輸車的購(gòu)置養(yǎng)護(hù)費(fèi)用50萬(wàn)元。

減少供油環(huán)節(jié)，提高工作效率。簡(jiǎn)化了油品供應(yīng)模式，提高了井下工程車輛用油的便利性、經(jīng)濟(jì)性和工作效率。

開(kāi)拓油品市場(chǎng)。通過(guò)實(shí)施本系統(tǒng)，中國(guó)石油廣東韶關(guān)銷售公司做到了“客戶至上，服務(wù)到家”，和客戶建立了長(zhǎng)期穩(wěn)定的良好合作關(guān)系，增加了銷售量和市場(chǎng)份額。同時(shí)，創(chuàng)造出了新的商業(yè)合作模式，為油品市場(chǎng)發(fā)展開(kāi)拓了一條新路。

通過(guò)實(shí)施本系統(tǒng)，使用地面橇裝加油裝置代替油庫(kù)、使用輸油工藝管道代替汽車運(yùn)送油品，取消了地面油庫(kù)和井下供油點(diǎn)的相關(guān)管理和操作人員；取消了油品二次中轉(zhuǎn)運(yùn)輸車輛和司機(jī)；大大降低了生產(chǎn)用油的綜合成本，取得了明顯經(jīng)濟(jì)效益。同時(shí)，井下工程車輛達(dá)到了安全用油、環(huán)保用油的管理要求，實(shí)現(xiàn)了井下用油管理的智能化、科學(xué)化、標(biāo)準(zhǔn)化，并為凡口鉛鋅礦建設(shè)智能化礦山的“無(wú)人開(kāi)采”起到了促進(jìn)作用。

通過(guò)以凡口鉛鋅礦井下智能供油系統(tǒng)技術(shù)的應(yīng)用探索，證明在我國(guó)金屬非金屬礦山企業(yè)推廣應(yīng)用智能供油系統(tǒng)是可行的。同時(shí)，該系統(tǒng)技術(shù)對(duì)其他金屬非金屬礦山企業(yè)解決安全、環(huán)保、高效、低成本用油的需求有借鑒意義。

本文作者單位為凡口鉛鋅礦、中國(guó)石油廣東韶關(guān)銷售分公司

責(zé)任編輯：周志霞