王力生

(北京天地華泰礦業(yè)管理股份有限公司，北京 100013)

0 引言

煤礦帶式輸送機運輸系統(tǒng)中，煤流中若混入長材鐵器，尤其是錨桿，對帶式輸送機的傷害非常巨大。紅慶河煤礦自試生產(chǎn)以來，煤流系統(tǒng)的鐵器管理一直是一大難點，雖然大巷帶式輸送機安裝有大型除鐵器，但煤流下部壓埋的錨桿依然無法去除。2017年因錨桿等長材鐵器造成裝載2#帶式輸送機輸送帶撕裂12 m，兩部裝載帶式輸送機不同時間多次多處因長材鐵器造成帶面破損事故。僅處理一次輸送帶撕裂事故就需要硫化熱補維護時間26 h，嚴重影響主井裝載系統(tǒng)的安全生產(chǎn)，為此迫切需要解決這個難題。

1 系統(tǒng)概況及流程

1.1 主井概況

紅慶河煤礦主井設計提升能力為1 500萬t/a，井筒直徑9.5 m，裝備兩套5.0×6塔式多繩摩擦提升機，提升速度為15.18 m/s，箕斗外形尺寸3 670 mm×1 550 mm×21 000 mm，自重57 t，最大載重50.0 t，提升距離770.9 m，提升周期105.88 s，電動機額定功率9 000 kW，轉(zhuǎn)速58 r/min[1]。

主井裝載系統(tǒng)分南翼緩沖1#煤倉、北翼緩沖2#煤倉，兩個煤倉直徑10 m，高40 m，最大儲煤量2 500 t，每個煤倉下口安裝GLD/2000/7.5型甲帶給料機4臺，分別給1#、2#裝載帶式輸送機給煤，給料機入料粒度0～500 mm，出料量Q=2 000 t/h， 給料機帶寬B=1 100 mm，倉口尺寸1 550 mm×1 300 mm，裝載帶式輸送機型號DTII XK06-005-00874，長度87.474 m，輸送帶寬度1 600 mm，帶速3.15 m/s，輸送量3 200 t[2]。給料機布置方式如圖1所示。

圖1 主井裝載給料機布置方式圖

1.2 系統(tǒng)工作流程

裝載系統(tǒng)工作流程是當定量裝載設備(定量斗)需要儲煤時，控制系統(tǒng)啟動裝載帶式輸送機，裝載帶式輸送機運行速度達到額定速度80%時啟動給料機，原煤從井底煤倉通過給料機及給料機機前溜煤槽送入裝載帶式輸送機，經(jīng)裝載帶式輸送機及機頭溜煤槽將原煤裝入定量裝載設備(定量斗)。當定量斗的容煤量達到設定重量時，稱重裝置發(fā)出滿載信號，控制系統(tǒng)使給料機、帶式輸送機停機[3-4]。定量斗下設帶翻板的分流裝載溜煤槽，可根據(jù)到位箕斗的不同位置自動進行切換，使煤流通道與到位箕斗對應。當箕斗到達裝載位置時，定量斗下的液動扇形閘門打開，此時裝載在定量斗中的煤經(jīng)裝載溜煤槽裝入箕斗，直至定量斗內(nèi)煤全部裝入箕斗。裝載完畢后，定量斗扇形閘門關閉，重箕斗上提，同時裝載分流溜煤槽內(nèi)的翻板換向，發(fā)出控制信號，裝載系統(tǒng)即開始下一個作業(yè)循環(huán)。裝載控制系統(tǒng)控制設備實現(xiàn)全自動化裝載[5-7]。

2 設計方案

為了更有效、可靠地檢測到煤流系統(tǒng)中混雜的長材鐵器，經(jīng)過對裝載系統(tǒng)工作流程反復分析研究，從煤流的出口處即甲帶給煤的卸料口想辦法。根據(jù)給料機給煤的拋物線原理，利用煤流與長材鐵器的拋物線落點差別來判斷是否有長材鐵器[8]。

給料機甲帶寬度1 100 mm，給料倉截面積1 550 mm×1 300 mm，根據(jù)落煤點尺寸及煤流寬度、高度，對給料機給料口外護板截取1 200 mm×600 mm；加工改造成帶轉(zhuǎn)軸及軸承的活動翻板，翻板下部焊接延長軸，通過外側(cè)倉板開口，安裝檢測傳感器；正常狀態(tài)下，活動翻板靠重力保持垂直趨勢，在翻板與原外護板加8 mm墊塊，確保外翻板與原外護板有8 mm間隙。給料機錨桿如圖2所示。

圖2 給料機錨桿自動篩選檢測裝置原理圖

3 控制工作原理

1)由原外護板加工成活動翻板，在原外護板外150 mm處加裝新的外護板，護板與給煤倉口開1 200 mm×50 mm的開口。隨煤流下落拋物走位的長材鐵器、錨桿預留通道，當長材鐵器、錨桿頂?shù)交顒臃逑禄?，自動沿活動翻板與原護板預留間隙行走，活動翻板頂開，檢測保護傳感器動作。

2)用不同直徑的錨桿、鋼管、木板、鋼筋實測，其翻板偏轉(zhuǎn)位置見表1所示，根據(jù)測試結(jié)果，按最小偏轉(zhuǎn)尺寸15 mm作為參考，調(diào)整檢測開關動作范圍，保障活動翻板偏轉(zhuǎn)12 mm就能保障傳感器可靠動作。

表1 錨桿，鋼管、木板，鋼筋實測偏轉(zhuǎn)尺寸 mm

3)給料機錨桿自動篩選檢測傳感器I19.1，在活動翻板檢測到長材、錨桿時動作，經(jīng)過T163延時器2S防誤動作延時，觸發(fā)M202.3 觸發(fā)器來記憶保護狀態(tài)。給料機錨桿自動篩選檢測示意圖如圖3所示。

圖3 給料機錨桿自動篩選檢測示意圖

4)給料機錨自動桿篩選檢測裝置的保護分兩步：一是記憶觸發(fā)器M200.3動作后，輸出聲光蜂鳴器Q0.7來提供聲光報警，警示操作人員和巡查人員；二是斷開給料機的輸出繼電器Q4.3，來停止給料機的繼續(xù)給煤，避免給料機繼續(xù)運轉(zhuǎn)時，長材鐵器或錨桿對帶式輸送機系統(tǒng)造成傷害。當巡檢人員排除長材鐵器后，按下復位按鈕I2.6后，報警及停機保護解除，給料機才能繼續(xù)給料。給料機錨桿自動篩選設備停機控制及聲光報警如圖4、圖5所示。

圖4 給料機錨桿自動篩選設備停機控制示意圖

圖5 給料機錨桿自動篩選檢測裝置聲光報警示意圖

4 給料機錨桿自動篩選檢測裝置效果分析

1)經(jīng)過2018年投入保護以來，3個月內(nèi)檢測到2.5 m完整錨桿14根，2 m以上彎曲錨桿6根，木板、鋼管若干，經(jīng)過實際檢驗，達到預期目標。

2)經(jīng)過實際多次反復檢測試驗，用錨桿、管材、木料等長材，在長材超過1.55 m時，可確保長材通過活動翻板自動篩選檢測出來，而對煤流系統(tǒng)來說，1.55 m以下的長材鐵器對帶式輸送機系統(tǒng)的影響較小，帶式輸送機受損幾率降低。

3)當檢測到長材鐵器時，新外護板保障長材鐵器有可靠的限位，避免長材鐵器外伸過長，或突然外伸對巡查人員造成傷害，同時新加的外護板可以確保長材鐵器或錨桿能可靠的卡死，避免其脫落對帶式輸送機系統(tǒng)造成危害。

4)如有意外崩落的小煤塊或矸石，通過外護板與倉口的開口自動又回落到給料倉到裝載帶式輸送機上，保障人員安全及環(huán)境衛(wèi)生清潔。

5)活動翻板靠重力保持垂直趨勢，但保持一定傾角，確保重力持續(xù)穩(wěn)定，避免給煤、落煤振動造成翻板擺動，保障活動翻板的穩(wěn)定性。

6)甲帶式給料機在煤礦系統(tǒng)中應用十分廣泛，而煤流系統(tǒng)中對長材鐵器的篩檢困難一直是礦井安全的一大隱患，錨桿自動篩選裝置成本低，效果好，能可靠地保護裝載帶式輸送機和洗煤廠各級帶式輸送機，適應各種采用甲帶給料機的使用地點，應用前景非常廣闊。