選煤廠人工手選輸送機(jī)集控系統(tǒng)設(shè)計應(yīng)用

朱喜玲

(西山煤電集團(tuán) 屯蘭礦，山西 太原 030206)

0 引言

西山煤電集團(tuán)屯蘭煤礦地處山西省古交市以南6 km，井田面積73.33 km2，礦井設(shè)計生產(chǎn)能力為4.0 Mt/a，主要采用綜合機(jī)械化采掘工藝。屯蘭煤礦配套一座選煤能力為8.7 Mt/a選煤廠，廠內(nèi)設(shè)有作業(yè)車間7座，設(shè)備1 080套，其中主要生產(chǎn)設(shè)備328套，配電設(shè)備385臺，總儲煤能力45.748 6萬t，帶式輸送機(jī)運輸21條，生產(chǎn)運輸輸送帶總長6 km。選煤廠主要采用重介質(zhì)選煤法進(jìn)行選煤，礦井內(nèi)采出原煤后經(jīng)采區(qū)及盤區(qū)帶式輸送機(jī)直接運送至選煤廠，經(jīng)人工手選輸送機(jī)及過渡輸送機(jī)后直接進(jìn)入重介旋流器進(jìn)行篩選。

1 選煤廠原人工手選輸送系統(tǒng)主要存在問題

1)由于屯蘭煤礦目前主采煤層為石炭系2#煤層，煤層平均厚度為3.8 m，煤層發(fā)育不穩(wěn)定，位于煤層中部夾雜厚度為0.8 m砂巖，巖石普氏系數(shù)f>5.0，硬度大。原煤采出后混雜矸較多,大塊狀矸石在進(jìn)行人工篩選時勞動強(qiáng)度大、撿矸困難，造成大塊矸石直接進(jìn)入重介質(zhì)旋流器，導(dǎo)致選煤設(shè)備損壞。屯蘭礦選煤廠統(tǒng)計發(fā)現(xiàn)，2016年因大塊煤矸造成重介旋流器故障共7起，經(jīng)濟(jì)損失達(dá)85萬元。

2)屯蘭煤礦選煤廠人工撿矸輸送機(jī)機(jī)頭與過渡輸送機(jī)搭接高度為1.5 m，且搭接處無任何防護(hù)裝置，而輸送機(jī)運轉(zhuǎn)速度為2.4 m/s，高速煤流拋出后直接撞擊至下一水平輸送機(jī)上，導(dǎo)致過渡輸送機(jī)的輸送帶經(jīng)常出現(xiàn)跑偏、撕裂現(xiàn)象。

3)石炭系2#煤層成破碎狀態(tài)，煤塵揮發(fā)性大，選煤廠輸送機(jī)運輸原煤時在機(jī)頭卸煤點會產(chǎn)生高濃度飛揚煤塵，經(jīng)檢測粉塵濃度達(dá)870 mg/m3。初期采用的是機(jī)頭處安裝噴霧灑水裝置進(jìn)行降塵，但由于選煤廠運輸煤量大、周期長，造成噴霧灑水時間長，導(dǎo)致選煤廠內(nèi)積水多且降塵效果差。

2 人工手選輸送機(jī)集控系統(tǒng)設(shè)計

為了提高大塊煤矸石篩選率，降低選煤廠內(nèi)粉塵濃度，避免高速煤流沖擊下水平輸送帶，造成輸送帶跑偏、斷帶事故發(fā)生；屯蘭煤礦選煤廠通過技術(shù)研究，對人工手選輸送機(jī)機(jī)頭處安裝一套集控系統(tǒng)。

人工手選輸送機(jī)集控系統(tǒng)主要由大塊煤矸自動篩選裝置、粉塵濃度感應(yīng)自動噴霧灑水裝置、煤流緩沖裝置以及PLC控制柜、聯(lián)鎖開關(guān)等部分組成。

1)大塊煤矸篩選裝置。主要由激光儀、控制面板、信號電纜，重力感應(yīng)裝置、可伸縮支架等部分組成。該裝置主要安裝在距輸送機(jī)機(jī)頭20 m處，以及煤流緩沖裝置內(nèi)，如圖1所示。

1-電動機(jī);2-卸載滾筒;3-阻燃輸送帶;4-重力感應(yīng)器;5-激光儀;6-可伸縮支架;7-控制面板;8-分析儀

2)粉塵濃度感應(yīng)自動噴霧灑水裝置。主要由煙霧裝置、粉塵濃度檢測裝置、高壓水管、高壓水泵以及高壓噴頭組成。該裝置主要固定在煤流緩沖裝置封閉外殼內(nèi)，距輸送機(jī)機(jī)頭水平距離為0.5 m，垂直距離為0.3 m。如圖2所示。

3)煤流緩沖裝置。主要由全封閉外殼、受料平臺、檢修門、檢修平臺以及可旋轉(zhuǎn)垂直卸料口組成，緩沖裝置與輸送機(jī)機(jī)頭架固定。

1-激光儀;2-H架;3-煙霧裝置;4-粉塵濃度監(jiān)測裝置;5-高壓噴霧灑水裝置;6-外殼;7-1#受料平臺;8-檢修門;9-檢修平臺;10-下水平帶式輸送機(jī);11-大塊物料篩選裝置;12-激光裝置;13-2#受料平臺;14-重力感應(yīng)器圖2 人工手選輸送機(jī)煤流緩沖及自動噴霧灑水裝置剖面示意圖

4)PLC控制柜。由液晶顯示屏、信號指示燈、信號處理器以及接線口等部分組成。PLC控制柜通過信號電纜與煤矸篩選裝置、粉塵濃度檢測裝置進(jìn)行連接，具有信號處理功能；聯(lián)鎖開關(guān)通過電纜與PLC控制柜連接，接收PLC傳遞的指令后及時對輸送機(jī)電動機(jī)進(jìn)行啟停。

3 集控系統(tǒng)工作原理

3.1 大塊煤矸石自動篩選裝置工作原理

1)選煤廠人工手選輸送機(jī)開啟時大塊煤矸篩選裝置激光儀發(fā)出連續(xù)穩(wěn)定激光，并由控制面板接收，激光儀正常位于距輸送帶0.3 m處，最大調(diào)整高度為0.5 m。當(dāng)大塊煤矸石通過煤矸篩選裝置且阻擋激光儀發(fā)出激光后，控制面板及時將信號傳遞至PLC控制柜，信號經(jīng)處理后將輸送機(jī)電源“關(guān)閉”指令傳送至聯(lián)鎖開關(guān)，聯(lián)鎖開關(guān)接收指令后及時切斷輸送機(jī)電源，輸送機(jī)停止運轉(zhuǎn)。

2)輸送機(jī)停止運轉(zhuǎn)且人工及時清理大塊矸石，安裝在輸送機(jī)上輸送帶下方重力感應(yīng)器復(fù)位后及時將信號傳遞至PLC控制柜，并通過信號處理將電源“接通”指令傳送至聯(lián)鎖開關(guān)，聯(lián)鎖開關(guān)接收指令后及時接通輸送機(jī)電源，輸送機(jī)再次運轉(zhuǎn)。

3.2 粉塵濃度感應(yīng)自動噴霧灑水裝置工作原理

1)將粉塵濃度檢測裝置保護(hù)動作值K1設(shè)定為300 mg/m3，動作下限值K2設(shè)定為80 mg/m3。

2)當(dāng)輸送機(jī)在卸煤時機(jī)頭處粉塵濃度高于300 mg/m3時，粉塵濃度檢測裝置及時將收集數(shù)據(jù)傳送至PLC控制柜，并經(jīng)分析處理后將噴霧灑水裝置“開啟”指令傳遞至聯(lián)鎖開關(guān)，聯(lián)鎖開關(guān)及時接通高壓水泵電源，噴霧灑水裝置進(jìn)行灑水降塵。

3)當(dāng)輸送機(jī)在卸煤時機(jī)頭處粉塵濃度低于80 mg/m3時，粉塵濃度檢測裝置同樣將收集數(shù)據(jù)傳送至PLC控制柜，并經(jīng)分析處理后將噴霧灑水裝置“關(guān)閉”指令傳遞至聯(lián)鎖開關(guān)，聯(lián)鎖開關(guān)及時關(guān)閉高壓水泵電源，噴霧灑水裝置停止工作。

3.3 煤流緩沖裝置工作原理

1)煤流緩沖裝置內(nèi)共設(shè)有兩個緩沖平臺,且交錯布置，垂直間距為0.5 m。原煤經(jīng)輸送機(jī)拋出后煤流速度為2.4 m/s，當(dāng)煤流撞擊第一個緩沖平臺后撞擊速度降低并改變煤流向相反方向拋出;當(dāng)煤流撞擊至第二個緩沖平臺時速度再次降低并再次改變煤流方向，并沿垂直卸料口流入下水平輸送帶上，經(jīng)測定高速煤流經(jīng)兩次撞擊緩沖后速度降低至1.2 m/s。

2)速度降低后煤流在流入下水平輸送帶前，再次經(jīng)煤流緩沖裝置內(nèi)的矸石篩選裝置進(jìn)行排矸，并由操作人員經(jīng)檢修門進(jìn)入封閉倉內(nèi)及時清理大塊物料。

4 人工手選輸送機(jī)集控系統(tǒng)優(yōu)點

1)該集控系統(tǒng)操作簡單,適用領(lǐng)域廣,便于檢修維護(hù)且成本費用低。屯蘭礦選煤廠人工手選輸送機(jī)安裝的集控系統(tǒng)總計成本費用為1.25萬元。

2)該系統(tǒng)安裝的大塊煤矸石自動篩選裝置動作靈敏可靠，降低了人工撿矸勞動強(qiáng)度，避免了因人工漏撿大塊矸石，造成大塊矸石流入重介旋流器，導(dǎo)致選煤設(shè)備損壞。

3)通過粉塵濃度檢測裝置與PLC控制柜聯(lián)鎖保護(hù)作用，按粉塵濃度設(shè)定值對噴霧灑水裝置開停進(jìn)行控制，不僅降低了選煤廠內(nèi)粉塵濃度，而且避免了灑水裝置長期開啟，造成廠內(nèi)聚集大量積水。

4)煤流緩沖裝置可有效降低煤流速度，并通過旋轉(zhuǎn)人工旋轉(zhuǎn)卸料口，使物料均勻的卸載在下水平輸送帶中心位置，可有效防止下水平輸送帶因卸料受力不均，發(fā)生跑偏現(xiàn)象。

5 實際應(yīng)用效果分析

屯蘭煤礦選煤廠對人工手選輸送機(jī)安裝了該集控系統(tǒng)并通過試應(yīng)用三個月取得了良好的效果。

1) 該系統(tǒng)自動撿矸能力強(qiáng)，共計排除人工漏撿大塊矸石103 m3。

2) 降低了輸送機(jī)機(jī)頭處粉塵濃度，通過檢測發(fā)現(xiàn)機(jī)頭處平均粉塵濃度控制在120 mg/m3以下。

3) 通過煤流緩沖裝置將煤流速度降低至1.2 m/s。

該系統(tǒng)在使用期間未發(fā)生一起重介旋流器故障，以及過渡輸送機(jī)跑偏、斷帶等事故，預(yù)計全年可為煤礦節(jié)約維修費用70余萬元。

6 結(jié)論

西山煤電集團(tuán)屯蘭煤礦選煤廠通過技術(shù)研究，分析了選煤廠原人工撿矸運輸系統(tǒng)主要存在問題，設(shè)計了一套具有自動排矸、噴霧灑水以及煤流緩沖作用的集控系統(tǒng)。實際應(yīng)用效果表明，該系統(tǒng)降低了選煤廠人工撿矸勞動強(qiáng)度，減少了選煤設(shè)備故障率，有效控制了卸煤點粉塵濃度，取得了顯著成效。