徐龍

【摘 要】我國(guó)煤礦資源豐富，近幾年在經(jīng)濟(jì)發(fā)展帶動(dòng)下，煤礦開采也得到了迅速發(fā)展。但是我國(guó)煤炭開采技術(shù)相對(duì)發(fā)達(dá)國(guó)家有一定的差距，必須在發(fā)展中不斷運(yùn)用高水平的開采技術(shù)與設(shè)備，促進(jìn)煤炭開采的現(xiàn)代化技術(shù)的發(fā)展，將我國(guó)的煤炭開采技術(shù)向自動(dòng)化方向推進(jìn)，提高煤炭開采的質(zhì)量與效率。本文主要從煤炭開采的自動(dòng)化方面來(lái)探討高水填充系統(tǒng)的優(yōu)化與改造，分析其優(yōu)化與改造措施。

【關(guān)鍵詞】煤礦；高水填充系統(tǒng)；自動(dòng)化；優(yōu)化改造

隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，煤炭行業(yè)自動(dòng)化發(fā)展水平不斷提高，自動(dòng)化儀器在煤炭開采中利用越來(lái)越廣泛，煤礦企業(yè)自動(dòng)化正在向智能化、信息化、綜合化方向發(fā)展。把這種自動(dòng)化技術(shù)運(yùn)用到煤礦高水填充系統(tǒng)中，對(duì)延長(zhǎng)煤炭開采年限有著重要作用，不僅能大大提高煤礦開采的效率，而且能最大限度的節(jié)約能源和人力成本，提高煤炭開采的質(zhì)量，提高煤礦企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。

1.高水填充系統(tǒng)工程概括

1.1工藝概括

某煤礦高水填充系統(tǒng)位于東北地區(qū)，礦井下的涌油由井下各個(gè)巖層滲水組成，礦井正常滲水量我70-80立方米每小時(shí)。中央泵房設(shè)置5臺(tái)水泵。系統(tǒng)主要有漿灌、輔料灌和粉煤灰?guī)旖M成，系統(tǒng)工作流程是首相將粉煤灰與水在灌漿內(nèi)混合、攪拌，再加入混合輔料充分?jǐn)嚢?，最后送至管道輸送到井下使用?/p>

1.2系統(tǒng)改造

對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行自動(dòng)化改造的目的是通過(guò)自動(dòng)化提高高水填充工作效率與質(zhì)量，實(shí)現(xiàn)其每個(gè)環(huán)節(jié)的自動(dòng)化控制，把人工從機(jī)械勞動(dòng)中解放出來(lái)。此系統(tǒng)改造的主要內(nèi)容包括：

（1）首先建立一座PLC主站作為系統(tǒng)的主控室，實(shí)施整個(gè)系統(tǒng)得到調(diào)節(jié)與控制，再在井下建立4個(gè)主控室PLC小分站，用于控制井下設(shè)備，向主控室傳達(dá)數(shù)據(jù)信息。

（2）能夠較好的實(shí)現(xiàn)充水管的自動(dòng)化控制。

（3）能夠利用計(jì)量稱、流量計(jì)完成原料的自動(dòng)配比。按照一定的水灰比，實(shí)現(xiàn)粉煤灰的自動(dòng)添加。而且能夠?qū)崿F(xiàn)原料的自動(dòng)加入、配比、攪拌和停止。

（4）實(shí)現(xiàn)漿缸進(jìn)料與出料的自動(dòng)化切換。

（5）依據(jù)成漿缸的液位和配比量，在輔料罐及其他應(yīng)用的基礎(chǔ)下，實(shí)現(xiàn)成漿罐中初漿和其它輔料的自動(dòng)加入、攪拌和停工等處理技術(shù)。

（6）某個(gè)工序填充完成后，能夠?qū)崿F(xiàn)自動(dòng)沖洗功能處理。

（7）能夠自動(dòng)控制閥門和預(yù)警。

（8）能夠完成整個(gè)系統(tǒng)數(shù)據(jù)的傳輸工作。

2.系統(tǒng)自動(dòng)化控制實(shí)現(xiàn)

2.1充水試管的優(yōu)化控制

高水填充系統(tǒng)自動(dòng)化系統(tǒng)啟動(dòng)之前首先要保障沖水試管系統(tǒng)具備一定的運(yùn)行條件，井下回水閥在開位的情況下才能啟動(dòng)充水試管。充水試管啟動(dòng)后要根據(jù)高壓閥門開度返回信號(hào)，將閥門自動(dòng)調(diào)節(jié)到關(guān)閉的位置；然后通過(guò)其他高壓閥門在夠工作過(guò)程中收到的返回信號(hào)實(shí)現(xiàn)高壓閥的自動(dòng)開關(guān)和調(diào)節(jié)。依據(jù)原先設(shè)定的充水流量判斷沖水試管內(nèi)部充水量，如果沖水量與充水條件在一個(gè)水平線上，這是高壓閥門會(huì)自動(dòng)關(guān)閉，將充水試管充滿水后能夠自動(dòng)實(shí)現(xiàn)停水。整個(gè)充水過(guò)程各壓力表顯示值應(yīng)該符合靜壓值，如果不符合要有時(shí)限自動(dòng)報(bào)警處理。

2.2制漿系統(tǒng)優(yōu)化

在本次改造工程中為了提高煤炭開采的質(zhì)量，減少人工誤差的出現(xiàn)，必須對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行自動(dòng)化優(yōu)化改造，尤其是制漿設(shè)備的改造與優(yōu)化。使制漿設(shè)備能夠?qū)崿F(xiàn)主料與外加劑的自動(dòng)化取料、稱量，而且能夠?qū)崿F(xiàn)漿液的自動(dòng)配制、攪拌、放漿。自動(dòng)控制系統(tǒng)能夠?qū)@個(gè)設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行實(shí)時(shí)控制和監(jiān)測(cè)。改造后的系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)粉煤灰的自動(dòng)供應(yīng)，對(duì)料位報(bào)警、自動(dòng)除塵等；在系統(tǒng)運(yùn)行過(guò)程中能夠?qū)崿F(xiàn)初漿自動(dòng)調(diào)節(jié)、攪拌、配比和信號(hào)輸送等。

2.3成漿罐配比控制

高水填充系統(tǒng)中核心控制內(nèi)容就是成漿罐配比，在系統(tǒng)運(yùn)行伊始，打開制漿罐的制動(dòng)閥門，將制好的初漿注入成漿罐內(nèi)進(jìn)行攪拌，把15立方米的初漿按照一定的配合比加入輔料，通過(guò)給料機(jī)進(jìn)行給料處理，在給料過(guò)程中藥控制好給料機(jī)的轉(zhuǎn)速，以便實(shí)現(xiàn)成漿罐的自動(dòng)配比工作，最后一道工序是放漿充填。放漿充填工作要要注意流量計(jì)、給料機(jī)、時(shí)間等因素的控制。另外把握好成漿罐液位，如果液位較低，在控制值以下應(yīng)該及時(shí)調(diào)節(jié)電動(dòng)閥門，加大注料量。而當(dāng)液位高于預(yù)設(shè)液位的控制值時(shí)，應(yīng)該減少注入量，直到液位自動(dòng)調(diào)節(jié)至設(shè)定的充填量。

2.4沖洗管道優(yōu)化

通過(guò)改造后，系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)高壓風(fēng)管路風(fēng)洗，首先沖洗管道殘留漿液，然后再水洗管道，這樣能夠大大降低沖洗水量，節(jié)約水資源。同時(shí)為了表面清洗水對(duì)工作面的影響，可以采用逆向沖洗法沖洗管道各個(gè)部位位置，然后直接污水排出水倉(cāng)。打開自動(dòng)沖洗系統(tǒng)，將清水加入漿罐內(nèi)，打開高壓閥門開關(guān)，放水1分鐘，進(jìn)行自動(dòng)沖洗，然后再關(guān)閉高壓閥門。

3.系統(tǒng)改造注意事項(xiàng)

此工程經(jīng)過(guò)自動(dòng)化改造與優(yōu)化后，基本達(dá)到優(yōu)化目標(biāo)，實(shí)現(xiàn)煤礦開采的整個(gè)系統(tǒng)的自動(dòng)化，加大提高了填充效率，解放人力勞動(dòng)，提高煤礦開采的技術(shù)發(fā)展。但是在自動(dòng)化改造中有一些問(wèn)題比較困難，在優(yōu)化過(guò)程膿腫要特別注意，以便整體提高系統(tǒng)效能。

3.1液位測(cè)量

在液位測(cè)量過(guò)程中，由于測(cè)量物體處于不斷的攪動(dòng)中，而且在加料過(guò)程中有較高濃度的飛塵干擾，所以液位測(cè)量容易出現(xiàn)誤差過(guò)大的現(xiàn)象。在測(cè)量中一般為了減少成本，提高工藝效益，采用浮子罐技術(shù)進(jìn)行液位測(cè)量。

3.2流量測(cè)量

如果漿液的濃度過(guò)濃，普通的流量計(jì)無(wú)法準(zhǔn)確的測(cè)出其流量值，必須選用其他形式的流量計(jì)進(jìn)行測(cè)量。但是在實(shí)際工作中，液體的井下填充是通過(guò)重力作用實(shí)現(xiàn)的，可能會(huì)出現(xiàn)漿液無(wú)法正常填充管道的情況，這是容易致使流量計(jì)出現(xiàn)誤差。經(jīng)過(guò)進(jìn)一步的分析、測(cè)試，把圓形鋼片加入到流量計(jì)后面，能夠?qū)崿F(xiàn)節(jié)流作用，使流量計(jì)在測(cè)量過(guò)程中處于一種穩(wěn)定狀態(tài)，從而減小測(cè)量誤差，提高測(cè)量精確度，這也不失為一種較好的方法。

3.3壓力的測(cè)量

在煤礦開采中井下壓力表一般采用數(shù)字壓力表，而高雅填充系統(tǒng)中往往因?yàn)闈{液濃度較濃而且有黏度，不能直接接觸壓力表，經(jīng)過(guò)改造，選擇一款專利認(rèn)定的傳動(dòng)裝置壓力表，該壓力表能夠通過(guò)活塞轉(zhuǎn)動(dòng)擠壓水來(lái)測(cè)量井下水壓力，這種測(cè)量方式測(cè)量誤差比較小。此外該裝置還設(shè)有加水口，加水口的主要作用是補(bǔ)充活塞與壓力表之間的水，這樣做不僅能減小誤差，而且能提高測(cè)量效率。

3.4漿液輸送速度的控制

漿液在混合、凝結(jié)的過(guò)程中，高水材料與水沒有發(fā)生水化反應(yīng)，處以一種固液混合狀態(tài)。在實(shí)際應(yīng)用中，一定要根據(jù)漿液濃度、管路管徑長(zhǎng)度以及實(shí)際工程情況確定漿液輸送速度。同時(shí)要注意管路內(nèi)漿液的流速和柱塞泵的壓力。固液狀態(tài)下的漿液與單純漿液的流動(dòng)阻力存在很大的不同，如果漿液濃度和管徑長(zhǎng)度不變，流速較小時(shí)，漿液的固體顆粒容易沉積下來(lái)，而當(dāng)流速較大時(shí)，漿液中的固體顆粒會(huì)處理懸浮狀態(tài)，這時(shí)消耗的能量是最小的，所以一般把這種狀態(tài)下漿液速度確定為漿液管路輸送的臨界流速。

4.結(jié)語(yǔ)

煤礦高水填充系統(tǒng)的自動(dòng)化優(yōu)化改造是國(guó)家煤炭趕超世界發(fā)達(dá)國(guó)家的重要途徑，煤礦技術(shù)的自動(dòng)化發(fā)展是未來(lái)煤礦開采的主要方向。高水充填系統(tǒng)自動(dòng)化改造中一定要注意各個(gè)環(huán)節(jié)（下轉(zhuǎn)第153頁(yè)）（上接第33頁(yè)）的自動(dòng)化銜接速度，確保系統(tǒng)優(yōu)化之后能夠完全實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化，比如粉煤灰、漿罐等的自動(dòng)化分配、配比、調(diào)料、沖洗等，最大限度的提高煤礦開采的效率，節(jié)省人力資本提高經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益，積極推動(dòng)煤礦開采的現(xiàn)代化發(fā)展速度。 [科]

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