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(jī)運(yùn)輸系統(tǒng)中，煤流中若混入長材鐵器，尤其是錨桿，對(duì)帶式輸送機(jī)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(diǎn)，雖然大巷帶式輸送機(jī)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(jī)輸送帶撕裂12 m，兩部裝載帶式輸送機(jī)不同時(shí)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(bǔ)維護(hù)時(shí)間26 h，嚴(yán)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(gè)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(shè)計(jì)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(jī)，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(dòng)機(jī)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(gè)煤倉直徑10 m，高40 m，最大儲(chǔ)煤量2 500 t，每個(gè)煤倉下口安裝GLD/2000/7.5型甲帶給料機(jī)4臺(tái)，分別給1#、2#裝載帶式輸送機(jī)給煤，給料機(jī)入料粒度0～500 mm，出料量Q=2 000 t/h， 給料機(jī)帶寬B=1 100 mm，倉口尺寸1 550 mm×1 300 mm，裝載帶式輸送機(jī)型號(hào)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(jī)布置方式如圖1所示。

圖1 主井裝載給料機(jī)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(dāng)定量裝載設(shè)備(定量斗)需要儲(chǔ)煤時(shí)，控制系統(tǒng)啟動(dòng)裝載帶式輸送機(jī)，裝載帶式輸送機(jī)運(yùn)行速度達(dá)到額定速度80%時(shí)啟動(dòng)給料機(jī)，原煤從井底煤倉通過給料機(jī)及給料機(jī)機(jī)前溜煤槽送入裝載帶式輸送機(jī)，經(jīng)裝載帶式輸送機(jī)及機(jī)頭溜煤槽將原煤裝入定量裝載設(shè)備(定量斗)。當(dāng)定量斗的容煤量達(dá)到設(shè)定重量時(shí)，稱重裝置發(fā)出滿載信號(hào)，控制系統(tǒng)使給料機(jī)、帶式輸送機(jī)停機(jī)[3-4]。定量斗下設(shè)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(dòng)進(jìn)行切換，使煤流通道與到位箕斗對(duì)應(yīng)。當(dāng)箕斗到達(dá)裝載位置時(shí)，定量斗下的液動(dòng)扇形閘門打開，此時(shí)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(guān)閉，重箕斗上提，同時(shí)裝載分流溜煤槽內(nèi)的翻板換向，發(fā)出控制信號(hào)，裝載系統(tǒng)即開始下一個(gè)作業(yè)循環(huán)。裝載控制系統(tǒng)控制設(shè)備實(shí)現(xiàn)全自動(dòng)化裝載[5-7]。

2 設(shè)計(jì)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(duì)裝載系統(tǒng)工作流程反復(fù)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(jī)給煤的拋物線原理，利用煤流與長材鐵器的拋物線落點(diǎn)差別來判斷是否有長材鐵器[8]。

給料機(jī)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(diǎn)尺寸及煤流寬度、高度，對(duì)給料機(jī)給料口外護(hù)板截取1 200 mm×600 mm；加工改造成帶轉(zhuǎn)軸及軸承的活動(dòng)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(dòng)翻板靠重力保持垂直趨勢，在翻板與原外護(hù)板加8 mm墊塊，確保外翻板與原外護(hù)板有8 mm間隙。給料機(jī)錨桿如圖2所示。

圖2 給料機(jī)錨桿自動(dòng)篩選檢測裝置原理圖

3 控制工作原理

1)由原外護(hù)板加工成活動(dòng)翻板，在原外護(hù)板外150 mm處加裝新的外護(hù)板，護(hù)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(yù)留通道，當(dāng)長材鐵器、錨桿頂?shù)交顒?dòng)翻板下滑，自動(dòng)沿活動(dòng)翻板與原護(hù)板預(yù)留間隙行走，活動(dòng)翻板頂開，檢測保護(hù)傳感器動(dòng)作。

2)用不同直徑的錨桿、鋼管、木板、鋼筋實(shí)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(guān)動(dòng)作范圍，保障活動(dòng)翻板偏轉(zhuǎn)12 mm就能保障傳感器可靠動(dòng)作。

表1 錨桿，鋼管、木板，鋼筋實(shí)測偏轉(zhuǎn)尺寸 mm

3)給料機(jī)錨桿自動(dòng)篩選檢測傳感器I19.1，在活動(dòng)翻板檢測到長材、錨桿時(shí)動(dòng)作，經(jīng)過T163延時(shí)器2S防誤動(dòng)作延時(shí)，觸發(fā)M202.3 觸發(fā)器來記憶保護(hù)狀態(tài)。給料機(jī)錨桿自動(dòng)篩選檢測示意圖如圖3所示。

圖3 給料機(jī)錨桿自動(dòng)篩選檢測示意圖

4)給料機(jī)錨自動(dòng)桿篩選檢測裝置的保護(hù)分兩步：一是記憶觸發(fā)器M200.3動(dòng)作后，輸出聲光蜂鳴器Q0.7來提供聲光報(bào)警，警示操作人員和巡查人員；二是斷開給料機(jī)的輸出繼電器Q4.3，來停止給料機(jī)的繼續(xù)給煤，避免給料機(jī)繼續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，長材鐵器或錨桿對(duì)帶式輸送機(jī)系統(tǒng)造成傷害。當(dāng)巡檢人員排除長材鐵器后，按下復(fù)位按鈕I2.6后，報(bào)警及停機(jī)保護(hù)解除，給料機(jī)才能繼續(xù)給料。給料機(jī)錨桿自動(dòng)篩選設(shè)備停機(jī)控制及聲光報(bào)警如圖4、圖5所示。

圖4 給料機(jī)錨桿自動(dòng)篩選設(shè)備停機(jī)控制示意圖

圖5 給料機(jī)錨桿自動(dòng)篩選檢測裝置聲光報(bào)警示意圖

4 給料機(jī)錨桿自動(dòng)篩選檢測裝置效果分析

1)經(jīng)過2018年投入保護(hù)以來，3個(gè)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(shí)際檢驗(yàn)，達(dá)到預(yù)期目標(biāo)。

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

3)當(dāng)檢測到長材鐵器時(shí)，新外護(hù)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(duì)巡查人員造成傷害，同時(shí)新加的外護(hù)板可以確保長材鐵器或錨桿能可靠的卡死，避免其脫落對(duì)帶式輸送機(jī)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(hù)板與倉口的開口自動(dòng)又回落到給料倉到裝載帶式輸送機(jī)上，保障人員安全及環(huán)境衛(wèi)生清潔。

5)活動(dòng)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(dòng)造成翻板擺動(dòng)，保障活動(dòng)翻板的穩(wěn)定性。

6)甲帶式給料機(jī)在煤礦系統(tǒng)中應(yīng)用十分廣泛，而煤流系統(tǒng)中對(duì)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(dòng)篩選裝置成本低，效果好，能可靠地保護(hù)裝載帶式輸送機(jī)和洗煤廠各級(jí)帶式輸送機(jī)，適應(yīng)各種采用甲帶給料機(jī)的使用地點(diǎn)，應(yīng)用前景非常廣闊。