蓋州礦井筒倉汽車裝車設備的選擇

孫 輝

（煤炭工業太原設計研究院，山西 太原 030001）

引言

蓋州礦井位于山西省高平市米山鎮，隸屬于山西煤炭運銷集團股份有限公司，設計生產能力0.9Mt／a。礦井可采煤層為9號、15號煤，均為無煙煤。本礦井的煤炭主要以電力、化工和民用為主，煤炭主要銷往周邊的電廠，也可根據其他行業的發展，確定煤炭市場目標。井田位于高平市東南約7.0km 處，西距長（治）—晉（城）高速公路6.0km，距太（原）—焦（作）鐵路米山集運站3.0km，米山—北詩的鄉級公路從井田北部通過，村與村之間有簡易公路相連，交通較為便利。根據建設單位規劃，礦井生產煤炭通過公路外運，然后銷往全國各地。

1 礦井地面生產系統簡述

依據煤質情況、產品用途及礦方要求，對原煤進行四級篩分，其篩分粒度為0～13mm、13mm～25 mm、25 mm～100 mm、＋100 mm 四 級，對＋100mm 粒級采用手揀矸石降低灰分，提高產品質量［1］。

由主斜井帶式輸送機提至主井井口房的原煤經轉載帶式輸送機進入1號篩分間，由設在1號篩分間的YAH1536 型圓振動篩篩分為－100 mm、＋100mm 兩級粒度級別，＋100mm 級塊煤進行手揀矸石，手揀矸帶式輸送機帶寬B＝1 200mm，然后再通過可移動帶式輸送機運至塊煤堆放場，人工揀出的矸石通過帶式輸送機運至矸石倉；－100mm級混煤通過帶式輸送機進入2號篩分間，由設在2號篩分間的BSH4082 型博后篩篩分為0～13mm、13mm～25mm、25mm～100mm 三級粒度級別。三種產品分別經帶式輸送機進入各自裝車筒倉。裝車筒倉設4個，直徑15m，高度約45m，容量3 000t／個。地面設有SCS－100型汽車衡1臺，產品煤外運銷售計量均通過汽車衡計量［2－3］。

2 裝車設備

筒倉下常用的裝車設備有電液動平板閘門、電液動扇形閘門、電液動腭式閘門、防竄倉電動閘門、各式給料機和定量裝車系統等。

2.1 閘門

1）電液動平板閘門。該閘門主要由框架、閘板、電液裝置等零件組成。工作時，活塞桿受液壓力作用帶動閘板作水平方向的往復運動，達到閘門的啟閉目的。

2）電液動扇形閘門。該閘門由本體、扇形閘板、軸、密封件、電液推桿等部件構成。電液推桿驅動齒輪帶動扇形閘板沿軸心旋轉，使扇形閘板向一邊開啟，物料隨即下落，待汽車滿載后，再由電液推桿驅動使扇形閘板復位，關閉截斷下落的物料。

3）電液動腭式閘門。電液動腭式閘門由本體、扇形閘板、軸、齒輪、密封件、執行機構等部件構成。電液推桿驅動齒輪帶動扇形閘板沿軸心旋轉，使兩個扇形閘板向兩邊開啟，物料隨即下落，待汽車滿載后，再由電液推桿驅動使扇形閘板復位，關閉截斷下落的物料。

以上幾種電液動閘門隨著技術的進步，均可采用帶有超載保護裝置的電動推桿，可避免燒壞電機，可以遠距離操縱或程序控制，往復行程可以精確調節位置自鎖。

2.2 防竄倉裝車閘門

過去使用的簸箕式電動裝車閘門由于構造簡單、動作靈活、裝車速度快，被廣泛應用于散狀物料倉口汽車裝車。長久以來由于其經常發生斷繩、突然斷電導致“竄倉”，造成物料傷人、埋車等嚴重事故。針對該問題，經過技術革新，推出了新型防竄倉電動裝車閘門。

該設備由溜槽、閘門、驅動裝置、重錘、鏈錘、擋座、限位開關裝置、控制箱等組成。

該閘門的工作原理為：不裝車時，電機斷電，制動器松閘，閘門在后部配重的作用下處于關閉狀態。裝車時，電機通電，帶動減速器、繩輪轉動，利用鋼絲繩提起閘門后部（含配重塊），閘門打開裝車。裝車時電機斷電，制動器帶電抱閘。車裝滿后，電機帶電反向旋轉，制動器斷電松閘，直至閘門關閉。制動器為常開型，在閘門完全關閉和打開狀態均設有機械限位裝置，并設有磁感應開關。

2.3 給料機

給料機在地面筒倉裝車應用方面，過去常用的往復式給料機和振動給料機近些年已逐步被甲帶給料機所替代。這里僅介紹目前較為先進的甲帶給料機。

甲帶給料機主要由驅動裝置（防爆電機）、驅動滾筒、改向滾筒、機架、二維柔性甲帶、強力整芯環形膠帶、調節閥門、導料槽以及電氣控制系統等組成。

甲帶給料機優點是給料量大（給料量4 400t／h），且調整方便（手動或電氣無級調速）；運行平穩，噪音??；運行功率?。? 400t／h－11kW）。缺點是甲片或膠帶易跑偏、甲片易分散而且損壞后更換難度大影響生產嚴重。

2.4 定量裝車系統

1）計量式給料機汽車裝車系統。該系統由以下設備組成：計量式給料機（含稱重儀表、速度傳感器及稱重傳感器）、變頻器、上位工控機（含）管理軟件、PLC、信息采集系統及輔助語音提示、信號指示燈、打印機等設備?？梢詫崿F手動和自動裝車控制及裝車過程實時監測，具有數據打印、存儲和遠程數據共享等功能。其輸送能力60～5 000t／h，計量精度可達到（不大于）0.25%。

2）定值皮帶秤快速裝車系統。該系統主要由料倉法蘭連接器（含振動電機）、電液平板閘門、導料溜槽、定值皮帶秤、機頭溜槽、定值計量控制系統、視頻監視控制系統等組成。適用于對散狀物料進行連續輸送、計量。具有結構精巧、安裝簡便、性能可靠等特點?？筛鶕F場工藝要求，實現開環或閉環的定量控制。其裝車能力：0～500t／h（單臺）；系統精度優于0.5級。

3）料斗秤快速裝車系統。該系統包括稱重系統、裝車漏斗及閘門裝置、液壓系統、控制系統、檢修設備及其他輔助設施等。計量斗與筒倉倉口通過撓性連接，在筒倉倉口設置平板閘門控制下料。計量斗由4個稱重傳感器支撐，并設有校正碼裝置，方便對計量斗進行定期準確計量校驗。計量斗下料口通過裝車漏斗對汽車進行定量快速裝車，并在裝車的同時完成對車廂的平煤工作。

該系統是一種對散裝煤炭進行自動稱量的電子秤，它將待稱量的一批散煤自動分成若干份，依次稱量每份質量，累加所有稱量結果，并將被稱的煤炭依次卸出。其單車裝車計量精度±0.1%，連續稱重效率2 500～5 400t／h。

3 裝車設備選擇

長久以來，各礦井在礦區生產區門口安裝汽車衡，空車進礦先計量車重，然后到筒倉處進行裝車，隨后重車計量毛重，打印票據出廠。因條件限制和利益驅動，運煤車輛普遍存在超載現象，造成嚴重的安全隱患、公路損壞和環境污染。近年來政府開始重拳治理運煤車輛超載，出臺了一系列嚴格的法律、法規，車輛超載強制卸貨并處以罰款，根據規定還要對涉事礦井進行重罰，同時若運煤車輛所裝煤量不足，又會帶來使用客戶利益損失，進而造成煤礦損失客戶資源、影響效益。

上述情況究其原因，裝車設備落后、人工裝車無法精確控制裝車量是最主要因素。其誤差通常都在1.5t以上，只能讓重車重復過秤，依賴人工卸料或補料。由于地面生產系統布置的原因汽車衡與筒倉的距離較遠，完成一輛車的準確裝車往往超過30min，帶來工人勞動強度大、車輛擁堵、管理混亂、裝車場地污染嚴重等問題。

基于以上層面的考慮，本次設計首先排除了不具備計量功能或計量誤差大的裝車設備，包括各類電液動閘門、防竄倉裝車閘門和各種給料機。

目前國內應用比較成熟的幾種定量裝車系統中，計量式給料機汽車裝車系統結構相對較復雜、環節多、計量式給料機存在和甲帶給料機一樣的缺陷；定值皮帶秤快速裝車系統中的重要部件定值皮帶秤普遍存在計量精度不高的問題。綜合這些因素，設計選擇料斗秤快速裝車系統作為蓋州礦井筒倉的裝車設備。

料斗秤快速裝車系統工作原理（見圖1）：操控人員按下稱重按鈕后，筒倉下的給料閘門打開向計量斗內配料，配入計量斗中的煤量根據車型自由設定。計量斗設有稱重傳感器，稱重傳感器實時測量計量斗中的料量，程序根據當前計量斗內的煤量來控制筒倉下的液壓平板閘門的開關程度來實現計量斗的定量。煤量達到預設質量后，自動打開裝車平板閘門，煤經裝車漏斗裝入汽車內，同時車輛緩慢前行，可對裝入到車內的煤進行平整，裝車漏斗分為兩層，外部漏斗可根據汽車車廂的高度進行調整，其過程可通過控制油缸來實現。計量斗放空后，稱重儀表發出信號，定量閘門自動關閉。筒倉下平板閘門自動打開進行下一輪作業，連續不斷地完成快速裝車。在一個稱重循環作業完畢后，裝車數據將存入數據庫內。

圖1 料斗秤快速裝車系統布置示意圖（m）

系統控制主要由PLC控制，設置手動、自動兩種方式，可與電子汽車衡進行聯網實現裝車過程實時監測，具有數據打印、存儲和遠程數據共享等功能。

4 結語

料斗秤快速裝車系統的使用可將裝車時間由原來的每輛車30min縮短到5min，大量減少相關人員和設備的浪費，降低裝車成本約50%，大大提高了作業效率。裝車數據實現了計算機自動管理，提高了礦井的自動化管理水平，有利于礦井取得良好的經濟和社會效益。

［1］中華人民共和國建設部.GB 50125－2005，煤炭工業礦井設計規范［S］.北京：中國計劃出版社，2005.

［2］于載澤.礦井生產系統設計手冊［M］.北京：中國經濟出版社，1997.

［3］劉學忠，李畔玲.快速定量裝車系統在煤炭行業的應用［J］.煤炭加工與綜合利用，2011（1）：51－52.