露天礦開采半連續卸料系統研發

蔡昌偉

摘 要：近30余年來，露天礦開采運輸設備主要依靠礦用汽車。為了降低露天礦山的運輸成本，在現有運輸設備的基礎上，開發出運用經濟高效、能夠適應大規模礦山開采的工藝，半連續卸料系統應運而生。本文對露天礦開采半連續卸料系統的組成、工藝、工作方式、控制系統網絡及系統技術難點等方面做了簡要介紹。

關鍵詞：半連續卸料系統；控制系統網絡；技術難點

中圖分類號：TD632 文獻標識碼：A

0.引言

近30余年來，露天礦坑內主要運輸設備是礦用汽車，其載重量一般在20～300余噸。露天開采的除了開采有用礦石之外，還要剝離覆蓋在礦石之上的大量廢棄巖石。根據礦石賦存狀態的不同，每開采一噸有用礦石，平均要剝離2m3～6m3或更多的巖石。一個年產礦石千萬噸級的露天礦，每年采剝礦巖總量就會達到20.0～60.0Mm3，運輸費用約占礦石總成本的1/2～2/3左右。為了降低露天礦山的運輸成本，在現有運輸設備的基礎上，開發出運用經濟高效的、能夠適應大規模礦山開采的工藝，半連續卸料工藝應運而生。

下面以依托項目中煤平朔東露天礦為例，簡單介紹露天礦開采半連續卸料系統。

1.系統組成及工藝

半連續卸料系統設備包括：電鏟、全移動破碎站、皮帶橋、漏斗與電纜車、工作面皮帶機、排土機等設備。

半連續卸料控制系統主要包括：中控系統（皮帶機及系統中所有設備聯鎖控制）、電鏟控制系統、全移動式破碎機控制系統、皮帶連接橋控制系統、漏斗電纜車控制系統和排土機控制系統等。

工藝介紹：電鏟向全移動破碎站裝填物料，全移動破碎站接受物料并將其破碎成皮帶機容易運輸的粒度，然后通過自身懸臂皮帶將物料并排入皮帶連接橋的受料溜槽，皮帶橋將破碎后的物料輸送到跨在工作面膠帶機上的漏斗電纜車的漏斗中，物料經過漏斗落到工作面，皮帶機最終送往排土機。

2.控制系統操作方式

（1）電鏟、全移動式破碎機、皮帶連接橋，漏斗電纜車和排土機正常操作均在司機室，操作人員通過主令控制器，觸摸屏畫面以及工業電視對設備進行操作和監視。

操作分為兩種操作模式：維修操作模式、司機室操作模式。

司機室操作模式又分為手動操作模式和聯動操作模式。

（2）工作面皮帶機控制及全場設備監控在中控室進行，操作人員通過中控系統上位機畫面對皮帶機進行順序啟停控制或單機啟停控制。中控系統與各個主機設備實時進行數據交換和工藝聯鎖。中控系統畫面實時顯示各電機的運行狀態和故障信息。中控室內的工業電視系統可以隨時切換并調用全場各主機設備及皮帶沿線區域的監控畫面。

中控系統操作分為：中控室順序操作和中控室單機手動操作。

3.控制系統網絡介紹

半連續卸料系統的中控系統及所有工藝設備的控制系統均采用西門子品牌PLC系統。控制系統系統網絡分為現場控制網和廠際控制網。

現場控制網絡是一個實時網絡，能夠長期連續運行。控制系統網絡具有在線編程和離線編程的功能。主要用于中控系統PLC主站與I/O從站之間的快速數據交換。各I/O站通過PROFIBUS-DP總線轉以太網接入PLC系統，形成通信網絡，通信介質為光纜。

廠際控制網為工業以太網，主要完成數據傳送、監控、操作、報表輸出、數據處理、信息查詢以及圖形拷貝等功能。廠際控制網絡預留電鏟、自動式破碎站、皮帶連接橋、排土機等設備控制系統及各變電所計量儀表的以太網通信接口。另外，移動式破碎站與皮帶連接橋、漏斗電纜車3個全移動設備之間采用硬線以太網光纜和以太網無線互為備用的冗余通信方式。控制系統網絡示意圖如圖1所示。。

4.技術難點

半連續卸料系統具有以下技術難點：

（1）多設備多履帶走行同步控制和調偏技術

皮帶橋主履帶側騎跨在1.5km的地面膠帶上，與地面膠帶上的漏斗/電纜車同步行走，副履帶側與全移動破碎站相連。地面縱向坡度1∶25，橫向坡度1∶40，走行時所有設備的履帶裝置要時刻與地面膠帶的中心線保持水平。每條履帶獨立變頻驅動，通過一系列的超聲波等檢測元件及時反饋信號，令履帶變速調整，實現隨時克服地面坡度及地面膠帶蛇形等工況。

（2）系統內多轉載點自動對中控制技術

皮帶連接橋及漏斗-電纜車在工作過程中，要在承接上游設備排出物料的同時沿地面膠帶移動布料。由于輸送能力大，一旦轉載點對中出現問題，每秒將有2.5t的物料溢出，后果嚴重，因此確保設備與上游設備轉載點對中尤為重要。需要在每個轉載點處設置X、Y、Z三個方向的距離檢測元件，并確定適合的檢測距離，確保物料始終保持在允許的卸料范圍內。

（3）多主機間遠程通信及實時控制和數據交換技術

漏斗/電纜車、皮帶連接橋及移動式破碎站組成整套半連續工藝系統。在工作過程中，三設備相互配合，聯鎖作業，并實時的將作業情況通過網絡傳輸到中控系統進行監視。因此為確保設備間網絡通信的穩定、實時、高效，在半連續破碎卸料系統中配置光纖冗余環網來滿足要求尤為必要。

結語

半連續開采工藝的主要特點是為使物料適合連續運輸的帶式輸送機而增加了破碎環節，不再需要汽車倒運，大大降低現有陸地運輸成本，提高運輸效率，而且更加安全穩定，在未來若干年內我國露天礦開采中，將勢必推行采用半連續開采這種先進的工藝方式。

參考文獻

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