鋁土礦膠帶機運輸系統多品位礦石連續分運方案設計

2018-05-23 02:36:45邵國君吳定洪賈文琪宋小勇游明忠張劍業

采礦技術 2018年2期

邵國君，吳定洪，賈文琪，宋小勇，游明忠，張劍業

(1.國家電投集團貴州遵義產業發展有限公司，貴州遵義市 564300；2.天地(常州)自動化股份有限公司，江蘇常州市 213015)

0 引言

國家電投集團務川鋁礦分公司針對鋁土礦開采首創了長壁綜采方法。針對鋁土礦復雜的地質條件與氧化鋁廠對礦石品位要求嚴格的矛盾現狀，務川鋁礦分公司研創了對不同品位礦石分段開采工藝，使鋁土礦盡最大限度保持了原始特性和降低礦石貧化率，提高了鋁土礦的高效開采水平[1-3]。

鋁土礦運輸系統是由多條膠帶機直接搭接而成的連續運輸系統。工作面開采出的不同品位礦石運輸至地面后分裝入不同的中轉倉中，等待運輸至氧化鋁冶煉廠。由于無礦石品位快速檢驗儀器，無法通過在礦倉上口安裝相應儀器實現不同品位礦石分倉控制功能。與其相似生產工藝的煤礦通過設定中轉礦倉實現煤矸分開運輸。在煤礦井下設置中轉倉臨時存儲掘進矸石，當煤炭開采間隙時運輸矸石[4-5]。由于鋁土礦礦石品位變化頻繁，此工藝不適合鋁土礦運輸。本文針對鋁土礦的生產現狀，設計了一種膠帶運輸系統礦石品位識別跟蹤系統，使多種品位礦石在運輸系統中能連續運輸，礦石運至地面后能根據礦石品位準確裝載至對應中轉倉。

1 鋁土礦工作面按礦石品位分段開采

國家電投集團務川鋁礦分公司瓦廠坪鋁土礦礦區面積10.13 km2，設計生產能力100 萬t/a，采用平硐+盲斜井開拓，全礦井劃分為東、西兩翼開采。礦井設計首采東翼一采區的1102 工作面，運輸順槽設計長度為770 m，該采面可采儲量約43萬t。1102工作面范圍內礦體厚度總體較穩定，真厚度大部分在2 m左右，最小真厚0.5 m，最大真厚超過3 m，礦體平均真厚1.97 m。礦體厚度變化規律不明顯，局部礦體厚度變化較大，但厚薄變化的過渡較為平穩。通過對不同位置的礦石成分采樣化驗，鋁硅比最大值69.67，最小值4.88，平均31.20。當采高設定為2 m時，礦石鋁硅比最大值53.4，最小值4.01，平均20.22。

通過對瓦廠坪兩礦山地質資料的詳細分析，礦石品位分布變化幅度較大，采高范圍變化亦較大，在同一工作面不同塊段的礦石質量都有較大差異。如果在同一工作面內混采、混運，將會導致礦石質量急劇下降，甚至成為廢礦。為此，必須在工作面實現分段開采(見圖1)。在回采前通過采樣化驗對工作面礦石品位進行確認，并按照不同的品位區間在工作面斜長上劃分為若干開采區段。礦總工程師根據不同品位區間的實際參數確定采礦機等設備運行參數，制定當期工作面開采方案，采礦工人回采時按開采方案對不同品位區間礦石進行分采與控制。

圖1 工作面分采

2 運輸系統現狀

瓦廠坪礦主運輸系統由7條膠帶機直接搭接組成。各膠帶機搭接關系如圖2所示。各設備參數如表1所示。如果工作面開采礦石品位發生變化時等待原品位的鋁土礦運輸至地面裝倉完畢再開采新礦石則生產效率將大大降低。瓦廠坪礦整個運輸距離為5165 m，礦石至工作面開采出后運輸至地面所需時間為 2066 s，即當工作面開采品位發生變化是，工作面需停產等待約34 min，嚴重降低了鋁土礦的產量。

圖2 瓦廠坪礦運輸系統

序號設備名稱安裝地點型號速度/(m/s)長度/m運力/(t/h)1刮板輸送機工作面SGZ764/2×3751．11252轉載機順槽SZZ764/3751．8503膠帶機順槽DSJ800/2?752．57806004膠帶機轉載巷DTII(A)100/70/2?552．51257005膠帶機膠帶下山DTC100/70/2?3152．511607006膠帶機2號膠帶巷DTII(A)100/70/752．52207007膠帶機925主平硐DTII(A)100/70/752．522507008膠帶機出硐皮帶DTII(A)100/70/1322．53907009膠帶機礦倉上口DTII(A)100/70/552．5240700

3 識別跟蹤系統方案設計

為實現不同品位礦石的連續運輸，需準確識別不同品位礦石在運輸線上的分布，且不同品位礦石需間隔一段距離，確保運輸過程各種異常工況及分倉控制時不會發生混料。

工作面生產運輸設備如圖3所示，主要由采礦機、刮板輸送機、轉載機、順槽膠帶機組成。控制系統組成如圖4所示，主要由工作面監控系統、運輸線礦石品位監控系統，地面分倉控制系統組成。采礦機通信控制分站完成采礦機運行監控及數據通信，工作面運輸設備監控分站完成刮板機、轉載機等運輸設備監控。工作面正常采礦生產時，采礦機司機按制定的開采方案控制采礦機牽引和前后搖臂高度開采礦石。當開采礦石品位發生變化，刮板機已將原礦石裝載完時，采礦機司機在遙控器上輸入即將開采的礦石品位編號，采礦機通信控制分站將礦石品位變化信息傳輸至工作面監控主站，工作面監控主站發出采礦機牽引閉鎖信號至采礦機通信控制分站，停止采礦機牽引。工作面刮板機、轉載機繼續運行，工作面監控主站監測刮板機、轉載機運行狀態，在轉載點將原品位礦石運輸完成且延時一段時間T后解除采礦機牽引閉鎖，工作面可繼續割礦，使不同品位礦石在運輸設備上留出一段空載距離。同時工作面監控主站將新礦石品位編號發送至順槽皮帶物料監測分站。每條膠帶機配有物料監測裝置，完成不同品位礦石在本條膠帶機上的分布監測。分倉PLC控制柜監測來料品位，控制犁式卸料器，使不同品位的礦石落入相對應的礦倉中。

圖3 工作面設備布置

4 運輸線礦石品位識別

在各運輸膠帶機機尾與上游膠帶機裝載點安裝物料監測裝置，監測上游膠帶機來料情況及本條膠帶機運行情況，實現各條膠帶機上不同礦石品位分布情況監測。各物料監測裝置通過以太網聯網通信，從而實現整個運輸線礦石品位分布監測。物料

監測裝置由物流傳感器、膠帶位移檢測傳感器、監測分站等設備組成。物流傳感器監測與上游膠帶機轉載點是否有物料。傳感器采用超聲波測距原理，通過測量當前膠帶與傳感器之間的距離來判斷測量點是否有物料。皮帶位移檢測傳感器用于檢測皮帶移動距離。傳感器安裝于皮帶的下表面，采用霍爾原理計數脈沖，信號處理板采集處理脈沖信號，根據脈沖個數可計算得出膠帶機所走過的行程。監測分站采集轉載點料流信號、皮帶移動距離信號，通過計算，以分段的形式輸出皮帶上物料分布狀態。檢測儀通過軟件設置將膠帶機分為多段，通過對每個點的載荷量和膠帶機位移積分計算膠帶機上每個段的載荷量，每一段的負載量用0，1，2，3分別表示為空載、輕載、半載、重載。同時，監測分站根據上游來料類型可計算出本條膠帶機每一段的物料類型，并將相應信息傳輸至下游膠帶的監測分站。