選煤廠人工手選輸送機集控系統設計應用

朱喜玲

(西山煤電集團 屯蘭礦，山西 太原 030206)

0 引言

西山煤電集團屯蘭煤礦地處山西省古交市以南6 km，井田面積73.33 km2，礦井設計生產能力為4.0 Mt/a，主要采用綜合機械化采掘工藝。屯蘭煤礦配套一座選煤能力為8.7 Mt/a選煤廠，廠內設有作業車間7座，設備1 080套，其中主要生產設備328套，配電設備385臺，總儲煤能力45.748 6萬t，帶式輸送機運輸21條，生產運輸輸送帶總長6 km。選煤廠主要采用重介質選煤法進行選煤，礦井內采出原煤后經采區及盤區帶式輸送機直接運送至選煤廠，經人工手選輸送機及過渡輸送機后直接進入重介旋流器進行篩選。

1 選煤廠原人工手選輸送系統主要存在問題

1)由于屯蘭煤礦目前主采煤層為石炭系2#煤層，煤層平均厚度為3.8 m，煤層發育不穩定，位于煤層中部夾雜厚度為0.8 m砂巖，巖石普氏系數f>5.0，硬度大。原煤采出后混雜矸較多,大塊狀矸石在進行人工篩選時勞動強度大、撿矸困難，造成大塊矸石直接進入重介質旋流器，導致選煤設備損壞。屯蘭礦選煤廠統計發現，2016年因大塊煤矸造成重介旋流器故障共7起，經濟損失達85萬元。

2)屯蘭煤礦選煤廠人工撿矸輸送機機頭與過渡輸送機搭接高度為1.5 m，且搭接處無任何防護裝置，而輸送機運轉速度為2.4 m/s，高速煤流拋出后直接撞擊至下一水平輸送機上，導致過渡輸送機的輸送帶經常出現跑偏、撕裂現象。

3)石炭系2#煤層成破碎狀態，煤塵揮發性大，選煤廠輸送機運輸原煤時在機頭卸煤點會產生高濃度飛揚煤塵，經檢測粉塵濃度達870 mg/m3。初期采用的是機頭處安裝噴霧灑水裝置進行降塵，但由于選煤廠運輸煤量大、周期長，造成噴霧灑水時間長，導致選煤廠內積水多且降塵效果差。

2 人工手選輸送機集控系統設計

為了提高大塊煤矸石篩選率，降低選煤廠內粉塵濃度，避免高速煤流沖擊下水平輸送帶，造成輸送帶跑偏、斷帶事故發生；屯蘭煤礦選煤廠通過技術研究，對人工手選輸送機機頭處安裝一套集控系統。

人工手選輸送機集控系統主要由大塊煤矸自動篩選裝置、粉塵濃度感應自動噴霧灑水裝置、煤流緩沖裝置以及PLC控制柜、聯鎖開關等部分組成。

1)大塊煤矸篩選裝置。主要由激光儀、控制面板、信號電纜，重力感應裝置、可伸縮支架等部分組成。該裝置主要安裝在距輸送機機頭20 m處，以及煤流緩沖裝置內，如圖1所示。

1-電動機;2-卸載滾筒;3-阻燃輸送帶;4-重力感應器;5-激光儀;6-可伸縮支架;7-控制面板;8-分析儀

2)粉塵濃度感應自動噴霧灑水裝置。主要由煙霧裝置、粉塵濃度檢測裝置、高壓水管、高壓水泵以及高壓噴頭組成。該裝置主要固定在煤流緩沖裝置封閉外殼內，距輸送機機頭水平距離為0.5 m，垂直距離為0.3 m。如圖2所示。

3)煤流緩沖裝置。主要由全封閉外殼、受料平臺、檢修門、檢修平臺以及可旋轉垂直卸料口組成，緩沖裝置與輸送機機頭架固定。

1-激光儀;2-H架;3-煙霧裝置;4-粉塵濃度監測裝置;5-高壓噴霧灑水裝置;6-外殼;7-1#受料平臺;8-檢修門;9-檢修平臺;10-下水平帶式輸送機;11-大塊物料篩選裝置;12-激光裝置;13-2#受料平臺;14-重力感應器圖2 人工手選輸送機煤流緩沖及自動噴霧灑水裝置剖面示意圖

4)PLC控制柜。由液晶顯示屏、信號指示燈、信號處理器以及接線口等部分組成。PLC控制柜通過信號電纜與煤矸篩選裝置、粉塵濃度檢測裝置進行連接，具有信號處理功能；聯鎖開關通過電纜與PLC控制柜連接，接收PLC傳遞的指令后及時對輸送機電動機進行啟停。

3 集控系統工作原理

3.1 大塊煤矸石自動篩選裝置工作原理

1)選煤廠人工手選輸送機開啟時大塊煤矸篩選裝置激光儀發出連續穩定激光，并由控制面板接收，激光儀正常位于距輸送帶0.3 m處，最大調整高度為0.5 m。當大塊煤矸石通過煤矸篩選裝置且阻擋激光儀發出激光后，控制面板及時將信號傳遞至PLC控制柜，信號經處理后將輸送機電源“關閉”指令傳送至聯鎖開關，聯鎖開關接收指令后及時切斷輸送機電源，輸送機停止運轉。

2)輸送機停止運轉且人工及時清理大塊矸石，安裝在輸送機上輸送帶下方重力感應器復位后及時將信號傳遞至PLC控制柜，并通過信號處理將電源“接通”指令傳送至聯鎖開關，聯鎖開關接收指令后及時接通輸送機電源，輸送機再次運轉。

3.2 粉塵濃度感應自動噴霧灑水裝置工作原理

1)將粉塵濃度檢測裝置保護動作值K1設定為300 mg/m3，動作下限值K2設定為80 mg/m3。

2)當輸送機在卸煤時機頭處粉塵濃度高于300 mg/m3時，粉塵濃度檢測裝置及時將收集數據傳送至PLC控制柜，并經分析處理后將噴霧灑水裝置“開啟”指令傳遞至聯鎖開關，聯鎖開關及時接通高壓水泵電源，噴霧灑水裝置進行灑水降塵。

3)當輸送機在卸煤時機頭處粉塵濃度低于80 mg/m3時，粉塵濃度檢測裝置同樣將收集數據傳送至PLC控制柜，并經分析處理后將噴霧灑水裝置“關閉”指令傳遞至聯鎖開關，聯鎖開關及時關閉高壓水泵電源，噴霧灑水裝置停止工作。

3.3 煤流緩沖裝置工作原理

1)煤流緩沖裝置內共設有兩個緩沖平臺,且交錯布置，垂直間距為0.5 m。原煤經輸送機拋出后煤流速度為2.4 m/s，當煤流撞擊第一個緩沖平臺后撞擊速度降低并改變煤流向相反方向拋出;當煤流撞擊至第二個緩沖平臺時速度再次降低并再次改變煤流方向，并沿垂直卸料口流入下水平輸送帶上，經測定高速煤流經兩次撞擊緩沖后速度降低至1.2 m/s。

2)速度降低后煤流在流入下水平輸送帶前，再次經煤流緩沖裝置內的矸石篩選裝置進行排矸，并由操作人員經檢修門進入封閉倉內及時清理大塊物料。

4 人工手選輸送機集控系統優點

1)該集控系統操作簡單,適用領域廣,便于檢修維護且成本費用低。屯蘭礦選煤廠人工手選輸送機安裝的集控系統總計成本費用為1.25萬元。

2)該系統安裝的大塊煤矸石自動篩選裝置動作靈敏可靠，降低了人工撿矸勞動強度，避免了因人工漏撿大塊矸石，造成大塊矸石流入重介旋流器，導致選煤設備損壞。

3)通過粉塵濃度檢測裝置與PLC控制柜聯鎖保護作用，按粉塵濃度設定值對噴霧灑水裝置開停進行控制，不僅降低了選煤廠內粉塵濃度，而且避免了灑水裝置長期開啟，造成廠內聚集大量積水。

4)煤流緩沖裝置可有效降低煤流速度，并通過旋轉人工旋轉卸料口，使物料均勻的卸載在下水平輸送帶中心位置，可有效防止下水平輸送帶因卸料受力不均，發生跑偏現象。

5 實際應用效果分析

屯蘭煤礦選煤廠對人工手選輸送機安裝了該集控系統并通過試應用三個月取得了良好的效果。

1) 該系統自動撿矸能力強，共計排除人工漏撿大塊矸石103 m3。

2) 降低了輸送機機頭處粉塵濃度，通過檢測發現機頭處平均粉塵濃度控制在120 mg/m3以下。

3) 通過煤流緩沖裝置將煤流速度降低至1.2 m/s。

該系統在使用期間未發生一起重介旋流器故障，以及過渡輸送機跑偏、斷帶等事故，預計全年可為煤礦節約維修費用70余萬元。

6 結論

西山煤電集團屯蘭煤礦選煤廠通過技術研究，分析了選煤廠原人工撿矸運輸系統主要存在問題，設計了一套具有自動排矸、噴霧灑水以及煤流緩沖作用的集控系統。實際應用效果表明，該系統降低了選煤廠人工撿矸勞動強度，減少了選煤設備故障率，有效控制了卸煤點粉塵濃度，取得了顯著成效。