一種防潰倉安全保護裝置的研究與應用

仝慧君

（山西煤炭進出口集團韓家洼煤業有限公司，山西 大同 037000）

1 概述

山西煤炭進出口集團韓家洼煤業設計生產能力90 萬t/a，原煤提升采用斜井提升方式，井下各工作面原煤經運輸大巷集運至井下煤倉。煤倉采用垂直式設計，有效容積500 t，煤倉底部安裝有K 式往復給煤機。當煤倉發生堵塞事故，在處理堵塞時如果處理不當會出現潰倉現象，大量的煤泥或水煤瞬間從倉口潰泄而出，將皮帶機尾及周圍設備掩埋，甚至造成人員傷亡。為應對并解決好井下煤倉潰倉問題，有效避免現有技術及工藝方面的缺陷，提出一種井下煤倉防潰倉安全保護裝置。

2 防潰倉保護裝置工作原理

井下煤倉防潰倉安全保護裝置主要由觸動系統、控制系統以及執行系統等模塊構成。其中，觸動系統主要安裝在給煤機出口處，執行系統安裝在給煤機出口結構的上部，觸動系統以及執行系統則分別連接控制系統相應接口，控制系統最終通過觸動系統將執行指令傳導至執行系統的控制開關，執行系統執行相應操作后給煤機出口便有效封堵。

2.1 執行裝置

執行裝置包括封堵板、滑軌架和液壓缸。滑軌架固定連接在給煤機出口頂部，封堵板設置在滑軌架的軌道內，液壓缸的缸筒通過連接架與給煤機出口的側壁固定連接，且液壓缸與封堵板平行設置，液壓缸的活塞桿底部與封堵板底部通過連接片固定連接。給煤機出口頂部連接有多個執行裝置，多個執行裝置的液壓缸分別通過液壓管與液壓泵相連接。在圖1 中，給煤機側板間距比封堵板設計寬度大5 mm，封堵板設計高度則和給煤機側板高度保持一致；滑軌架5 的中部通過第一連接鐵架7 與給煤機1 出口頂部焊接，封堵板4 的兩個側邊設置在滑軌架5 的軌道內，液壓缸6 的缸筒通過第二連接鐵架8 與給煤機1 出口的側壁固定焊接，且液壓缸6 與封堵板4 前后平行設置，液壓缸6 的活塞桿9底部與封堵板4 底部通過鋼制的連接片10 相焊接。

圖1 井下煤倉防潰倉保護系統結構圖

2.2 觸動裝置

觸動傳感器是本設計中井下煤倉防潰倉保護裝置觸動系統的核心，觸動傳感器主要借助連接件安裝在給煤機出口處側壁位置。如圖1，觸動裝置有兩個紅外觸動傳感器2，兩個觸動傳感器2 分別通過一個40 mm×30 mm 的鐵板固定在給煤機出口外0.7 m 位置，且位于皮帶上方0.5～0.6 m 處。

2.3 控制裝置

控制裝置包括控制器，控制器內設置有主芯片，控制器分別與觸動傳感器和液壓傳動設備電連接，液壓傳動設備與液壓泵相連接。如圖1，控制器3的開關電路與液壓傳動電機16 電連接，液壓傳動電機與液壓泵相連接，液壓泵通過液壓管分別與多組執行裝置的液壓缸6 相連接。控制器設置在箱體內，箱體與巷道側壁固定連接。

在控制系統安裝的過程中必須將液壓缸調整至上死點，執行系統封堵板底面和給煤機底板間隙嚴格控制在300 mm。封堵板與煤倉下出口之間的距離最大為0.3 m，以避免煤泥從執行系統與煤倉之間外溢泄漏。發生潰倉時煤泥出現大量外泄，此時會使觸動傳感器2 感應，控制器3 動作開關電路，使液壓裝置啟動，液壓裝置的活塞桿9 向下伸出，帶動封堵板4 將給煤機口部分封堵，封堵板達到的最大伸出長度是將煤機出口封堵2/3，從而使煤泥緩慢外流。

3 現場應用

韓家洼煤業主斜井安裝一臺帶寬B=1000 mm 強力膠帶輸送機擔負礦井的原煤提升任務。井下原煤經集中運輸大巷運輸至井底煤倉，通過下倉口給煤機至主皮帶提升出井。將防潰倉安全保護裝置安裝在井底煤倉給煤機出口，調試完成后，模擬潰倉狀況。封堵板在液壓缸的作用下，迅速封堵給煤機出口，有效地防止水煤大量外泄而掩埋皮帶機尾及造成人員傷亡事故的發生，該裝置能夠達到設計要求。

4 結論

本設計所提出的井下煤倉防潰倉保護裝置，充分借助煤倉潰倉發生瞬間所產生的動能接觸并啟動傳感器，傳感器隨之將防潰倉保護信號傳輸至控制系統，再由控制系統自動輸出保護指令，執行機構隨之工作，堵塞部分給煤機口，從而使煤泥外逸速度和流量大大減緩，有效避免煤泥瞬間大量外泄而可能引發的機尾掩埋、巷道堵塞及人員傷亡等事故。本設計所提出的井下煤倉防潰倉裝置可實現對潰倉過程的實時感應以及執行系統的迅速啟動，部分給煤機出口封堵效果良好，潰倉危害及井下工作人員危險系數大大降低。