礦井主運(yùn)輸系統(tǒng)的形式與優(yōu)化研究

作為整個(gè)礦井采礦系統(tǒng)的重中之重，礦井主運(yùn)輸系統(tǒng)是必不可少的關(guān)鍵部分，必須加強(qiáng)各個(gè)礦井企業(yè)對(duì)其的重視程度。礦井主運(yùn)輸系統(tǒng)要不斷結(jié)合先進(jìn)的科學(xué)技術(shù)進(jìn)行優(yōu)化升級(jí)，促進(jìn)礦井企業(yè)原礦質(zhì)量和開采工作效率的提高。總而言之，礦井主運(yùn)輸系統(tǒng)與先進(jìn)科學(xué)技術(shù)相結(jié)合，對(duì)其進(jìn)行科學(xué)地優(yōu)化和升級(jí)，不僅能夠提高原礦的開采效率，而且還能夠保證礦井企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益的提升與發(fā)展，從而促進(jìn)整個(gè)礦井行業(yè)持續(xù)穩(wěn)定地發(fā)展。

1 礦井主運(yùn)輸系統(tǒng)的基本形式

1.1 刮板輸送機(jī)

刮板輸送機(jī)是礦井開采過程當(dāng)中比較常用的水平運(yùn)輸設(shè)備，主要是利用位于敞開槽內(nèi)且持續(xù)運(yùn)行當(dāng)中的刮板鏈條對(duì)散裝原礦進(jìn)行輸送的運(yùn)輸型機(jī)械設(shè)備。之所以應(yīng)用較為廣泛，主要是由于是具備輸送載量大、密封性能優(yōu)秀、運(yùn)行穩(wěn)定和結(jié)實(shí)耐用等優(yōu)點(diǎn)。刮板輸送機(jī)主要由輸送機(jī)頭、輸送機(jī)尾和輸送中間部分、刮板鏈和其他裝置構(gòu)成。其中，鏈輪組件、發(fā)動(dòng)設(shè)備和機(jī)頭架等主要裝置組成輸送機(jī)頭；構(gòu)成輸送機(jī)尾的主要構(gòu)件是回輪鏈輪、機(jī)尾支架和回輪滾筒等；刮板輸送機(jī)的中間部分主要是由中部槽和過渡槽連接構(gòu)成，機(jī)槽內(nèi)部安裝有刮板鏈，橫在中間的鋼板將機(jī)槽分割為上下兩部分。刮板輸送機(jī)能否正常運(yùn)行工作，極大地影響著礦井生產(chǎn)工藝是否能夠順利和安全進(jìn)行。采礦的過程中，刮板運(yùn)輸機(jī)也不可避免地出現(xiàn)一些故障，主要是由于其工作環(huán)境惡劣且負(fù)載量較大導(dǎo)致的。隨著經(jīng)濟(jì)的進(jìn)步和科技的發(fā)展，刮板輸送機(jī)在工作面和輸送巷道中的應(yīng)用越來(lái)越多，對(duì)其要求也就愈發(fā)嚴(yán)格，雖然此設(shè)備功率較大，運(yùn)載量也比較大，對(duì)于礦井企業(yè)的生產(chǎn)效率有一定程度的提升，減少了人力勞動(dòng)強(qiáng)度，但刮板輸送機(jī)一旦使用維護(hù)不良，會(huì)導(dǎo)致其故障率不斷增加，時(shí)不時(shí)地就會(huì)出現(xiàn)問題和故障。

其中D表示曲線的波動(dòng)偏差，len(S)表示散射參數(shù)曲線中散射參數(shù)的數(shù)量.Fi表示濾波后第i個(gè)散射參數(shù)的幅值，Si表示樣本原始點(diǎn)所對(duì)應(yīng)的幅值.

1.2 帶式輸送機(jī)

礦井開采區(qū)上下山、平巷和斜井等水平和傾斜界面的運(yùn)輸過程普遍采用帶式輸送機(jī)機(jī)，帶式輸送機(jī)機(jī)主要分為固定式帶式輸送機(jī)和可伸縮式帶式輸送機(jī)。構(gòu)成帶式輸送機(jī)的主要構(gòu)件有拉緊、卸載、改向、清潔和驅(qū)動(dòng)裝置，上、下托輥，輸送皮帶、機(jī)架等九個(gè)部分。①輸送皮帶是帶式輸送機(jī)中的承載部件和牽引部件，要求其在有足夠承載能力的同時(shí)，還要兼具足夠的強(qiáng)度。輸送皮帶主要由芯體和覆蓋層兩部分構(gòu)成，覆蓋層主要是承擔(dān)保護(hù)芯體不被損壞和腐蝕，芯體是承受拉力的主要構(gòu)件。②托輥和支架主要是對(duì)輸送皮帶和其上部所承載的原礦提供支撐作用，確保輸送皮帶在一定垂度下運(yùn)行的安全和穩(wěn)定。大量的托輥分布在輸送機(jī)全長(zhǎng)的各個(gè)部位，對(duì)輸送機(jī)運(yùn)行情況產(chǎn)生直接影響。此外，旋轉(zhuǎn)阻力和工作壽命是托輥質(zhì)量的主要表現(xiàn)形式。③傳動(dòng)裝置的作用是為輸送皮帶傳導(dǎo)來(lái)自電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)矩，以維持輸送皮帶的持續(xù)性運(yùn)行。其主要組成部分是電動(dòng)機(jī)、傳動(dòng)滾軸、聯(lián)軸器和減速器等。隨著科技的發(fā)展，輸送機(jī)運(yùn)載能力越來(lái)越高，距離越來(lái)越遠(yuǎn)且電動(dòng)機(jī)的功率也在增加，多電動(dòng)機(jī)傳動(dòng)的應(yīng)用也就越來(lái)越多，可以有效地減少多電動(dòng)機(jī)傳動(dòng)裝置的高度和寬度。④拉緊裝置的主要作用是確保輸送皮帶的張力足以維持滾筒與輸送皮帶產(chǎn)生一定的摩擦力，對(duì)輸送皮帶在各個(gè)支架之間的垂度進(jìn)行限制，確保輸送機(jī)可以正常運(yùn)行。機(jī)械拉緊式裝置和重錘拉緊式裝置是比較常用的兩種拉緊裝置。⑤清掃裝置的作用是輸送機(jī)運(yùn)行時(shí)，對(duì)輸送皮帶、滾筒和托輥上的臟污進(jìn)行清掃的設(shè)備，主要是為了防止臟污導(dǎo)致輸送皮帶跑偏和相關(guān)零部件的磨損。一般來(lái)說(shuō)，清潔裝置安裝于卸載滾筒的后部，清潔方式有設(shè)置刮板清掃和安裝在卸載滾筒底部的回轉(zhuǎn)刷清掃兩種。

數(shù)據(jù)處理運(yùn)用SPSS 23.0軟件，采用One-way ANOVA（單因素方差分析法）與LSD（最小顯著法）在α=0.05水平下檢驗(yàn)不同斷根處理或不同根序之間楊樹切口處細(xì)根內(nèi)源激素與氮代謝關(guān)鍵酶等指標(biāo)的變化規(guī)律。圖 1~4中的數(shù)據(jù)為平均值±標(biāo)準(zhǔn)差。

1.3 破碎機(jī)

井下破碎機(jī)使用現(xiàn)狀。目前,礦礦井下使用的破碎機(jī)，由于各礦的生產(chǎn)條件、生產(chǎn)能力不同，破碎機(jī)的類型各異。其中使用最多的是顎式破碎機(jī)和錘式破碎機(jī)，這些破碎機(jī)雖然發(fā)揮了較好的破碎作用，但在使用中也存在一些問題：①顎式破碎機(jī)雖然可破碎較大的塊礦，但連續(xù)破碎性差；錘式破碎機(jī)雖然連續(xù)破碎性較好，但破碎礦的塊度大小有一定局限，破碎機(jī)入礦口處易形成積礦。②顎式破碎機(jī)的2個(gè)破碎顎板強(qiáng)度大，不易損壞，但襯板更換頻繁，邢臺(tái)礦礦平均30d更換1次襯板；錘式破碎機(jī)錘頭易損壞，更換不便，由此帶來(lái)了頻繁的停機(jī)和維修,導(dǎo)致易損件費(fèi)用增加和破碎量減少，影響破碎機(jī)使用效率。③礦礦運(yùn)輸巷道斷面普遍較小，根據(jù)轉(zhuǎn)載機(jī)運(yùn)輸能力選擇的破碎機(jī)外形尺寸均大4m@2m@1.8m以上，占據(jù)空間較大,影響運(yùn)料和行人，嚴(yán)重制約礦礦生產(chǎn)。④破碎機(jī)重量一般在10～20t，拉移不便。⑤破碎機(jī)的輔助結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，給安裝和維護(hù)帶來(lái)諸多不便，在拆裝運(yùn)輸時(shí)零部件容易丟失。

（5）開源。比特幣的原理和技術(shù)都是公開的，還有其軟件代碼也是基于開源協(xié)議發(fā)布的，萊特幣就是基于比特幣協(xié)議產(chǎn)生。

2 工藝和設(shè)備的改造和創(chuàng)新

2.1 輸送機(jī)節(jié)能技術(shù)

作為整個(gè)礦井采礦系統(tǒng)的重中之重，礦井主運(yùn)輸系統(tǒng)是必不可少的關(guān)鍵系統(tǒng)，所以要求專業(yè)技術(shù)人員對(duì)其進(jìn)行操作和調(diào)度，最大限度地保證運(yùn)輸?shù)陌踩€(wěn)定。因此，礦井企業(yè)要確保相關(guān)人員對(duì)各種運(yùn)輸設(shè)備的結(jié)構(gòu)、用途和原理全面掌握，確保整個(gè)運(yùn)輸過程的順利進(jìn)行，避免在運(yùn)輸系統(tǒng)的控制過程中出現(xiàn)嚴(yán)重的錯(cuò)誤。比如，為了避免輸送皮帶出現(xiàn)斷裂的情況，要求操作人員要對(duì)帶式運(yùn)輸機(jī)的最大荷載量了如指掌，以正確的方式調(diào)整主運(yùn)輸系統(tǒng)，從而確保礦井企業(yè)的運(yùn)輸效率。

2.2 皮帶機(jī)換帶的優(yōu)化

破碎機(jī)的問題主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：第一，盤區(qū)機(jī)頭巷道地板的厚度和破碎機(jī)總重量超標(biāo)，致使地面的承載能力不足；第二，盤區(qū)頭部缺少破碎機(jī)軌道，對(duì)于設(shè)備的搬進(jìn)搬出十分麻煩；第三，由于盤區(qū)輸送皮帶和主井皮帶尾部在一條垂線之上，若不能對(duì)其進(jìn)行有效改進(jìn)，會(huì)導(dǎo)致礦流很難落于輸送皮帶的中心線之上，致使輸送皮帶發(fā)生跑偏的問題；第四，井下的空間比較狹小。針對(duì)以上問題，我們可以強(qiáng)化破碎機(jī)安裝區(qū)域的基礎(chǔ)強(qiáng)度，主井尾部相應(yīng)的安裝區(qū)域建造兩面整體澆筑形式的基礎(chǔ)墻體，對(duì)該區(qū)域的承載能力進(jìn)行有效地強(qiáng)化。盤區(qū)機(jī)頭部起底至大巷標(biāo)高，并對(duì)其進(jìn)行緩坡鋪底，緩坡的角度大約3°，從而使巷道的承載能力進(jìn)一步強(qiáng)化。同時(shí)，還要安裝一條軌道用于頭部和安裝的區(qū)域，以便后期搬運(yùn)設(shè)備。除此之外，異型落礦筒倉(cāng)的設(shè)計(jì)也不可缺少，以保證礦流所落位置位于輸送皮帶的中心線之上。作為井下運(yùn)輸環(huán)節(jié)的咽喉，溜礦眼在井下運(yùn)輸?shù)倪^程當(dāng)中發(fā)揮著不可替代的作用，再加之現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際的工況要求，溜礦眼要按尺寸要求進(jìn)行設(shè)計(jì)，以保證原礦和碎石經(jīng)由溜礦眼匯流至井下礦倉(cāng)的過程當(dāng)中，體積較大的原礦或者矸石不會(huì)出現(xiàn)堵塞溜礦眼的狀況。一旦溜礦眼出現(xiàn)堵塞的情況，要及時(shí)對(duì)其進(jìn)行處理和疏通，以最快的速度恢復(fù)礦井的正常生產(chǎn)運(yùn)行。具體的疏通方法根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)的具體情況再定，主要的依據(jù)是溜礦眼堵塞的位置、存礦量的大小和原礦干濕度等方面。一般堵塞處理和嚴(yán)重堵塞處理是溜礦眼堵塞處理的兩種方法，“震、搗、捅”等方法是處理一般堵塞的方法；一旦有體積較大矸石且發(fā)生嚴(yán)重堵塞時(shí)，要根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)工況放炮處理。溜礦眼的堵塞將會(huì)嚴(yán)重影響礦井的正常運(yùn)行生產(chǎn)。為了避免出現(xiàn)溜礦眼堵塞的情況，不僅要進(jìn)一步強(qiáng)化管控力度，還要以技術(shù)方面為切入點(diǎn)解決溜礦眼堵塞的問題，比如，采用經(jīng)過改良的PLCM輪錘式破碎機(jī)對(duì)大塊的原礦和矸石在匯流至溜礦眼之前將其擊碎，在技術(shù)層面防止溜礦眼發(fā)生堵塞的情況，從而促進(jìn)礦井企業(yè)安全穩(wěn)定的發(fā)展。

2.3 破碎機(jī)的改造方案

在進(jìn)行皮帶機(jī)換帶優(yōu)化過程中可以通過將底硫化板進(jìn)行加熱的方式并且將加熱加壓硫化分解為兩個(gè)步驟，即先進(jìn)行加熱待硫化機(jī)的溫度上升到100℃～115℃時(shí)方可停止，此時(shí)留存在皮帶膠料空隙中的水分勢(shì)必會(huì)發(fā)生汽化，為此溫度應(yīng)當(dāng)停止升高，并通過加壓讓壓力達(dá)到額定壓力之后，繼續(xù)進(jìn)行升溫到皮帶硫化溫度。當(dāng)達(dá)到硫化溫度之后將膠料壓實(shí)來(lái)將其內(nèi)部的水蒸氣排出，從而防止皮帶因?yàn)榭諝獬睗癯霈F(xiàn)接頭起泡情況。通過采用硫化法來(lái)進(jìn)行皮帶機(jī)換帶優(yōu)化不僅有效的提升硫化的成功率，而且還在一定程度上提升了皮帶接口處的硫化質(zhì)量，有效地延長(zhǎng)了皮帶的使用壽命，從而為礦山運(yùn)輸?shù)陌踩€(wěn)定運(yùn)行打下良好基礎(chǔ)。

3 新形勢(shì)下礦井主運(yùn)輸系統(tǒng)優(yōu)化的措施

3.1 提高工作人員對(duì)各項(xiàng)運(yùn)輸機(jī)設(shè)備的熟悉度

隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和科技的進(jìn)步，礦井企業(yè)正在向著智能化的方向迅猛發(fā)展，因此，礦井設(shè)備也要隨之變得性能更高、可靠性更高且智能化程度更高。礦井采礦的速度受到井下運(yùn)輸系統(tǒng)的直接影響。帶式輸送機(jī)作為闡述案例，帶式輸送機(jī)是一種遠(yuǎn)程的輸送設(shè)備，其主要是采用多電機(jī)驅(qū)動(dòng)方式，主要是由于其特殊的結(jié)構(gòu)而導(dǎo)致的。主要的節(jié)能環(huán)節(jié)就是多電機(jī)之間的協(xié)調(diào)節(jié)能。多電機(jī)驅(qū)動(dòng)一般都不能均勻地分配功率負(fù)載，也會(huì)導(dǎo)致功率的浪費(fèi)和安全性的降低等問題。帶式輸送機(jī)能否高效運(yùn)行的關(guān)鍵是三相異步電動(dòng)機(jī)之間能否進(jìn)行高效地協(xié)調(diào)。實(shí)際工況下，電動(dòng)機(jī)的運(yùn)行功率遠(yuǎn)遠(yuǎn)達(dá)不到其設(shè)計(jì)的功率，也就浪費(fèi)了大量的電能源。如果輸送原礦的載重量減小，在保證輸送機(jī)正常作業(yè)量的前提下，可以對(duì)運(yùn)行電機(jī)的數(shù)量進(jìn)行適當(dāng)?shù)販p少，此舉可以減少多電機(jī)驅(qū)動(dòng)浪費(fèi)電能的問題。增減電機(jī)數(shù)量的契機(jī)是此技術(shù)的關(guān)鍵點(diǎn)，為了對(duì)輸送皮帶上的原礦進(jìn)行載重量大小的判定，之前都是測(cè)定驅(qū)動(dòng)電機(jī)的電流和實(shí)際計(jì)算電機(jī)功率來(lái)完成，對(duì)于目前來(lái)講也是一種較為實(shí)用的技術(shù)手段。此外，近些年以來(lái)越來(lái)越多的礦井企業(yè)選擇變頻調(diào)速節(jié)能改造技術(shù)，此項(xiàng)技術(shù)的原理是電機(jī)轉(zhuǎn)速的改變是依靠改變電動(dòng)機(jī)電源的頻率實(shí)現(xiàn)的。一般來(lái)講，帶式輸送機(jī)都是工頻條件下運(yùn)行，極易導(dǎo)致浪費(fèi)，變頻調(diào)速節(jié)能改造的成本雖然略高，但對(duì)于節(jié)能改造的效果顯著，成本可以分?jǐn)傇陔娰M(fèi)上，回本速度較快。與此同時(shí)，對(duì)于帶式輸送機(jī)本體安全設(shè)計(jì)也要進(jìn)行強(qiáng)化。礦井企業(yè)帶式輸送機(jī)長(zhǎng)期工作與高溫、高粉塵且光線（錯(cuò)別字）不足的環(huán)境之下，為了提升帶式輸送機(jī)的安全，有必要建立一套完整的帶式輸送機(jī)的運(yùn)行方案。①帶式輸送機(jī)設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)就要設(shè)定科學(xué)且合理的參數(shù)，確保參數(shù)的準(zhǔn)確性和有效性。②對(duì)于安全設(shè)計(jì)功能的展開可以以分層的形式進(jìn)行。對(duì)每個(gè)區(qū)域進(jìn)行科學(xué)合理地劃分，繪制完整的帶式輸送機(jī)運(yùn)行流程圖，從而最大限度地保證帶式輸送機(jī)的安全性。

3.2 建設(shè)自動(dòng)化集中控制中心

礦井行業(yè)自動(dòng)化未來(lái)的發(fā)展方向勢(shì)必是建設(shè)自動(dòng)化集中控制中心，也是其發(fā)展的必要要求，其顛覆了原有的生產(chǎn)模式，以建立數(shù)據(jù)倉(cāng)庫(kù)和模型的方式促進(jìn)礦井一體化的發(fā)展。顯而易見的是，其必將會(huì)成為礦井企業(yè)未來(lái)發(fā)展的生產(chǎn)重心和管理重心。第一，設(shè)計(jì)輸送皮帶集控系統(tǒng)。采用防爆型電控箱和零配件設(shè)計(jì)輸送皮帶系統(tǒng)，輸送皮帶與其他設(shè)備的通訊功能依靠電控箱完成，顯示其運(yùn)行的狀況。電控箱的具體控制按鈕如下：①啟動(dòng)按鈕。主要負(fù)責(zé)啟動(dòng)輸送皮帶，確認(rèn)皮帶無(wú)故障且處于停止?fàn)顟B(tài)方可按下此按鈕，確保啟動(dòng)的實(shí)際效果。②停止按鈕。主要負(fù)責(zé)停止輸送皮帶，按下此按鈕之前必須確認(rèn)皮帶正處于運(yùn)行狀態(tài)。③報(bào)警復(fù)位按鈕。主要作用是一旦皮帶出現(xiàn)電壓和電流過載、滾筒溫度異常或者速度異常等問題，會(huì)啟動(dòng)此按鈕，并隨之發(fā)出語(yǔ)音報(bào)警提示。④急停按鈕。其是一種自鎖按鈕，一旦皮帶出現(xiàn)急停指令，全部皮帶同時(shí)停止運(yùn)行，要再次按復(fù)位按鈕，確保急停按鈕的作用效果。⑤遠(yuǎn)/近控按鈕。主要是在輸送皮帶正常模式下，對(duì)遠(yuǎn)近控制的方式進(jìn)行切換。⑥閉鎖按鈕，主要是對(duì)于控制臺(tái)的鎖定。第二，設(shè)計(jì)智能化集控系統(tǒng)。此智能化集控系統(tǒng)主要包括：地面上機(jī)位、礦用防爆兼容PLC技術(shù)控制分站、礦用防爆顯示器、礦用攝像儀及礦用無(wú)線基站等。智能化集控系統(tǒng)設(shè)計(jì)兩臺(tái)上位機(jī)，一臺(tái)備用，其功能主要如下：①圖形監(jiān)視；②數(shù)據(jù)信息管理；③顯示動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)信息；④自我診斷；⑤異常報(bào)警燈。一般來(lái)說(shuō)，操作臺(tái)安裝在井下主礦流線區(qū)域，方便此設(shè)備收集和處理井下數(shù)據(jù)信息，從而實(shí)現(xiàn)主礦流控制的智能化。①為了實(shí)現(xiàn)智能化集控系統(tǒng)控制，可以采用RS485和輸送機(jī)之間進(jìn)行數(shù)據(jù)信息的交互。同時(shí)，輸送機(jī)可以安裝負(fù)責(zé)檢測(cè)載荷分布的裝置，負(fù)責(zé)分析機(jī)頭機(jī)尾位置的載荷情況，通過CAN總線與協(xié)同控制單元連接，從而根據(jù)原礦運(yùn)輸和載荷分布實(shí)現(xiàn)自動(dòng)變頻控制。②無(wú)線基站的設(shè)立可以確保井下全面覆蓋無(wú)線網(wǎng)絡(luò)，對(duì)于設(shè)備的檢查可以通過移動(dòng)終端完成。無(wú)線基站還能夠?qū)υO(shè)備進(jìn)行巡檢工作，對(duì)工作情況進(jìn)行監(jiān)督等等。③為了滿足工程的需要，將IP網(wǎng)絡(luò)廣播終端安裝于輸送機(jī)的機(jī)頭區(qū)域，以便實(shí)現(xiàn)語(yǔ)音播報(bào)的功能，方便相關(guān)工作人員借助集控中心的通信、現(xiàn)場(chǎng)語(yǔ)音主站和輸送機(jī)語(yǔ)音分站之間的語(yǔ)音溝通和交流，從而形成一整套完整的語(yǔ)音功能，實(shí)現(xiàn)通信的有效性和實(shí)時(shí)性。

3.3 加強(qiáng)綜合監(jiān)管

礦井企業(yè)在采礦過程中的安全事故屢見不鮮，對(duì)人員和企業(yè)的人身財(cái)產(chǎn)安全造成了嚴(yán)重的威脅。所以，相關(guān)人員要進(jìn)一步強(qiáng)化綜合監(jiān)管的力度，防止發(fā)生各類的礦井安全事故。此外，綜合監(jiān)管還能確保礦井企業(yè)安全穩(wěn)定的發(fā)展，為人員提供安全的工作環(huán)境，利用計(jì)算機(jī)系統(tǒng)強(qiáng)化綜合監(jiān)管力度，從而有效地降低礦井主運(yùn)輸系統(tǒng)安全事故發(fā)生的概率。

礦井主運(yùn)輸系統(tǒng)是礦井開采系統(tǒng)中最為重要的組成部分之一，負(fù)責(zé)原礦能夠安全穩(wěn)定地運(yùn)輸至指定區(qū)域，這關(guān)系到礦井企業(yè)的穩(wěn)定發(fā)展。因此，對(duì)于礦井主運(yùn)輸系統(tǒng)，礦井企業(yè)要不斷采用先進(jìn)的科學(xué)技術(shù)對(duì)其進(jìn)行優(yōu)化升級(jí)，防止出現(xiàn)嚴(yán)重的安全生產(chǎn)責(zé)任事故，從而促進(jìn)礦井行業(yè)健康持續(xù)的發(fā)展。

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