稱(chēng)重式裝載系統(tǒng)在非通過(guò)式立井箕斗裝載系統(tǒng)中的應(yīng)用

【摘要】針對(duì)非通過(guò)式裝載系統(tǒng)，主井底鼓形裝載設(shè)備存在的裝載量不可控、箕斗經(jīng)常超載、不能實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化運(yùn)行等嚴(yán)重問(wèn)題，從裝載設(shè)備本身入手，徹底解決裝載量不可控的問(wèn)題，為主立井提升提供可靠的安全保障，同時(shí)，實(shí)現(xiàn)裝載自動(dòng)化，改善現(xiàn)場(chǎng)操作人員的勞動(dòng)條件，以實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)操作的人性化。

【關(guān)鍵詞】裝載系統(tǒng)改造；自動(dòng)化操作

1.新三礦主立井提升系統(tǒng)裝備狀況：

新三礦主立井承擔(dān)著礦井負(fù)3.5水平與地面之間的原煤提升任務(wù)，于1995年正式投入運(yùn)行。該車(chē)房安裝洛礦2010年生產(chǎn)的2JK-2-2.5型提升機(jī)，絞車(chē)運(yùn)行速度：4.8m/s，提升高度：175m，提升容器配備JG-4.5Q輕型石家莊飛機(jī)制造長(zhǎng)生產(chǎn)的鋁合金箕斗一對(duì)，箕斗有效容積：4.8m3，名義載重量：4.5t。系統(tǒng)自投運(yùn)以來(lái)，隨著技術(shù)的進(jìn)步和安全要求的提高，一方面我們逐步將電控裝裝置由KKX系列改造為PLC可編程控制的智能化TKD型，并于2012年增加一套高壓變頻電控系統(tǒng)，確保了提升電控系統(tǒng)的雙備份，為安全提升創(chuàng)造了條件；另一方面，提升機(jī)也由原來(lái)的XKT型改造為2JK-2.5*1.2型，提升容器為傳統(tǒng)的鋼制箕斗進(jìn)行了輕型化鋁合金改造，確保了提升機(jī)械部分的安全、可靠、高度，為安全生產(chǎn)錦上添花，所有這些工作，為新三礦的安全生產(chǎn)奠定了基礎(chǔ)。美中不足的是，限于新三礦主井底的地質(zhì)條件及硐室和生產(chǎn)條件，箕斗的裝載設(shè)備仍采用傳統(tǒng)的定容式裝載設(shè)備（非通過(guò)式裝載設(shè)備），而我煤質(zhì)極不穩(wěn)定，造成箕斗超載頻繁，這種情況的存在一則違反《煤礦安全規(guī)程》第382條“-----箕斗提升必須采用定重裝載”的規(guī)定，二則造成嚴(yán)重的安全隱患，制約了礦井的安全生產(chǎn)。

針對(duì)此情況，我礦曾對(duì)該裝載設(shè)備進(jìn)行了定重升級(jí)改造，限于當(dāng)時(shí)的技術(shù)條件，改造時(shí)以定容式裝載設(shè)備為基礎(chǔ)，通過(guò)在井底的箕斗坐梁上安裝稱(chēng)重傳感器稱(chēng)重，在裝載設(shè)備溜煤筒上加裝限煤閘門(mén)控制煤量的方法實(shí)現(xiàn)定重。其原理是稱(chēng)重傳感器發(fā)出重量信號(hào)經(jīng)計(jì)算機(jī)處理后通過(guò)液壓站控制溜煤筒內(nèi)的閘門(mén)開(kāi)閉，實(shí)現(xiàn)箕斗裝載的開(kāi)始與停止。但經(jīng)使用后發(fā)現(xiàn)該裝置實(shí)用價(jià)值不高，不具備正常的功能。

2.設(shè)備改造前運(yùn)行情況分析

新三礦主立井提升系統(tǒng)經(jīng)過(guò)幾年來(lái)的運(yùn)行和不斷改造，總體的裝備技術(shù)水平得到了不斷提升，安全可靠性也得到了逐步提高，但井底裝載設(shè)備存在的問(wèn)題成了該提升系統(tǒng)安全生產(chǎn)的瓶頸，直接影響了整體的安全運(yùn)行，表現(xiàn)在：

2.1稱(chēng)重傳感器直接承受箕斗的全重和沖擊重量，損壞嚴(yán)重。稱(chēng)重傳感器安裝于井底尾梁上，正常生產(chǎn)過(guò)程中箕斗停在稱(chēng)重傳感器上，一方面箕斗下回到位停車(chē)的瞬間對(duì)其產(chǎn)生較大的沖擊力；另一方面裝載開(kāi)始時(shí)設(shè)備鼓形溜煤槽翻轉(zhuǎn)時(shí)，大量煤炭瞬間落入箕斗內(nèi)，產(chǎn)生很大的沖擊力。這兩個(gè)力疊加，導(dǎo)致稱(chēng)重傳感器損壞。我礦使用的稱(chēng)重傳感器由最初的80t級(jí)增加至800t級(jí)后仍不能承受此沖擊力，造成生產(chǎn)維護(hù)成本過(guò)高，經(jīng)濟(jì)性極差。

2.2稱(chēng)重精度低，箕斗裝載量不穩(wěn)定，無(wú)法實(shí)現(xiàn)真正的定重。受結(jié)構(gòu)因素影響，稱(chēng)重傳感器承受了箕斗的壓力，而箕斗壓力與鋼絲繩松緊程度密切相關(guān)，而鋼絲繩在使用過(guò)程中是逐步變長(zhǎng)的，這就造成箕斗裝載量相應(yīng)的減少；而稱(chēng)重傳感器的信號(hào)經(jīng)計(jì)算機(jī)處理后再通過(guò)液壓回路驅(qū)動(dòng)油缸推動(dòng)閘板限煤的過(guò)程中耗時(shí)較長(zhǎng)，造成限煤延時(shí)，又增加了裝載量。二者相疊加，造成箕斗內(nèi)的實(shí)際裝載量不可控，也就無(wú)法定重。

2.3裝載設(shè)備仍以老式的鼓形裝載設(shè)備為基礎(chǔ)，造成提升機(jī)在提升未端的負(fù)載加大，形成實(shí)質(zhì)的過(guò)負(fù)荷，危及提升安全。裝載開(kāi)始時(shí)，裝載設(shè)備的溜煤槽依靠下行箕斗的自重而旋轉(zhuǎn)過(guò)死點(diǎn)，兩碼滾筒的實(shí)際張力差增加，造成另一個(gè)箕斗卸載負(fù)荷增加；而裝載完畢箕斗離開(kāi)裝載位置時(shí)，裝載設(shè)備的溜煤槽依靠上行箕斗將自身抬起至過(guò)死點(diǎn)，造成初始提升負(fù)荷增加。對(duì)于雙筒提升機(jī)來(lái)講，每個(gè)提升過(guò)程的最初和最末過(guò)程的負(fù)荷是最大的，而此種裝載設(shè)備又加大了這個(gè)負(fù)荷，加局了提升過(guò)載且不可控，是提升過(guò)程的重大危險(xiǎn)源之一。

2.4裝載設(shè)備的限煤閘門(mén)滑道是以鼓形裝載設(shè)備的溜煤筒為基礎(chǔ)而安裝的，受煤的沖擊及塊煤的撞擊，溜煤筒變形嚴(yán)重，經(jīng)常造成限煤閘門(mén)關(guān)不上或打不開(kāi)，影響了正常生產(chǎn)。

2.5鑒于以上原因，現(xiàn)有的裝載設(shè)備不具備正常運(yùn)行條件，無(wú)法實(shí)現(xiàn)定重，違反了《煤礦安全規(guī)程》第382條“-----箕斗提升必須采用定重裝載”的規(guī)定，必須淘汰、改造。

3.設(shè)備改造情況介紹：

我們通過(guò)對(duì)新式設(shè)備調(diào)查情況發(fā)現(xiàn)，采用以連續(xù)稱(chēng)重皮帶式給煤為基礎(chǔ)的ZZD0.25自動(dòng)化定重裝載系統(tǒng)對(duì)原裝載裝置存在的問(wèn)題能夠應(yīng)刃而解，確保新三礦主提升系統(tǒng)的安全可靠。

3.1取消了原裝載設(shè)備使用的鼓形翻轉(zhuǎn)式溜煤槽，消除了此裝置運(yùn)行中克服死點(diǎn)所需的額外力，進(jìn)而減小了提升機(jī)提升開(kāi)始和提升終了的負(fù)載，使提升機(jī)運(yùn)行更平穩(wěn)，有利于安全生產(chǎn)。

3.2實(shí)現(xiàn)了精準(zhǔn)定重。采用連續(xù)稱(chēng)重給煤機(jī)后，煤通過(guò)“先過(guò)秤、再裝載”模式進(jìn)入箕斗，克服了原設(shè)備“選裝煤、后過(guò)秤”模式存在的計(jì)量不準(zhǔn)現(xiàn)象；另外，裝載量與提升鋼絲繩的松緊不再有關(guān)系。

3.3新系統(tǒng)的稱(chēng)重傳感器位于給煤機(jī)上，受力均勻，克服了原稱(chēng)重傳感器承受箕斗自重、箕斗沖擊及裝載的沖擊力，及大的延長(zhǎng)了使用壽命，有利于降低使用成本。

3.4實(shí)現(xiàn)了全自動(dòng)運(yùn)行，箕斗到位后，系統(tǒng)自動(dòng)完成發(fā)停車(chē)信號(hào)、裝載、發(fā)出開(kāi)車(chē)信號(hào)等功能，實(shí)現(xiàn)了無(wú)人值守；另外，根據(jù)煤質(zhì)情況，可選擇手動(dòng)或點(diǎn)動(dòng)裝載模式，方便了檢修作業(yè)和特殊提升作業(yè)。

3.5設(shè)備取消了原使用的液壓站、笨重的油缸及限煤閘門(mén)等設(shè)備，設(shè)備重量由38噸減輕為10噸左右，有利于節(jié)能環(huán)保。

3.6新系統(tǒng)采用可編程控制器控制，連接主井提升機(jī)房、井下裝載點(diǎn)和井口卸載點(diǎn)各電氣設(shè)備，實(shí)現(xiàn)井上、井下裝卸載等的自動(dòng)控制、信號(hào)和通訊聯(lián)系。實(shí)現(xiàn)了給煤機(jī)與信號(hào)的閉鎖保護(hù)、定重給煤機(jī)與箕斗到位的閉鎖保護(hù)、定重保護(hù)、定時(shí)保護(hù)、二次裝載保護(hù)和急停保護(hù)。

3.7新系統(tǒng)符合《煤礦安全規(guī)程》第382條“——箕斗提升必須采用定重裝載”的規(guī)定，使我礦消除了違法生產(chǎn)。

4.新系統(tǒng)調(diào)試中存在的問(wèn)題及整改措施

4.1實(shí)現(xiàn)定重后，當(dāng)煤質(zhì)（煤的比重）變化大時(shí)，裝入箕斗內(nèi)的煤的體積相應(yīng)的變化較大，出現(xiàn)箕斗裝溢后仍達(dá)不到預(yù)定裝載量的情況，造成裝載時(shí)漏、灑煤嚴(yán)重。針對(duì)此種情況，采取加大箕斗有效容積的辦法解決。

4.2煤倉(cāng)開(kāi)空后，煤流沖擊給煤機(jī)，損壞膠帶。嚴(yán)禁煤倉(cāng)開(kāi)空。

4.3煤中塊煤嚴(yán)重時(shí)，沖擊稱(chēng)重傳感器，造成稱(chēng)重桿松動(dòng)，箕斗裝煤量過(guò)少，限制了提升能力。我們改進(jìn)了稱(chēng)重桿的結(jié)構(gòu)和安裝方式，使其不再松動(dòng)。

5.改造后實(shí)現(xiàn)的安全和經(jīng)濟(jì)效益

5.1煤礦作為一個(gè)高危行業(yè)，安全是第一主題，安全就是最大的效益。所以，本項(xiàng)目著重了“安全”這個(gè)中心，強(qiáng)調(diào)提升系統(tǒng)在設(shè)計(jì)范圍內(nèi)運(yùn)行，不超載、不違規(guī)，從而實(shí)現(xiàn)最大的安全效益和經(jīng)濟(jì)價(jià)值。

5.2如果只從簡(jiǎn)單經(jīng)濟(jì)效益考慮，本項(xiàng)目不具備任何優(yōu)越性，因?yàn)槠湎嗣看翁嵘某d，也就是說(shuō)，本系統(tǒng)較原系統(tǒng)的的簡(jiǎn)單經(jīng)濟(jì)性差。

5.3再者，本次改造使新三礦的主提升系統(tǒng)滿足了《煤礦安全規(guī)程》第382條之“箕斗提升必須使用定重裝載”的要求，達(dá)到了合法生產(chǎn)的目的，這就是最大的經(jīng)濟(jì)效益。