千萬噸礦井煤流均衡自動化控制研究

李金翔

(大同煤礦集團 云岡礦，山西 大同 037003)

某礦是一座現(xiàn)代化的千萬噸礦井，礦井現(xiàn)有兩個生產(chǎn)盤區(qū)，兩個放頂煤工作面生產(chǎn)，日常實行一個工作面主采，一個工作面配采的生產(chǎn)模式。在借鑒文獻[1-3]的基礎(chǔ)上，通過安裝一、二盤區(qū)膠帶煤流優(yōu)化控制系統(tǒng)，對將要超載的工作面進行預(yù)警，協(xié)調(diào)兩個綜采工作面的出煤量，從而使生產(chǎn)過程中煤量大小實現(xiàn)了自動化控制，有效杜絕了巷道膠帶過載停機、主運輸膠帶重載啟動等現(xiàn)象，使設(shè)備運轉(zhuǎn)平穩(wěn)，壽命延長，從源頭上消除了煤流運輸設(shè)備事故隱患。

1 煤流優(yōu)化控制系統(tǒng)

煤流優(yōu)化控制系統(tǒng)旨在通過檢測兩個工作面的出煤量，根據(jù)工作面出煤量對主井帶式輸送機帶載量作出相對準確預(yù)測，協(xié)調(diào)工作面的采、放煤工作，挖掘主井帶式輸送機最大運量潛能，最終實現(xiàn)兩個盤區(qū)均衡出煤。運轉(zhuǎn)設(shè)備參數(shù)見表1。

表1 運轉(zhuǎn)設(shè)備參數(shù)

2 系統(tǒng)組成

煤流優(yōu)化控制系統(tǒng)包含如下設(shè)備，2臺工控機，6個防爆控制分站箱，4臺防爆電腦，分布在一盤區(qū)膠帶機頭，二盤區(qū)膠帶機頭，綜采工作面一巷道機頭，綜采工作面二巷道機頭，綜采工作面一巷道膠帶機尾，綜采工作面二巷道膠帶機尾，如圖1所示。該系統(tǒng)可以把全礦輸煤系統(tǒng)連接起來。

3 控制方法

以主井膠帶機運轉(zhuǎn)1周的時間920 s為基準計算，根據(jù)能量守恒定律，綜采轉(zhuǎn)載機耗時920 s時間運的煤會在一定時間后平鋪在主井膠帶機上。而綜采轉(zhuǎn)載機920 s運煤所做的功就等于此時主井膠帶機運煤所做的功。根據(jù)計算，綜采工作面一煤炭通過巷道膠帶機和一盤區(qū)膠帶機落在主井膠帶機上用時22 min；綜采工作面二煤炭通過巷道膠帶機和二盤區(qū)膠帶機落在主井膠帶機上用時17 min。由于綜采工作面一到主井膠帶機的距離遠，要大約22 min，所以實際情況是將采集綜采一的數(shù)據(jù)比采集綜采二的數(shù)據(jù)提前了5 min。這個對于整個系統(tǒng)數(shù)據(jù)的準確性很重要，所以一旦出現(xiàn)綜采落煤點到主井膠帶機的距離出現(xiàn)大的變化時，一定要做相應(yīng)修改。

4 控制流程

綜采工作面一遠比綜采工作面二遠，把綜采一設(shè)為1個定值2 800 t/h，對應(yīng)綜采電流值為90 A，超過就報警，比較的是1個定值。用綜采二來調(diào)節(jié)總煤量，當(dāng)綜采總煤量小的時候，可以增加煤量，當(dāng)綜采總煤量大的時候，減少煤量，比較的是總煤量。

圖1 煤流優(yōu)化控制系統(tǒng)

綜采一的控制流程如圖2所示。當(dāng)綜采一電流大于90 A，綜采一就報過載報警，此時聲光報警器變成紅色，并播報語音“煤量過載，已停車”，轉(zhuǎn)載機停，這時系統(tǒng)會發(fā)出信號停綜采的貝克控制器，后刮板輸送機就停下來，不再往巷道上運煤。當(dāng)系統(tǒng)檢測到綜采一電流小于90 A，但綜采電流之和大于176 A，此時聲光報警器變成黃色，并播報語音“煤量過大，請注意”。綜采一司機就要注意減少煤量，停掉前刮板輸送機或者后刮板輸送機，當(dāng)系統(tǒng)檢測到煤量降低到過載報警值以下時，聲光報警器由黃色變成綠色，語音報警停止，這時綜采一司機就可啟動刮板機全力生產(chǎn)。

圖2 煤量均衡系統(tǒng)綜采一控制流程

綜采二的控制流程如圖3所示，當(dāng)兩個綜采電流之和大于150 A，綜采二就報過載報警，此時聲光報警器由綠色變成黃色，并播報語音“煤量過大，請注意”，這時綜采二司機就要注意減少煤量，停掉前刮板機或者后刮板機，當(dāng)系統(tǒng)檢測到煤量降低到過載報警值以下時，聲光報警器由黃色變成綠色，并停止播報語音，這時綜采二司機就可以增加煤量了，啟動停止的刮板機。當(dāng)綜采二報過載報警，綜采二司機繼續(xù)增加煤量，當(dāng)系統(tǒng)檢測到，綜采電流之和大于176 A，綜采二就報過載故障，此時聲光報警器由黃色變成紅色，并播報語音“煤量過載，已停車”，這時系統(tǒng)會發(fā)出信號停綜采的貝克控制器，后刮板機就停下來，不再往巷道上運煤，系統(tǒng)檢測到綜采做功開始減少，當(dāng)減少到小于176 A時，綜采二聲光報警器由紅色變成黃色，語音報警變?yōu)椤懊毫窟^大，請注意”，然后綜采做功繼續(xù)減少，減少到小于150 A時，綜采二聲光報警器指示燈由黃色變成綠色，語音報警停止。這里綜采電流和為15 min的綜采電流的平均值。

圖3 煤量均衡系統(tǒng)綜采二控制流程

5 操作說明

1) 綜采面上的煤流系統(tǒng)聲光報警器指示燈只有3種顏色：綠色、黃色、紅色。綠色表示可正常出煤，黃色表示已經(jīng)達到運量的85%以上，紅色表示已經(jīng)超載。

2) 觀察綜采面上的煤流系統(tǒng)聲光報警器指示燈是否為綠色，若為綠色可正常卸煤，出煤。

3) 當(dāng)出現(xiàn)煤流系統(tǒng)聲光報警器指示燈顏色變?yōu)辄S色時，語音報警為“煤量過大，請注意”，減少卸煤，停掉前刮板機或者后刮板機，直到煤流系統(tǒng)聲光報警器指示燈顏色變?yōu)榫G色時，才可加大卸煤。

4) 當(dāng)出現(xiàn)煤流系統(tǒng)聲光報警器指示燈顏色變?yōu)榧t色時，語音報警為“煤量過載，已停車”，這時后刮板機停了，強制停止卸煤。這時司機要耐心等待，直到煤流系統(tǒng)聲光報警器指示燈顏色變?yōu)榫G色時，才可卸煤。

5) 判斷轉(zhuǎn)載機的停止信號是否由煤流系統(tǒng)發(fā)出的，只需要觀察聲光報警器是否為紅色燈，若為紅色就是煤流控制系統(tǒng)發(fā)出的停后刮板機信號，煤流均衡系統(tǒng)主畫面見圖4。

6 結(jié) 語

通過安裝一、二盤區(qū)膠帶煤流優(yōu)化控制系統(tǒng)，對將要超載的工作面進行預(yù)警，協(xié)調(diào)兩個綜采工作面的出煤量，使生產(chǎn)過程中煤量大小的控制實現(xiàn)了自動化，有效杜絕了膠帶過載停機、主運輸膠帶重載啟動等現(xiàn)象，使設(shè)備運轉(zhuǎn)平穩(wěn)，壽命延長，從源頭上避免了設(shè)備事故隱患，實現(xiàn)了設(shè)備少維修理念，每天產(chǎn)量提高到5.5萬t以上。