煤矿主井箕斗滞煤监测及处理系统设计

李 南 陈永生

(1.安徽理工大学电气与信息工程学院;2.淮南矿业集团)

淮南矿业集团某矿主井装载系统采用的是液压称重定量和核磁秤定容双重控制，装煤时靠转角油缸转动来实现翻板的打开和关闭，从而实现为箕斗装煤。该矿开采第一水平为-648 m，主井提煤采用双车四箕斗提煤，每个箕斗每次提煤20 t，每次提升时间约142 s，速度为8 m/s。主井是煤矿生产的咽喉要道，在煤矿运输中有重要地位，而箕斗提升是煤矿生产的终端环节。在实际生产过程中，由于煤质因素，有时在箕斗内会出现滞(余)煤现象。箕斗滞(余)煤，不完全卸载，虽然发生概率较小，但很难监测。以该矿20 t箕斗为例，在煤质差时箕斗装载20 t仅约占箕斗容积的1/2，若此时不能卸载而二次装煤将造成箕斗承载40 t，该情形下的提升机将无法提升只能下滑，非常危险。煤质较好时箕斗二次装载将造成容积满载，如不及时清理，会出现箕斗溢煤现象，容易砸坏尾绳及分绳梁，发生锅底仓堵眼事故。为此，经过现场论证，结合PLC［1-4］对该矿箕斗设计了在线监测系统和处理滞煤装置。

1 监测系统设计

根据现有主井装卸载系统的技术参数和特征，经论证，可以利用提升机在箕斗发生滞(余)煤情况时运行电流与正常工作电流的差别(显著减小)来迅速判断出箕斗是否存在滞(余)煤现象。当电流发生变化达到一定程度时会发出声光报警，提醒工作人员，并可加之闭锁，以避免二次装载事故的发生。

箕斗滞(余)煤监测系统设计方案为:取定量斗闸门开信号作为判断箕斗是否装煤的依据(一次装煤)，将(一次装煤)运行时的电流值(匀速段)与正常运行电流值(匀速段)进行比较，从而判断出箕斗是否存在滞(余)煤现象，可及时发出声光报警，同时，增设闭锁装置，使定量斗无法打开，以保障矿井的安全提升，如图1所示。

图1 主井箕斗滞煤监测流程

滞煤监测系统优点为:①所选用的信号(定量斗闸门开信号)安全可靠，无需增设信号采集系统，从而使得监测系统得以最大限度的简化;②箕斗运行过程中即可发现是否滞(余)煤，不会因时间差造成二次装载事故的发生。

2 滞煤处理装置设计

传统处理箕斗滞(余)煤的方法为:①从闸门口开始进行人工处理，该方法危险系数大，这是因为一但箕斗内的滞煤突出、冲出易冲击伤人;②用水浸泡，该方法耗时较长，势必影响矿井的正常生产，且产生的煤泥水易发生二次装载事故。

经现场勘查，对箕斗进行了改造，在箕斗闸门上方斜面处开4个孔，焊好管接头。在正常提升时采用管冒堵住;当箕斗出现滞(余)煤无法完成自动卸载时，经在线监测系统报警停车后，仅需要接上压风管路，开通破拱装置闸阀，便可松动滞(余)煤，从而轻松完成卸载工作。经此改造后，较短时间内便可处理好箕斗内的滞(余)煤。设计方案见图2。

图2 箕斗处理滞煤破拱装置

改造后的主井箕斗滞煤处理装置的优点为:①安全性较好，仅需相关人员连接好压风管路，便可开通闸阀完成操作;②高速快捷，每次处理时间不超过5 min。

3 结语

随着主井提升任务的加重，对设备故障要求越来越严格，煤流线的任何故障都有可能影响矿井的产量。通过设计箕斗滞(余)煤监测系统以及箕斗处理滞煤破拱装置，能够迅速判断出箕斗是否存在滞(余)煤现象，避免出现因箕斗滞(余)煤而造成的二次装煤，有效确保了提升系统的正常运转。

［1］廖常初.S7-300/400 PLC应用技术［M］.北京:机械工业出版社，2005.

［2］国家煤矿安全监察局.煤矿安全规程［M］.北京:煤炭工业出版社，2011.

［3］胡寿松.自动控制原理［M］.北京:科学出版社，2007.

［4］汪晓平.PLC可编程序控制器系统开发实例导航［M］.北京:人民邮电出版社，2002.