盖州矿井筒仓汽车装车设备的选择

孙 辉

（煤炭工业太原设计研究院，山西 太原 030001）

引言

盖州矿井位于山西省高平市米山镇，隶属于山西煤炭运销集团股份有限公司，设计生产能力0.9Mt／a。矿井可采煤层为9号、15号煤，均为无烟煤。本矿井的煤炭主要以电力、化工和民用为主，煤炭主要销往周边的电厂，也可根据其他行业的发展，确定煤炭市场目标。井田位于高平市东南约7.0km 处，西距长（治）—晋（城）高速公路6.0km，距太（原）—焦（作）铁路米山集运站3.0km，米山—北诗的乡级公路从井田北部通过，村与村之间有简易公路相连，交通较为便利。根据建设单位规划，矿井生产煤炭通过公路外运，然后销往全国各地。

1 矿井地面生产系统简述

依据煤质情况、产品用途及矿方要求，对原煤进行四级筛分，其筛分粒度为0～13mm、13mm～25 mm、25 mm～100 mm、＋100 mm 四 级，对＋100mm 粒级采用手拣矸石降低灰分，提高产品质量［1］。

由主斜井带式输送机提至主井井口房的原煤经转载带式输送机进入1号筛分间，由设在1号筛分间的YAH1536 型圆振动筛筛分为－100 mm、＋100mm 两级粒度级别，＋100mm 级块煤进行手拣矸石，手拣矸带式输送机带宽B＝1 200mm，然后再通过可移动带式输送机运至块煤堆放场，人工拣出的矸石通过带式输送机运至矸石仓；－100mm级混煤通过带式输送机进入2号筛分间，由设在2号筛分间的BSH4082 型博后筛筛分为0～13mm、13mm～25mm、25mm～100mm 三级粒度级别。三种产品分别经带式输送机进入各自装车筒仓。装车筒仓设4个，直径15m，高度约45m，容量3 000t／个。地面设有SCS－100型汽车衡1台，产品煤外运销售计量均通过汽车衡计量［2－3］。

2 装车设备

筒仓下常用的装车设备有电液动平板闸门、电液动扇形闸门、电液动腭式闸门、防窜仓电动闸门、各式给料机和定量装车系统等。

2.1 闸门

1）电液动平板闸门。该闸门主要由框架、闸板、电液装置等零件组成。工作时，活塞杆受液压力作用带动闸板作水平方向的往复运动，达到闸门的启闭目的。

2）电液动扇形闸门。该闸门由本体、扇形闸板、轴、密封件、电液推杆等部件构成。电液推杆驱动齿轮带动扇形闸板沿轴心旋转，使扇形闸板向一边开启，物料随即下落，待汽车满载后，再由电液推杆驱动使扇形闸板复位，关闭截断下落的物料。

3）电液动腭式闸门。电液动腭式闸门由本体、扇形闸板、轴、齿轮、密封件、执行机构等部件构成。电液推杆驱动齿轮带动扇形闸板沿轴心旋转，使两个扇形闸板向两边开启，物料随即下落，待汽车满载后，再由电液推杆驱动使扇形闸板复位，关闭截断下落的物料。

以上几种电液动闸门随着技术的进步，均可采用带有超载保护装置的电动推杆，可避免烧坏电机，可以远距离操纵或程序控制，往复行程可以精确调节位置自锁。

2.2 防窜仓装车闸门

过去使用的簸箕式电动装车闸门由于构造简单、动作灵活、装车速度快，被广泛应用于散状物料仓口汽车装车。长久以来由于其经常发生断绳、突然断电导致“窜仓”，造成物料伤人、埋车等严重事故。针对该问题，经过技术革新，推出了新型防窜仓电动装车闸门。

该设备由溜槽、闸门、驱动装置、重锤、链锤、挡座、限位开关装置、控制箱等组成。

该闸门的工作原理为：不装车时，电机断电，制动器松闸，闸门在后部配重的作用下处于关闭状态。装车时，电机通电，带动减速器、绳轮转动，利用钢丝绳提起闸门后部（含配重块），闸门打开装车。装车时电机断电，制动器带电抱闸。车装满后，电机带电反向旋转，制动器断电松闸，直至闸门关闭。制动器为常开型，在闸门完全关闭和打开状态均设有机械限位装置，并设有磁感应开关。

2.3 给料机

给料机在地面筒仓装车应用方面，过去常用的往复式给料机和振动给料机近些年已逐步被甲带给料机所替代。这里仅介绍目前较为先进的甲带给料机。

甲带给料机主要由驱动装置（防爆电机）、驱动滚筒、改向滚筒、机架、二维柔性甲带、强力整芯环形胶带、调节阀门、导料槽以及电气控制系统等组成。

甲带给料机优点是给料量大（给料量4 400t／h），且调整方便（手动或电气无级调速）；运行平稳，噪音小；运行功率小（4 400t／h－11kW）。缺点是甲片或胶带易跑偏、甲片易分散而且损坏后更换难度大影响生产严重。

2.4 定量装车系统

1）计量式给料机汽车装车系统。该系统由以下设备组成：计量式给料机（含称重仪表、速度传感器及称重传感器）、变频器、上位工控机（含）管理软件、PLC、信息采集系统及辅助语音提示、信号指示灯、打印机等设备。可以实现手动和自动装车控制及装车过程实时监测，具有数据打印、存储和远程数据共享等功能。其输送能力60～5 000t／h，计量精度可达到（不大于）0.25%。

2）定值皮带秤快速装车系统。该系统主要由料仓法兰连接器（含振动电机）、电液平板闸门、导料溜槽、定值皮带秤、机头溜槽、定值计量控制系统、视频监视控制系统等组成。适用于对散状物料进行连续输送、计量。具有结构精巧、安装简便、性能可靠等特点。可根据现场工艺要求，实现开环或闭环的定量控制。其装车能力：0～500t／h（单台）；系统精度优于0.5级。

3）料斗秤快速装车系统。该系统包括称重系统、装车漏斗及闸门装置、液压系统、控制系统、检修设备及其他辅助设施等。计量斗与筒仓仓口通过挠性连接，在筒仓仓口设置平板闸门控制下料。计量斗由4个称重传感器支撑，并设有校正码装置，方便对计量斗进行定期准确计量校验。计量斗下料口通过装车漏斗对汽车进行定量快速装车，并在装车的同时完成对车厢的平煤工作。

该系统是一种对散装煤炭进行自动称量的电子秤，它将待称量的一批散煤自动分成若干份，依次称量每份质量，累加所有称量结果，并将被称的煤炭依次卸出。其单车装车计量精度±0.1%，连续称重效率2 500～5 400t／h。

3 装车设备选择

长久以来，各矿井在矿区生产区门口安装汽车衡，空车进矿先计量车重，然后到筒仓处进行装车，随后重车计量毛重，打印票据出厂。因条件限制和利益驱动，运煤车辆普遍存在超载现象，造成严重的安全隐患、公路损坏和环境污染。近年来政府开始重拳治理运煤车辆超载，出台了一系列严格的法律、法规，车辆超载强制卸货并处以罚款，根据规定还要对涉事矿井进行重罚，同时若运煤车辆所装煤量不足，又会带来使用客户利益损失，进而造成煤矿损失客户资源、影响效益。

上述情况究其原因，装车设备落后、人工装车无法精确控制装车量是最主要因素。其误差通常都在1.5t以上，只能让重车重复过秤，依赖人工卸料或补料。由于地面生产系统布置的原因汽车衡与筒仓的距离较远，完成一辆车的准确装车往往超过30min，带来工人劳动强度大、车辆拥堵、管理混乱、装车场地污染严重等问题。

基于以上层面的考虑，本次设计首先排除了不具备计量功能或计量误差大的装车设备，包括各类电液动闸门、防窜仓装车闸门和各种给料机。

目前国内应用比较成熟的几种定量装车系统中，计量式给料机汽车装车系统结构相对较复杂、环节多、计量式给料机存在和甲带给料机一样的缺陷；定值皮带秤快速装车系统中的重要部件定值皮带秤普遍存在计量精度不高的问题。综合这些因素，设计选择料斗秤快速装车系统作为盖州矿井筒仓的装车设备。

料斗秤快速装车系统工作原理（见图1）：操控人员按下称重按钮后，筒仓下的给料闸门打开向计量斗内配料，配入计量斗中的煤量根据车型自由设定。计量斗设有称重传感器，称重传感器实时测量计量斗中的料量，程序根据当前计量斗内的煤量来控制筒仓下的液压平板闸门的开关程度来实现计量斗的定量。煤量达到预设质量后，自动打开装车平板闸门，煤经装车漏斗装入汽车内，同时车辆缓慢前行，可对装入到车内的煤进行平整，装车漏斗分为两层，外部漏斗可根据汽车车厢的高度进行调整，其过程可通过控制油缸来实现。计量斗放空后，称重仪表发出信号，定量闸门自动关闭。筒仓下平板闸门自动打开进行下一轮作业，连续不断地完成快速装车。在一个称重循环作业完毕后，装车数据将存入数据库内。

图1 料斗秤快速装车系统布置示意图（m）

系统控制主要由PLC控制，设置手动、自动两种方式，可与电子汽车衡进行联网实现装车过程实时监测，具有数据打印、存储和远程数据共享等功能。

4 结语

料斗秤快速装车系统的使用可将装车时间由原来的每辆车30min缩短到5min，大量减少相关人员和设备的浪费，降低装车成本约50%，大大提高了作业效率。装车数据实现了计算机自动管理，提高了矿井的自动化管理水平，有利于矿井取得良好的经济和社会效益。

［1］中华人民共和国建设部.GB 50125－2005，煤炭工业矿井设计规范［S］.北京：中国计划出版社，2005.

［2］于载泽.矿井生产系统设计手册［M］.北京：中国经济出版社，1997.

［3］刘学忠，李畔玲.快速定量装车系统在煤炭行业的应用［J］.煤炭加工与综合利用，2011（1）：51－52.