矿山提升井电控计量装载系统研究

矿山提升井电控计量装载系统研究

徐德荣

辽宁排山楼黄金矿业有限责任公司  辽宁省阜新市  123000

摘要：随着现代化智能化矿山建设的需要，只依靠收尺量方和数矿车来推算产量和计量严重失准，无法对采区实行定额考核。因此，开展矿山提升井计量装载系统研究，对于加强井下原矿石计量，实现对采区的定额管理，确保矿井提升系统的安全，节能减排和高产高效，都有着重要的现实意义。

关键词：矿山提升   电控计量装载

矿山提升井电控计量装卸载控制系统，可用于金属非金属矿山竖井装卸载及信号方面的集控制、检测、保护、通话、语言报警于一体的自动控制系统。通过集中对信号和装卸载部分的控制，来实现设备的全自动运行，实现自动装卸载。

A公司是一个开采20余年的矿山企业，开采深度约700多米。长期以来，井下开采的矿石主要依靠竖井箕斗设备提升到地面进入矿仓，然后汽车及皮带运至选矿车间。在提升过程中，由于竖井箕斗没有安装称重系统，箕斗中的矿石装多或装少无法知道，如果装多了造成箕斗超负荷运行，加快钢丝绳磨损老化，时常有掉罐，严重影响了矿山的安全生产；如果每罐矿石装少了，工作效率降低，浪费了能耗，不利于节能减排；更重要的是，井下每天、每月甚至每年实际生产的矿石产量无法计量，因此迫切需要矿山提升井电控计量装载系统来进行精准计量。

1、系统功能综述：

控制对象：单道一个装载设备：1个溜嘴、1台放矿机、一个扇形闸门、1个箕斗、打点信号。控制系统设有自动、手动、点动工作方式的控制：在自动方式下，整个装卸载过程按工艺要求依次动作；在手动方式下，操作人员通过按钮可控制各设备动作；无论是自动还是手动操作，被控设备之间设有严密的闭锁。只有在点动状态时，才能分别对各设备进行单独操作。定量仓闸门与信号的闭锁保护：即信号系统未发出停止信号时，定量仓无法开门，定量仓未关闭时，无法发出开车信号；定量仓闸门与箕斗到位的闭锁保护：箕斗不到位，定量仓闸门打不开。

具有二次装载保护：即每次箕斗到位后定量仓只能打开一次定量仓定时、定容、定重三种方式保护：即定量仓内装料的时间或容量或重量达到设定值时，振动放矿机停止运行；采用可编程控制器控制，连接主井提升机房、井下装载点和井口卸载点各电气设备，实现井上、井下装卸载等的自动控制、信号和通讯联系。信号数字显示功能：车房显示柜界面汉字显示“快上、快下、慢上、慢下”，数字“2、3、4、5”，数字“0”表示停止。检修指示功能；按检修按纽，全线有检修显示。

2、自动装卸载及提升信号电控装置工作原理

信号装置和井口卸载部分可分为自动、手动、点动三种方式，由井下信号工循环按动下井口装载台上的提升方式(自动、手动、点动)装换开关来选择，要求井下信号工必须在“信号发出、上井口箕斗到位”之前进行提升方式的选择。曲轨卸载顺序是箕斗进曲轨→箕斗到位→卸载→发提升信号→箕斗出曲轨。曲轨卸载不受时间控制。当提升方式转换到手动状态时，整个装置将采用手动方式发提升信号，具体如下：下井口装载完成后(即定量斗闸门关闭后)，井下信号工可手动按动“信号2”按钮，发出“快上”提升指令。井口信号工手动转发“信号2”按钮，将“快上”指令转向车房，司机开车，箕斗向井口运行。曲轨卸载：箕斗进曲轨、箕斗到位后，由箕斗到位传感器发停车信号，自动打开箕斗闸门矿料卸入井口缓冲仓。当井下信号工将提升方式转换到自动状态时，以上发信号和井口的卸载过程都由PLC内部程序来完成，不需信号工参与发信号，信号工只参与监控，当发现问题时发出停止信号或急停信号。急停按钮为自锁按钮，当有紧急情况时，用手按下急停按钮即可，上、下井口及车房全线都有“急”字显示，车房显示箱内的急停继电器动作切断安全回路，绞车紧急停车，同时伴有连续的急停音响，延时一段时间后，急停音响消失，急停显示保持，直到所发急停部位确认事故处理完后，顺时针旋转急停按钮，使急停按钮复位，这时全线“急”字消失，司机可正常开车。   

井下信号工可根据井下的具体情况选择合适的装载方式（自动、手动、点动）。点动方式下各设备之间没有闭锁关系，容易发生不应有的事故，所以只适用于检修和现场调试设备用，其它情况不允许使用，点动状态下操作设备，按动一下按钮设备跟着动作一下，手一松设备就跟着停止动作。手动、自动状态下装载装置各设备之间有相互的闭锁关系：定量斗闸门与箕斗到位之间的闭锁关系，即箕斗不到位,定量斗闸门打不开，定量斗闸门不关闭，提升信号发不出去；定量斗闸门放矿机之间的闭锁关系:即定量斗闸门不关闭，放矿机不能启动；手动状态下的正确操作顺序为：当定量斗没有装满时，按下放矿机开”按钮，（当前定量斗闸门必须处于关闭状态，即显示屏上定量斗闸门动态显示LED灯为红色）启动放矿机开始给料（动态显示由静止状态变为闪动），通过溜槽向定量斗内装料，当显示屏上现“满载”，放矿机自动停止运行；等到箕斗到位后，井口自动发出停止信号，信号显示回“0”，按下 “定量斗闸门开”按钮，开始向箕斗内卸料，等到定量斗出现“满载”，关闭定量斗闸门，直到显示屏上出现“定量斗闸门关”，才可以向井口发出提升信号。当井下信号工把装载方式转换到自动状态时，井下信号工按下自动主令按钮，装载开始自动执行。

自动装载的顺序是：PLC先检测定量斗中的料有没有装满，如果料未满，打开放矿机，此时矿料装入定量斗，如果PLC检测到料装到设定值时，即满载，关闭放矿机。PLC返回初始状态，等待料未满的信号。如果有未满信号时，PLC将重复循环。如果PLC检测到定量斗中的料已经装满，箕斗到位后，箕斗到位传感器自动发出停车信号，开油泵电机，打开定量斗闸门。定量斗开始向箕斗卸料，等到装载台显示屏上“满载”LED显示熄灭，如果定量斗内的矿料卸不净，原因可能由于料湿定量斗内壁粘料，PLC将延时一段时间后自动关闭闸门。等到显示屏上的闸门动态显示LED由绿色变为红色，信号2自动发出，关闭油泵电机，进入下一个循环过程。当井底发出信号2后，向绞车房发出开车信号进行提升，当箕斗进入卸载位置时，发出显示信号，箕斗到位后，向绞车房发出停车信号，正常卸矿。当检测到箕斗卸载完成后，下井口发出的提升信号3后，向绞车房发出允许开车信号，各系统具有闭锁功能。当装载过程中出现特殊情况时，可按下装载急停按钮，整个装载部分设备将全部停止工作，等到故障处理完后，将装载方式转换到手动方式继续完成剩下的部分。井下信号工应对整个装置进行监护,当装置出现故障后，应及时找电工进行维修后，再继续进行生产；信号装置对传感器进行了监控，当传感器出现短路时，装置对出现故障的传感部位采用闪烁的LED显示，同时对自动、手动执行的程序停止执行；当出现上述情况时，应将提升方式、装载方式转换到手动状态，并把检修信号发出，显示屏上出现“检”字显示后，维修人员才能到故障部位去处理，避免没有转换到手动状态，当开关闭合时自动程序继续向下执行，造成不应有的事故。当信号装置由于维修需要单独断电造成井上、井下之间的一些显示不能同步时，可以由车房统一切断电源后，再次重新送电，使装置恢复到初始状态。

3、系统装置和设备配置

4.5立方ZLGY型定量斗装载设备，该装载设备制成直立仓式，在仓的底部设有压磁式传感器或液压传感器测重元件，实现定重装载，其测量误差可低于2%，从而实现自动化。采用了预先定量法减少了箕斗和装载设备的撒矿石量。装载设备采用液压站为动力驱动油缸打开装载闸门，箕斗悬吊装载，钢丝绳不受冲击负荷影响，延长了钢丝绳使用寿命，并使箕斗框架受力情形得到改善，增大了箕斗运行的可靠性。装载设备采用外动力驱动的扇形闸门，具有自锁作用，安全可靠，不易产生误动作。该装载设备使用环境恶劣，矿石比重大，块数大，为使设备能长时间可靠使用，斗箱钢板需要加厚度20mm低合金高耐磨衬板，同时在溜槽处加厚度为20mm低合金高耐磨衬板。

作者简介：徐德荣，男，现工作于辽宁排山楼黄金矿业有限责任公司设备物资部，主任工程师。研究方向：电气工程、设备能源管理等。