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)

某礦是一座現代化的千萬噸礦井，礦井現有兩個生產盤區，兩個放頂煤工作面生產，日常實行一個工作面主采，一個工作面配采的生產模式。在借鑒文獻[1-3]的基礎上，通過安裝一、二盤區膠帶煤流優化控制系統，對將要超載的工作面進行預警，協調兩個綜采工作面的出煤量，從而使生產過程中煤量大小實現了自動化控制，有效杜絕了巷道膠帶過載停機、主運輸膠帶重載啟動等現象，使設備運轉平穩，壽命延長，從源頭上消除了煤流運輸設備事故隱患。

1 煤流優化控制系統

煤流優化控制系統旨在通過檢測兩個工作面的出煤量，根據工作面出煤量對主井帶式輸送機帶載量作出相對準確預測，協調工作面的采、放煤工作，挖掘主井帶式輸送機最大運量潛能，最終實現兩個盤區均衡出煤。運轉設備參數見表1。

表1 運轉設備參數

2 系統組成

煤流優化控制系統包含如下設備，2臺工控機，6個防爆控制分站箱，4臺防爆電腦，分布在一盤區膠帶機頭，二盤區膠帶機頭，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。該系統可以把全礦輸煤系統連接起來。

3 控制方法

以主井膠帶機運轉1周的時間920 s為基準計算，根據能量守恒定律，綜采轉載機耗時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。根據計算，綜采工作面一煤炭通過巷道膠帶機和一盤區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據比采集綜采二的數據提前了5 min。這個對于整個系統數據的準確性很重要，所以一旦出現綜采落煤點到主井膠帶機的距離出現大的變化時，一定要做相應修改。

4 控制流程

綜采工作面一遠比綜采工作面二遠，把綜采一設為1個定值2 800 t/h，對應綜采電流值為90 A，超過就報警，比較的是1個定值。用綜采二來調節總煤量，當綜采總煤量小的時候，可以增加煤量，當綜采總煤量大的時候，減少煤量，比較的是總煤量。

圖1 煤流優化控制系統

綜采一的控制流程如圖2所示。當綜采一電流大于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”，轉載機停，這時系統會發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。當系統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，當系統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。

圖2 煤量均衡系統綜采一控制流程

綜采二的控制流程如圖3所示，當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，當系統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。當綜采二報過載報警，綜采二司機繼續增加煤量，當系統檢測到，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”，這時系統會發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，系統檢測到綜采做功開始減少，當減少到小于176 A時，綜采二聲光報警器由紅色變成黃色，語音報警變為“煤量過大，請注意”，然后綜采做功繼續減少，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 煤量均衡系統綜采二控制流程

5 操作說明

1) 綜采面上的煤流系統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，黃色表示已經達到運量的85%以上，紅色表示已經超載。

2) 觀察綜采面上的煤流系統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) 當出現煤流系統聲光報警器指示燈顏色變為黃色時，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，直到煤流系統聲光報警器指示燈顏色變為綠色時，才可加大卸煤。

4) 當出現煤流系統聲光報警器指示燈顏色變為紅色時，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，直到煤流系統聲光報警器指示燈顏色變為綠色時，才可卸煤。

5) 判斷轉載機的停止信號是否由煤流系統發出的，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發出的停后刮板機信號，煤流均衡系統主畫面見圖4。

6 結 語

通過安裝一、二盤區膠帶煤流優化控制系統，對將要超載的工作面進行預警，協調兩個綜采工作面的出煤量，使生產過程中煤量大小的控制實現了自動化，有效杜絕了膠帶過載停機、主運輸膠帶重載啟動等現象，使設備運轉平穩，壽命延長，從源頭上避免了設備事故隱患，實現了設備少維修理念，每天產量提高到5.5萬t以上。