煤礦豎井投料防堵技術(shù)探究

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1、煤礦豎井投料防堵技術(shù)探究　　【摘要】通過對唐山礦業(yè)分公司矸石充填系統(tǒng)豎井投料可能出現(xiàn)的堵井危險進行分析和研究，確定運用多種形式和技術(shù)，實施自動化綜合監(jiān)測監(jiān)控，杜絕發(fā)生因堵井而造成的廢井事故，提高豎井投料的安全系數(shù)?！娟P(guān)鍵詞】豎井投料；防堵；雷達物位儀；微波固體流量開關(guān)開灤唐山礦業(yè)分公司2013年建成矸石充填回采系統(tǒng)。此系統(tǒng)包括地面投料系統(tǒng)和井下采面充填系統(tǒng)，其中地面充填系統(tǒng)包括井上集中控制室，儲矸倉庫，運料系統(tǒng)及投料井四大組成部分。整個系統(tǒng)運行過程中投料井的安全是最關(guān)鍵環(huán)節(jié)。此投料井深度620米，井下建造有

2、投料緩沖倉硐室一座，硐室內(nèi)建有緩沖器一套和儲矸倉一個。1、投料流程井上矸石或料石通過儲矸倉庫內(nèi)的膠帶輸送機投入投料井，矸石通過620米的投料井自由落體下落到井下緩沖倉，砸落在緩沖器上，降低沖擊力后落入矸石倉中。2、堵井情況分析2.1投料井堵塞4投料井內(nèi)徑580mm，設計入料粒度小于等于50mm。因投料井專供投料使用，構(gòu)造相對簡單，采用復合金屬管路貫通井下負600水平。矸石或料石運輸、儲存和投料過程中因天氣冷暖變化和濕度變化情況可能出現(xiàn)結(jié)塊現(xiàn)象，造成投料粒度增大，在實際投料過程中可能出現(xiàn)堵塞井筒情況，井筒為豎

3、井且封閉，如發(fā)生井筒堵塞情況將極難疏通，甚至可能成為廢井。2.2儲矸倉堵塞矸石或料石經(jīng)過緩沖器后可能出現(xiàn)將儲矸倉填滿溢出現(xiàn)象，如不及時發(fā)現(xiàn)可能填滿整個緩沖倉硐室并堵塞投料井。3、技術(shù)分析要解決以上兩種問題，需要分別處理。首先監(jiān)測上井口入料和下井口出料狀態(tài)，通過自動化控制系統(tǒng)控制投料系統(tǒng)運行，防止料石堵井。3.1投料井防堵技術(shù)方案采用一種新型防堵監(jiān)測裝置。主要構(gòu)成情況如下：防爆型微波固體流量開關(guān)兩個、多通道光纖轉(zhuǎn)換器一對，可編程控制器一套，控制系統(tǒng)微機一套，配套掛架兩個。圖1、圖2、圖3是結(jié)構(gòu)示意圖。圖中設備

4、包括如下：充填站運料膠帶輸送機、投料井上口微波固體流量開關(guān)1、光纖轉(zhuǎn)換器1、控制系統(tǒng)微機、投料井、投料井下口固體流量開關(guān)2、光纖轉(zhuǎn)換器2、緩沖裝置、給煤機、膠帶輸送機。具體實施方式4圖中顯示，本實用新型裝置中微波固體流量開關(guān)1、2分別固定在投料井上下口靠近井壁位置，且不被井壁遮擋，固定方式為圖4所示采用管式夾具安裝。兩開關(guān)分別連接光纖轉(zhuǎn)換器，將電信號轉(zhuǎn)為光信號，用光纜傳輸?shù)娇刂剖覂?nèi)的控制系統(tǒng)的PLC，通過控制系統(tǒng)微機進行監(jiān)測和控制。此微波固體流量開關(guān)防護等級為IP67，耐振10～150HZ，可有效防止煤塵滲

5、入和管路振動，發(fā)射功率Max5mW，測量范圍0～2m，繼電器動作延時Max15s。當有固體通過井口投入時，微波固體流量開關(guān)1將捕捉到這個動作，并將此動作轉(zhuǎn)化為開關(guān)量信號，開關(guān)量信號轉(zhuǎn)化為光信號后，經(jīng)過光纜傳輸?shù)娇刂葡到y(tǒng)PLC；當物料經(jīng)過自由落體落到投料井下口時被微波固體流量開關(guān)2捕捉到動作，在組態(tài)軟件中反映此兩個開關(guān)量。通過理論演算和實際測量，物料自投料井上口投入經(jīng)過大約12.5s～13s落到投料井下口，在微機中設定兩個微波固體流量開關(guān)監(jiān)測到的信號間隔時間大于13s（實際設定為15s），當兩開關(guān)量時間大于1

6、5s時，即可認定為發(fā)生初期堵井情況（可理解為少量物料堵井或附著井壁），此時控制系統(tǒng)將停止充填站運料膠帶輸送機工作，并伴有報警聲光提示，工作人員可根據(jù)現(xiàn)場情況進行應急處理。當充填站運料膠帶正常停止工作13s后，微機將停止讀取開關(guān)量，防止誤報警。3.2儲矸倉防堵技術(shù)方案4圖5是此方案結(jié)構(gòu)示意圖。在擋矸籠上方安裝2臺防爆攝像頭，。在緩沖器托梁下安裝3臺脈沖雷達物位儀。2臺防爆攝像頭，24小時監(jiān)視緩沖倉內(nèi)投料情況和儲矸倉內(nèi)物料水平，通過光纖將視頻信號傳到井上集中控制室，便于控制人員實時監(jiān)控。選用脈沖雷達物位儀是因其

7、具有高達26GHz的發(fā)射頻率，具有較強的抗干擾能力，測量盲區(qū)小，有較高的測量精度和可靠性。因倉口較大安裝3臺脈沖雷達物位儀是為了脈沖信號能基本覆蓋倉內(nèi)各角落實時監(jiān)測儲矸倉內(nèi)物料水平及位置變化。雷達反饋信號傳輸?shù)骄峡刂剖彝ㄟ^組態(tài)軟件可顯現(xiàn)儲矸倉矸石堆積高度，設定危險位置上限，具有報警功能。這樣可以杜絕滿倉造成的堵塞隱患。4、結(jié)論此煤礦豎井投料防堵技術(shù)實際運用狀態(tài)良好，視頻信號與數(shù)字信號相結(jié)合，多種監(jiān)測監(jiān)控方式互補，安裝方便，可靠性高。降低物料堵井的危險性，在堵井初期就能及時監(jiān)測，并自動停止投料，降低了事故處

8、理時間和難度，降低了清井處理成本，解決了人工無法及時發(fā)現(xiàn)堵井情況的難題。4