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(guò)對(duì)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(xiǎn)進(jìn)行分析和研究，確定運(yùn)用多種形式和技術(shù)，實(shí)施自動(dòng)化綜合監(jiān)測(cè)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(dá)物位儀；微波固體流量開(kāi)關(guān)開(kāi)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(chǔ)矸倉(cāng)庫(kù)，運(yùn)料系統(tǒng)及投料井四大組成部分。整個(gè)系統(tǒng)運(yùn)行過(guò)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(cāng)硐室一座，硐室內(nèi)建有緩沖器一套和儲(chǔ)矸倉(cāng)一個(gè)。1、投料流程井上矸石或料石通過(guò)儲(chǔ)矸倉(cāng)庫(kù)內(nèi)的膠帶輸送機(jī)投入投料井，矸石通過(guò)620米的投料井自由落體下落到井下緩沖倉(cāng)，砸落在緩沖器上，降低沖擊力后落入矸石倉(cāng)中。2、堵井情況分析2.1投料井堵塞4投料井內(nèi)徑580mm，設(shè)計(jì)入料粒度小于等于50mm。因投料井專(zhuān)供投料使用，構(gòu)造相對(duì)簡(jiǎn)單，采用復(fù)合金屬管路貫通井下負(fù)600水平。矸石或料石運(yùn)輸、儲(chǔ)存和投料過(guò)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(shí)際投料過(guò)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(chǔ)矸倉(cāng)堵塞矸石或料石經(jīng)過(guò)緩沖器后可能出現(xiàn)將儲(chǔ)矸倉(cāng)填滿(mǎn)溢出現(xiàn)象，如不及時(shí)發(fā)現(xiàn)可能填滿(mǎn)整個(gè)緩沖倉(cāng)硐室并堵塞投料井。3、技術(shù)分析要解決以上兩種問(wèn)題，需要分別處理。首先監(jiān)測(cè)上井口入料和下井口出料狀態(tài)，通過(guò)自動(dòng)化控制系統(tǒng)控制投料系統(tǒng)運(yùn)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(cè)裝置。主要構(gòu)成情況如下：防爆型微波固體流量開(kāi)關(guān)兩個(gè)、多通道光纖轉(zhuǎn)換器一對(duì)，可編程控制器一套，控制系統(tǒng)微機(jī)一套，配套掛架兩個(gè)。圖1、圖2、圖3是結(jié)構(gòu)示意圖。圖中設(shè)備

4、包括如下：充填站運(yùn)料膠帶輸送機(jī)、投料井上口微波固體流量開(kāi)關(guān)1、光纖轉(zhuǎn)換器1、控制系統(tǒng)微機(jī)、投料井、投料井下口固體流量開(kāi)關(guān)2、光纖轉(zhuǎn)換器2、緩沖裝置、給煤機(jī)、膠帶輸送機(jī)。具體實(shí)施方式4圖中顯示，本實(shí)用新型裝置中微波固體流量開(kāi)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(kāi)關(guān)分別連接光纖轉(zhuǎn)換器，將電信號(hào)轉(zhuǎn)為光信號(hào)，用光纜傳輸?shù)娇刂剖覂?nèi)的控制系統(tǒng)的PLC，通過(guò)控制系統(tǒng)微機(jī)進(jìn)行監(jiān)測(cè)和控制。此微波固體流量開(kāi)關(guān)防護(hù)等級(jí)為IP67，耐振10～150HZ，可有效防止煤塵滲

5、入和管路振動(dòng)，發(fā)射功率Max5mW，測(cè)量范圍0～2m，繼電器動(dòng)作延時(shí)Max15s。當(dāng)有固體通過(guò)井口投入時(shí)，微波固體流量開(kāi)關(guān)1將捕捉到這個(gè)動(dòng)作，并將此動(dòng)作轉(zhuǎn)化為開(kāi)關(guān)量信號(hào)，開(kāi)關(guān)量信號(hào)轉(zhuǎn)化為光信號(hào)后，經(jīng)過(guò)光纜傳輸?shù)娇刂葡到y(tǒng)PLC；當(dāng)物料經(jīng)過(guò)自由落體落到投料井下口時(shí)被微波固體流量開(kāi)關(guān)2捕捉到動(dòng)作，在組態(tài)軟件中反映此兩個(gè)開(kāi)關(guān)量。通過(guò)理論演算和實(shí)際測(cè)量，物料自投料井上口投入經(jīng)過(guò)大約12.5s～13s落到投料井下口，在微機(jī)中設(shè)定兩個(gè)微波固體流量開(kāi)關(guān)監(jiān)測(cè)到的信號(hào)間隔時(shí)間大于13s（實(shí)際設(shè)定為15s），當(dāng)兩開(kāi)關(guān)量時(shí)間大于1

6、5s時(shí)，即可認(rèn)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(shí)控制系統(tǒng)將停止充填站運(yùn)料膠帶輸送機(jī)工作，并伴有報(bào)警聲光提示，工作人員可根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)情況進(jìn)行應(yīng)急處理。當(dāng)充填站運(yùn)料膠帶正常停止工作13s后，微機(jī)將停止讀取開(kāi)關(guān)量，防止誤報(bào)警。3.2儲(chǔ)矸倉(cāng)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(tái)防爆攝像頭，。在緩沖器托梁下安裝3臺(tái)脈沖雷達(dá)物位儀。2臺(tái)防爆攝像頭，24小時(shí)監(jiān)視緩沖倉(cāng)內(nèi)投料情況和儲(chǔ)矸倉(cāng)內(nèi)物料水平，通過(guò)光纖將視頻信號(hào)傳到井上集中控制室，便于控制人員實(shí)時(shí)監(jiān)控。選用脈沖雷達(dá)物位儀是因其

7、具有高達(dá)26GHz的發(fā)射頻率，具有較強(qiáng)的抗干擾能力，測(cè)量盲區(qū)小，有較高的測(cè)量精度和可靠性。因倉(cāng)口較大安裝3臺(tái)脈沖雷達(dá)物位儀是為了脈沖信號(hào)能基本覆蓋倉(cāng)內(nèi)各角落實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)儲(chǔ)矸倉(cāng)內(nèi)物料水平及位置變化。雷達(dá)反饋信號(hào)傳輸?shù)骄峡刂剖彝ㄟ^(guò)組態(tài)軟件可顯現(xiàn)儲(chǔ)矸倉(cāng)矸石堆積高度，設(shè)定危險(xiǎn)位置上限，具有報(bào)警功能。這樣可以杜絕滿(mǎn)倉(cāng)造成的堵塞隱患。4、結(jié)論此煤礦豎井投料防堵技術(shù)實(shí)際運(yùn)用狀態(tài)良好，視頻信號(hào)與數(shù)字信號(hào)相結(jié)合，多種監(jiān)測(cè)監(jiān)控方式互補(bǔ)，安裝方便，可靠性高。降低物料堵井的危險(xiǎn)性，在堵井初期就能及時(shí)監(jiān)測(cè)，并自動(dòng)停止投料，降低了事故處

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