煤矿井下输送机运输系统的自动化控制分析

摘要：随着矿井开采规模的不断扩大，对井下运输系统的要求越来越高，传统的皮带输送方式无法满足矿井高效生产的需要。因此，笔者在分析井下皮带输送机系统构成及特征的基础之上，从自动化控制系统以及控制过程、控制运行效果等方面对矿井输送系统自动化控制分析，并提出一些全自动化控制保护措施，以期能更好的促进矿井高效运输。

关键词：煤矿井下运输,井下运输系统,井下输送机自动化控制,皮带输送机

随着综合机械化水平的不断提升，矿井回采工作面煤炭产量日益增加，矿井运输系统负荷也不断加大，对运输系统的自动化水平提出了更高的要求。矿井运输系统自动化水平提升可以有效的降低运输系统的人员数量，降低井下运输管理及维护人员的劳动强度，提升矿井煤炭运输能力。因此，笔者对矿井运输系统自动化控制进行研究。
 

1 井下皮带输送机系统构成及特征

现阶段，我国矿井的建设朝着大型化方向发展，在矿井建设初期就应该对选择的运输方式进行分析，选择经济、运量合理的运输方式。

1.1 皮带输送系统结构组成

煤矿井下采用的皮带输送机系统同创包括皮带机的托辊、输送皮带、驱动装置及滚筒、张紧装置、制动装置、改向设备、清扫设备、装载设备等。输送系统中采用的运送皮带通常是由橡胶、钢丝等组成，橡胶对井下工作环境要求相对比较严格;托辊根据滚筒数量可以分单滚筒、双滚筒以及三滚筒，根据形状划分有平行托辊、槽形托辊、调心托辊等形式;滚筒通常有改向滚筒以及驱动滚筒，改向滚筒主要是用来对控制滚筒上皮带运动方向，驱动滚筒用来给皮带提供运转动力;张紧设备，主要是给皮带机提供一定的张紧力。

1.2 输送机运行特点

采用皮带运输系统具有下述优点：

1.2.1 运输安全

采用皮带运输相对于轨道运输具有显著的安全性，不会在运输过程中出现跑车情况，同时也不会出现掉道显现，在皮带输送机系统中安装有各类安全传感器（速度、重量等），对皮带运输系统的运行状态进行监控，保证整个运输过程中的安全。

1.2.2 适用性强

皮带输送机适用于各种类型矿井的运输，同时输送驱动装置可以提供较大的驱动力，将输送的材料以及煤炭运输到指定地点，能够较好的使用巷道底板的起伏，在坡度较大的巷道也能够进行运输，是实现长距离大运量运输的一个较好选项，但是皮带输送机要求的转弯半径较大，在两条巷道交汇处往往需要采用两条巷道上下错开布置。

2 矿井输送系统自动化控制分析

2.1 自动化控制系统

文中对井下常用的KHP128-K型矿用皮带输送机的自动控制装置进行分析，该型号的皮带机控制装置具有单机控制及集中控制两种不同控制方式，在集中控制方式时，当一台输送机停止运行时，向其运输煤炭或者材料的另一部输送机也自动的停止运行;该控制装置在逆煤流方向启动时具有延迟启动功能，通常的延时启动时间在5s～15s之间。井下可以实现对不超过8台皮带输送机的集中控制当系统处于手动控制方式时，可以对单个皮带输送机进行独立控制，具有较强的灵活性。但是，无论系统是采用集中控制还是单个控制方式，都应具有相应的保护功能。例如：运输故障紧急停车、启动延时、系统运行状态显示、故障闭锁以及故障报警等。

2.2 自动化控制系统的控制过程分析

2.2.1 正常起车

采用多台监控装置对皮带输送机的启动过程进行控制，首先启动的皮带输送机可以根据自身运动速度对后面跟其连接的另一台输送机就那些启动控制，输送机的延时启动时间通常设定在5s～15s之间，同时采用的监控仪可以对整个自动控制系统控制的皮带输送机启停状态进行显示。

2.2.2 正常停机

自动控制下，皮带输送机的停机顺序与启动顺序相同，最开始启动的一部皮带输送机最先开始停机，其下部位置联锁的皮带输送机延迟前一台皮带输送机12s左右停机。系统中的出现故障而停车的皮带输送机监控装置应具有自动声光报警功能，同时故障皮带机的监控仪应处于闭锁状态，只有将皮带机故障排除之后，才可以解除皮带机监控仪的闭锁状态，使得皮带机重新进行启动。

2.2.3 单台控制

当系统处于手动控制方式时，相邻近的皮带输送机之间不联动，皮带输送机启动或者停止受到皮带机机头位置的控制面板控制，但是处于单机运行状态时，仍可以对下一部皮带输送机的启动或者停机进行控制。

2.3 自动化控制运行效果分析

山西某矿为年产量达到600万t的现代化矿井，井下地质条件复杂，运输环节较多，安全运输压力较大，在年初时在矿井布置皮带输送机自动控制系统，对井下的13 部皮带机进行集中控制，在各个皮带输送机端头位置均布置有监控分站，并在机头位置安设高清摄像头及本安防爆型控制PC，依托矿井原有的工业以太网形成了皮带输送系统的自动化控制，可以在地面监控中心就能实现对皮带输送机运行状态的远程监控及控制管理。当井下的皮带输送机出现跑偏、堆煤、打滑等运输故障时，在监控中心中的显示屏中都可以显示，以便井下工作人员根据控制系统监测到的运输系统故障发生位置、发生原因及发生时间等参数对皮带输送机及时的进行维修，提高了输送机的维修效率，同时大幅的降低井下工作人员的劳动强度，消除了人为控制下皮带输送机控制不连续的隐患，确保矿井运输安全。

3 矿井输送机自动控制安全保护措施分析

皮带输送系统自动控制操作人员应该对系统进行自动控制的原理及工作过程进行掌握，并能够根据井下实际运行情况对控制系统的运行参数进行修改调整，在对控制系统的控制参数进行修改时，必须解除控制系统的自动控制方式，改成手动控制方式（单机运行）。现场井下工作人员必须熟练的掌握设备紧急停机跟手动启动方式，以防止出现紧急情况可以实现对设备的紧急停机。当运输系统处于自动控制方式时，井下所有的运输工作人员都应该在系统内行走，不应在系统前行走，严禁在动作控制的系统上横过皮带机，在需要横穿的皮带机位置安设架桥，方便行人安全通过。

4 结束语

采用自动控制系统实现对井下皮带输送机的远程自动控制，并将温度、速度、急停、跑偏、堆煤等传感器集合到控制系统中，对皮带输送过程进行保护，将皮带输送机的运行状态通过工业以太网环路传输到地面监控中心，以便对皮带输送机的运行状态进行及时掌握。在山西某矿的运行实践也表明，采用的运输自动控制系统可以实现井下皮带输送机的软启动，并按照设定的参数控制皮带输送机的运行速度，能够达到增加矿井运输效率，井下工作人员劳动强度，降低运输成本的目的。

参考文献：

1. 矿山自动化控制系统在皮带运输中的应用研究
2. 皮带运输自动化控制系统的研究与应用
3. 煤矿井下输送带运输系统自动化过程
4. 在胶带运输系统中自动化控制程序的应用與作用探究
5. 回采工作面生产运输系统集中控制的应用实践