李村煤矿南翼上仓斜巷带式输送机防过载冲击 设计及应用

李村煤矿南翼上仓斜巷带式输送机防过载冲击        设计及应用

张海波

（潞安化工集团 李村煤矿，山西 长治 046000）

摘要 随着矿井产能提升，李村煤矿2个综采工作面出煤时的瞬时出煤量超出主要带式输送机实际输送能力时，尤其是南翼上仓斜巷带式输送机作为主运输系统的咽喉要道，一旦出现故障将会造成全矿停产。本设计通过综合CST和天津华宁电子公司KTC101集控系统控制原理及李村煤矿主运输系统现状，在确保设备运转安全和不影响现有集控系统控制、联锁、操作功能的情况下，在南翼上仓斜巷带式输送机过载前设定一个功率预警值，当功率达到预警值时，CST发出预警信号并通过天津华宁电子公司KTC101集控系统虚拟带式输送机中温度保护与超温自动洒水装置的逻辑关系，形成过载信号的中转传递，将预警停机信号由南翼上仓带式输送机机尾下位机接点反馈至南翼带式大巷1#带式输送机或1302运输巷带式输送机，彻底消除了南翼上仓带式输送机过载停机现象及造成的重大安全隐患，实现了主煤流系统集约化安全高效生产。

关键字：带式输送机；过载；功率；预警；

Design and application of belt conveyor against overload impact in inclined roadway of south wing of Licun Coal Mine

ZHANG Hai Bo
(Licun Coal Mine of Lu'an Chemical Group, Shanxi Changzhi 046000;)

Abstract: With the increase of mine productivity, when the coal output from two fully mechanized coal mining faces in Licun Coal Mine exceeds the actual capacity of the main belt conveyors, especially when the belt conveyors in the inclined laneway on the south wing serve as the throat of the main transportation system, a failure would shut down the whole mine. This design integrates the control principle of CST and KTC101 centralized control system of Tianjin Huaning Electronics Company and the status of main transportation system of Licun Coal Mine, under the condition of ensuring the operation safety of the equipment and not affecting the control, interlock and operation functions of the existing centralized control system, a power warning value is set before the belt conveyor in the inclined roadway of the upper warehouse on the south wing is overloaded, when the power reaches the warning value, cST issue warning signal and through the logic relation between temperature protection and over-temperature automatic watering device in virtual belt conveyor of KTC101 centralized control system of Tianjin huaning electronic company, form the transfer of overload signal, feed the warning stop signal from the lower machine contact of the tail of the belt conveyor on the south wing to the 1 # belt conveyor or 1302 belt conveyor on the south wing, the phenomenon of overload shut-down of belt conveyor on the South Wing and the serious hidden danger of safety are completely eliminated, and the intensive safe and efficient production of main coal flow system is realized.
Keywords: Belt Conveyor; overload; Powe;rEarly Warning;

0 引  言

李村煤矿一期设计300万t/a，后期达到500万t/a，目前一、二采区所有采掘队组出煤均经过采区带式输送机集中汇流到南翼带式大巷1#带式输送机、南翼上仓斜巷带式输送机转载到主井煤仓。李村煤矿主运输系统及综采工作面出煤设备简介附表1所示和主运输系统运输路线平面图附图1所示如下：

表1 主运输系统及综采工作面出煤设备简介

项目	南翼上仓斜巷带式输送机	南翼带式大巷1#带式输送机	南翼带式大巷2#带式输送机	1302运输巷带式输送机	一采区胶带下山带式输送机	二采区1号带式输送机	1305综采工作面顺槽带式输送机	2302（2303）综采工作面顺槽带式输送机
型号	DTL140/190	DTL140/190	DTL140/190	DTL140/190	DTL140/190	DTL140/190	DSJ120/190	DSJ120/190
设计运输量	1900 t/h	1900 t/h	1900 t/h	1900 t/h	1900 t/h	1900 t/h	1900 t/h	1900 t/h
带速	3.8 m/s	3.8 m/s	3.8 m/s	3.8 m/s	3.8 m/s	3.8 m/s	3.8 m/s	3.8 m/s
长度	676 m	1300 m	910 m	1000m	1300m	650 m	1100m	1200m
提升  高度	108	-50	35	-87m	57m	72.5	49m	109m
电机  功率	2×630kW   （另备用一套驱动）	2×500kW	3×500 kW	2×500kW	3×500kW	2×500kW	3×500kW	3×500kW
驱动  装置	CST	变频器	变频器	变频器	变频器	变频器	变频器	变频器
集中  装置	天津华宁KTC101	天津华宁KTC101	天津华宁KTC101	天津华宁KTC101	天津华宁KTC101	天津华宁KTC101	天津华宁KTC101	天津华宁KTC101

                                        

图1 主运输系统运输路线平面图

由于采掘衔接安排及产能提升，两套综采设备分别布置在一采区1305综采工作面（2020年10月开始出煤），二采区2302综采工作面（2020年6月开始出煤）（2021年5月搬家倒面至2303综采工作面出煤）。两个采区综采工作面同时出煤时南翼上仓带式输送机^[1]原设计生产能力难以满足需求，即使备用驱动投运，三台电机同时驱动（最大运量可达到2700t/h），由于两个综采工作面源头出煤不均衡，给主运输系统尤其是南翼上仓带式输送机带来很大压力，尖峰时刻大煤量时仍会造成南翼上仓带式输送机沿线撒煤严重，经常出现过载停机及重载启动现象，最严重时过载停机造成南翼上仓带式输送机后溜塞死机尾、损坏机尾滚筒等重大安全隐患，且每次重载启动对钢丝绳芯胶带接头都会造成损伤^[2]，影响设备整体使用寿命。尽管采取协调两个综采工作面源头均衡出煤，降低综采工作面刮板输送机转速、综采工作面顺槽带式输送机速度和主运输司机密切观察煤量，煤量大时及时停机等一系列管理手段，但效果不明显，人工观测不可靠，仍存在很大安全隐患，严重影响正常安全生产。

针对南翼上仓带式输送机尖峰时刻大煤量时存在过载^[3]停机重大安全隐患，在采取管理手段收效不明显的情况下只有通过技术手段方能彻底解决。为此，机电科联合皮带队，CST厂家、天津华宁电子有限公司和中信重工开城智能装备公司变频器厂家技术骨干进行技术会诊、课题公关——《实现南翼上仓带式输送机反联锁》，计划在不影响现有主煤流集控系统控制、联锁、操作功能和干扰其它因素情况下，在南翼上仓带式输送机煤量过载前，设定一个功率预警值，当达到预警值时直接停1302运输巷带式输送机（联锁一采区胶带下山带式输送机及1305综采工作面依次停机），而保证南翼上仓带式输送机和南翼带式大巷1#带式输送机不停机，保证二采区采掘队组不间断生产，若南翼上仓带式输送机煤量继续增大，设定另一个预警值直接停南翼带式大巷1#带式输送机（联锁后部^[4]所有主运输带式输送机和综采工作面带式输送机停机），而保证南翼上仓带式输送机不停机，待南翼上仓带式输送机拉空后，依次启动南翼带式大巷1#带式输送机等主运输带式输送机和综采工作面顺槽带式输送机机进行正常出煤。

1 设计思路

1.1 现有闭锁装置：

南翼上仓带式输送机单台电机功率达到690KW时过载停机，由于主煤流系统联锁^[5]，南翼带式大巷1#带式输送机及后部主运输带式输送机、综采工作面顺槽皮带机依次停机；南翼上仓带式输送机启动满速后，南翼带式大巷1#带式输送机及后部主运输带式输送机、综采工作面顺槽皮带机依次启动出煤。

经过分析CST电控装置原理，可以设置功率报警功能，并发出报警停机信号传输给天津华宁集控系统；天津华宁TKC101集控装置一台主控器可以控制多部皮带机，且可设置并同时控制虚拟皮带机。

1.2 设计改造方案：

方案一：按照南翼上仓带式输送机初设：功率2*630KW，过载总功率2*690KW=1380KW,按三台驱动折算，单台平均功率为460KW。南翼上仓带式输送机CST报警功率设为460kW，常开点（设置为IO2.1），在南翼上仓带式输送机天津华宁TKC101集控装置主控器内设置虚拟皮带8#皮带机温度保护与超温自动洒水装置两组常开点，当南翼上仓带式输送机三台电机平均功率达到460kW后，CST功率报警点闭合，触发虚拟8#皮带机温度保护→超温洒水装置（设置CS1.2.1）常开点闭合，将8#皮带机超温洒水信号接入上仓机尾下位机常开点（输出3），在南翼带式大巷1#带式输送机主控器内设置虚拟皮带9#皮带机温度保护与超温自动洒水装置两组常开点，然后把输出3信号反馈至9#皮带机温度保护中，触发9#皮带机温度保护→超温洒水装置（设置CS1.2.3）常开点闭合，然后将9#皮带机超温自动洒水信号反馈至南翼带式大巷1#带式输送机下位机常开点中（输出4），将输出4信号反馈至1302运输巷带式输送机二级防跑偏装置，触发1302运输巷带式输送机二级防跑偏装置常开点闭合，1302运输巷带式输送机报警停车。

按照方案一设置后，南翼上仓带式输送机CST报警功率达到460KW后能及时停车，但动作频繁，大煤量时一个生产班造成1302运输巷带式输送机停机次数在10次以上，通过现场观察调整，将报警功率逐步增加至480KW，大大降低1302运输巷带式输送机停机次数（降至3次以内），保证主运输系统良性运转。

另外在现场应用实践中，南翼上仓带式输送机CST三台电机平均功率达到480kW时，1302运输巷带式输送机虽然可实现停车，但因大煤量时南翼带式大巷1#带式输送机向南翼上仓带式输送机上煤量仍大于南翼上仓带式输送机卸煤量，仍存在上仓带式输送机电机功率迅速增加、过载停机及胶带后溜现象。因此，为彻底消除安全隐患，防止上仓过载停机现象，在方案一设计方案基础上进行优化，提出方案一+方案二相结合的优化方案，即三台电机平均功率达到480kW时停1302运输巷带式输送机，三台电机平均功率达到520kW时停南翼带式大巷1#带式输送机，具体如下：

方案二：南翼上仓带式输送机CST报警功率超过480KW时继续增加时，再设置一个报警值，保证功率增加时及时停南翼带式大巷1#带式输送机，通过实践观察在控制南翼带式大巷1#带式输送机停机次数且不会造成南翼上仓带式输送机误动作重载停机的情况下，另外设520kW为报警值（设置为IO2.2），在南翼上仓带式输送机主控器内设置虚拟7#皮带机温度保护与超温自动洒水装置两组常开点，当三台电机平均功率继续增加达到520kW后，触发上仓CST功率报警点闭合，及虚拟7#皮带机温度保护→超温洒水设置（CS1.2.2）常开点闭合，将7#皮带机超温洒水信号反馈至上仓机尾下位机常开点（输出2），然后把输出2信号反馈至南翼带式大巷1#带式输送机二级防跑偏装置常开点，触发南翼带式大巷1#带式输送机二级防跑偏装置常开点闭合，南翼带式大巷1#带式输送机报警停车。

                                    

图2 南翼上仓带式输送机防过载冲击设计原理图

路线1：CST（IO1.2.1）→8#皮带机温度保护→8#皮带机超温自动洒水装置→南翼上仓带式输送机下位机输出3→9#皮带机温度保护→9#皮带机超温自动洒水装置→南翼带式大巷1#带式输送机下位机输出4→1302运输巷带式输送机二级防跑偏装置。实现南翼上仓带式输送机三台电机平均功率达到480kW，控制1302运输巷带式输送机停机，减少一个采区采掘工作面出煤量。

路线2：CST（IO1.2.2）→7#皮带机温度保护→7#皮带机超温自动洒水→南翼上仓带式输送机下位机输出2→南翼带式大巷1#带式输送机二级防跑偏装置。实现南翼上仓带式输送机三台平均功率继续增大到520kW，控制南翼带式大巷1#带式输送机停机，直接控制南翼带式大巷1#带式输送机向南翼上仓带式输送机的上煤量。

当上仓CST三相平均功率达到480kW与520kW时，会按照路线1（停1302运输巷带式输送机）、路线2（停南翼带式大巷1#带式输送机）两种途径进行分类别停机，在保证尽可能少停皮带机，保证一个采区生产的情况下，完全消除南翼上仓斜巷带式输送机过载停机的可能性。

2 应用情况

  通过上仓皮带闭锁改造已使用一年，达到预期效果，南翼上仓带式输送机三台电机功率达到设定的预警功率值时立即停机，动作灵敏可靠，且不影响原有联锁、闭锁装置及操作功能；上仓皮带南翼上仓带式输送机启动满速后，南翼带式大巷1#带式输送机及后部带式输送机和综采工作面顺槽带式输送机依次启动^[6]，使用以来从未出现误动作和不灵敏现象，完全杜绝了南翼上仓带式输送机过载停机及重载启动现象，提高了南翼上仓带式输送机运行可靠性，有力保证了矿井安全生产。

应用该设计方案改造后，彻底消除南翼上仓斜巷带式输送机过载停机等一系列不安全因素，减少检修维护工作量，且每日可节省一名专职清煤工，每个专职清煤工日工资按260元算，年节省约9万余元，真正实现“安全高效，减人提效”^[7]的目的。

3 结  论

随着产能提升，各矿井都会出现瞬时出煤量超出主要带式输送机实际输送能力，都存在主要带式输送机设计输送能力难以满足矿井实际生产要求的情况，都在采用应对措施，提速改造或监测煤量或电流改造^[8]，该设计方案在确保设备运转安全的情况下，通过划分功率范畴，利用天津华宁集控装置中虚拟皮带中温度保护与超温自动洒水装置的逻辑关系，形成过载信号的中转传递，将预警停机信号由南翼上仓带式输送机机尾下位机接点反馈至南翼带式大巷1#带式输送机、1302运输巷带式输送机，可实现南翼上仓带式输送机三台电机平均功率达到480kW时停1302运输巷带式输送机，平均功率达到520kW时停南翼带式大巷1#带式输送机，尽可能地少停机或不停机，尽可能确保矿井一个采区处于连续生产状态^[9]，从技术手段解决了高功率期间南翼上仓带式输送机负荷继续增大的可能性且动作灵敏可靠，彻底消除南翼上仓带式输送机过载停机现象，同时即使南翼上仓带式输送机保护误动作或其它因素无计划停机，也不会造成南翼上仓胶带后溜、重载启动现象，实现矿井集约化安全高效生产。

该设计改造思路可广泛应用在主煤流控制煤量时闭锁后部带式输送机，也可实现控制间隔带式输送机停机，为主煤流系统^[10]控制改造提供了有益探索与实践，具有极高的应用及推广前景。

参考文献：

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