智能掘进工作面远程操作皮带机出货系统

智能掘进工作面远程操作皮带机出货系统

马晓峰

淮沪煤电有限公司丁集煤矿 安徽淮南 232141

摘要：随着国内能源需求量的不断增加，煤炭的开采量也越来越大。从工作面到立井提升，煤炭的运输离不开皮带机系统。为了提高工作效率，减少人工投入，智能化掘进工作面远程操作皮带机将是我们攻克的主要难题。本文就笔者在淮沪煤电有限公司丁集煤矿掘进工作面的工作经验，谈一下皮带机系统的远程操作。

关键词：掘进工作面；皮带机；远程操作

一、背景技术

近年来，随着环境保护意识的强化，以及新型能源革新利用，煤炭企业的利润缩减严重。面对这种严峻的煤矿市场环境，如何减人提效，降低煤矿企业人工成本，以优化人员配备，取得企业竞争优势，提高企业经济效益，是每个煤矿企业都面临的课题。随着煤矿装备的不断升级，对于新设备的使用、施工工艺的优化要求也越来越高，如何改进井下生产方式也是大家都需要认真思考的。

目前煤矿井下皮带机出货系统，皮带机头、溜煤眼下口均需安排专人操作，控制皮带机的启停、皮带涨紧、溜煤斗的开合等，不仅造成人员浪费而且效率较低；皮带机机尾使用综掘机拉移，存在较大安全威胁且拉移过程中易造成皮带跑偏；皮带机选用伸缩带式输送机，存在操作复杂、故障率高等缺点；传统的出货系统不仅给矿区增加过大的生产工艺成本，也直接影响生产。

二、智能掘进工作面技术介绍

丁集煤矿在1242（3）运顺建立了一套智能掘进工作面远程操作皮带机出货系统，该出货系统由矿用隔爆兼本安型可编程控制箱（皮带机机头机尾各配置一台）、矿用本安型扩音电话、9芯通讯电缆、输出控制线缆、各类保护传感器、缓冲床式皮带机用自移机尾、永磁电滚筒、控制用三位四通电磁阀 、手动阀、视频监控系统等组成，实现单人控制整个出货系统的运行，在出货系统方面减少了人力、提高了效率。

皮带机选用永磁直驱电动滚筒配合变频控制器调速；在皮带机机头安装液压卷带装置；皮带机机尾选用缓冲床式皮带机用自移机尾；通过在机头安设一台KXJ660矿用隔爆兼本安型可编程控制箱，机尾增设一台KXJ127控制箱，配合矿用本安型扩音电话及9芯通讯电缆做到了远程控制皮带机的启停、皮带机自动张紧、保护复位等动作；机尾KXJ127可编程控制箱选用了较小体积的西门子PLC（SMART200系列）和以太网/光纤通讯，配有本安型中文全彩触控屏；从皮带机机头矿用隔爆兼本安型可编程控制箱127V电源接入三位四通电磁阀，由PLC控制电磁阀接通的触点实现电磁阀的动作，通过电磁阀的操作来推动溜煤气缸执行机构的动作，从而实现溜煤斗的开合远程控制。

三、智能掘进工作面现场实践

1.人员在皮带机机尾进行皮带机启动、停止、复位等操作

机尾操作人员通过KXJ2-127 矿用隔爆兼本安型可编程控制箱发出启动、停止信号，通过矿用单模光缆将信号传输至皮带机机头处KXJ660矿用隔爆兼本安型可编程控制箱，KXJ660矿用隔爆兼本安型可编程控制箱通过控制线缆将信号传输至变频器，由变频器来控制DSJ100/130/1×200永磁电滚筒的启动、停止。KXJ660 矿用隔爆兼本安型可编程控制箱与各类传感器相连，当皮带机出现故障时，传感器通过控制线缆将信号传输至KXJ660 矿用隔爆兼本安型可编程控制箱，最后用过矿用单模光缆反馈至机尾的KXJ2-127 矿用隔爆兼本安型可编程控制箱，机尾操作人员联系机电工进行处理，故障处理后操作人员在KXJ2-127 矿用隔爆兼本安型可编程控制箱上就可以进行复位。实现远程控制皮带机的启停、皮带机自动张紧、保护复位等动作。

图1 皮带机远程操控示意图

2.溜煤眼开启和封闭

机尾操作人员通过KXJ2-127 矿用隔爆兼本安型可编程控制箱发出信号，通过矿用单模光缆将信号传输至皮带机机头处KXJ660矿用隔爆兼本安型可编程控制箱，在机头的KXJ660矿用隔爆兼本安型可编程控制箱上安装一个三位四通电磁阀，信号即可通过三位四通电磁阀来控制压风的启、停，进而控制流煤斗的开启和封闭。在溜煤眼上下口压风管路上各串接一个三位四通手动控制阀，当电磁阀操作出现故障时，可通过手动三位四通阀实现就地操作。

3. 缓冲床式皮带机用自移机尾的使用

皮带机机尾选用缓冲床式皮带机用自移机尾，提高了工作效率，实现了支护作业与拉移皮带机尾平行作业，同时更好的解决了皮带机跑偏调向问题，出货系统机械化程度进一步提高。

3. 永磁直驱电动滚筒的使用

皮带机选用永磁直驱电动滚筒配合变频控制器调速，在安装使用时具有体积小、安装方便、操作简单、故障率低等优点。在皮带机机头安装液压卷带装置,职工在进行加皮带、抽皮带作业时，通过操作液压手把即能实现加皮带、抽皮带等一系列工作。

四、现场应用效果

智能化掘进工作面应用后，实现单人控制整个出货系统的运行，在出货系统方面减少了人力、提高了效率。皮带机机尾选用缓冲床式皮带机用自移机尾，提高了工作效率，实现了支护作业与拉移皮带机尾平行作业，在皮带机机头安装液压卷带装置,职工在进行加皮带、抽皮带作业时，通过操作液压手把即能实现加皮带、抽皮带等一系列工作。

成功实现单人控制整个出货系统的运行，在出货系统方面每班节约2人次。皮带机机尾选用缓冲床式皮带机用自移机尾，每拉移一次机尾节约0.5小时，一圆班按照拉移三次计算可节约1.5小时。安装液压卷带装置,每进行一次加皮带、抽皮带作业，可节约1小时。

皮带机选用永磁直驱电动滚筒配合变频控制器调速，故障率低减少设备更换期间存在的安全风险。皮带机机尾选用缓冲床式皮带机用自移机尾，避免了采用综掘机拉移机尾存在的安全风险。

结束语

随着矿山应用技术的不断发展，矿山的生产和组织方式将会向“安全、高效、绿色、智能”的方向发展，实现采掘过程的智能化和自动化运行，对于提升煤矿安全生产水平和生产效率具有重要意义。掘进工作面智能化控制系统是以掘探一体机、带式转载机、自移机尾设备为依托，利用智能传感技术、定位定向技术、监测监控技术、无线传输技术、远程控制技术、多信息远程重现技术和多设备协同、集中控制技术实现掘进工作面设备的智能化控制。通过智能化系统的运行，可以大大降低职工的劳动强度，改善煤矿工人工作环境，提高了生产效率。

参考文献

[1]张忠国.煤巷快掘系统发展的趋势和与关键技术[J].煤炭科学技术，2016(2):236.

[2]张小刚.采掘工作面设备智能化控制系统的研究[J].煤矿机械，2013(11):127.

[3]张小峰.高效快速掘进系统自动控制技术研究[J].煤炭技术，2016(6):32-33.