矿井主通风机在线监控系统.pdf

2 0 0 7 年 第5 期 童 媳晨 科技 4 1 矿井主通风机在线监控系统 夏俊生 ， 王才 新汶矿业集团公司华丰煤矿， 山东 新汶2 7 1 4 1 3 摘要矿井主通风机通风设备、 供电设备以及风 门等所有附属设施全部实现程序 自动控制， 配有振动、 温度、 gff _ 等变送 器， 保护齐全， 操作人员通过工控机对风机进行监测监控， 对通风机正常通风、 反风、 双机、 单机、 主辅风机倒换等功能。 关键词主通风机P L C控制供电微机保护在线监控 目前大多数矿井通风设备控制系统仍采用继电器控制， 风机的开停及选择切换均由人工完成， 生产效率和安全性 低， 针对此情况， 华丰煤矿对矿井主通风机实施远程 自动化 控制， 监控系统采用可编程控制器和供电微机测控装置， 通 过网络通讯技术、 O P C技术实现对主风机的远程网络控制。 1 系统设计方案 1 ． 1 主通风机型号 风机型号 B D K一8 一N O． 2 4轴流式对旋风机 电动机型号 Y B F 4 5 0 8 P 2 5 0 k W 6 k V 电源 电压主电动机6 k V 辅助设备供 电电压 3 8 0 V ／ 2 2 0 V 辅助设施 液压风门、 电动蝶阀 电控设备 1 5块电动合闸高压板、 串电抗器启动 1 ． 2 方案设计 1 矿井主通风机通风设备、 供电设备以及风门等所有 附属设施全部实现程序 自动控制， 配有振动、 温度、 风压等变 送器， 保护齐全， 操作人员通过工控机对风机进行监测监控， 对通风机正常通风、 反风、 双机、 单机、 主辅风机倒换等功能。 2 供电线路电控设备 1 5块高压开关柜应用清华紫光 [ W AP 一3 0 O 0 微机综合自动化系统 配微机高频开关直流电 源 ， 通过 O P C技术与风机监控软件进行实时通讯， 将系统运 行电流、 线路电压、 保护信息、 故障信息上传监控主机 ， 将接 受监控主机的操作指令， 进行分合闸操作。 3 监控软件使用西门子 WI N C C工业组态软件， 实时动 态显示监控风机设备、 供电设备及其附属设备的运行状况， 具有故障记录， 历史数据查询等功能。 4 通过光缆与矿井 1 0 0 0 M工业以太网联 网， 并通过 O P C通讯接口与调度中心远程监控主机 WI N C C工业组态软 件通讯， 实现远程监控， 并配有网络摄像仪， 现场无人值守。 1 ． 3 系统功能 系统实现矿井主通风机主、 辅设备的程序控制， 采用西 门子 s 7系列 P I E控制， 实现风机运行参数的实时监测与风 机主辅设备控制的一体化， 保证主通风安全运行 ； 实时监测 风机配用电机的电气参数； 监测设备的运行参数， 电机和风 机前后轴承温度、 振动参数以及超限报警、 风机开停信号、 正 反风信号、 风门开闭等信号； 显示当前运行机号、 正反转信 号， 风机开停状态、 累计当前风机运行时间； 监测通风机气动 图 1 主通风机远程网络控制示意图 参数， 负压、 风量、 全 静 压、 全 静 压效率、 轴功率、 温度等； 实现定子电压、 定子电流超过上下限报警； 在控制柜上通过 监控主机实现就地控制、 集中控制和远方控制方式的选择， 单、 双电机运行选择， 风机的开、 停， 风门的开、 关， 双回路供 电线路的选择， 供高压板、 换向器柜的合闸、 分闸操作。 系统将监测参数通过通信网络传送到监控室上位机， 上 位机组态软件风机监控模拟动画图上实现监测参数的实时 显示， 并将监测参数存储到数据库中， 以数据和趋势图等多 种方式再现监测结果， 实现小时、 日等多种形式时间间隔的 数据查询及查询结果以报表形式打印， 能够完成性能测试并 自动生成性能测试报告 其中包括通风机性能曲线 QH， Q P ， Q～ 。 2 系统特点 2 、 1 设计安全可靠性 控制核心选用西门子公司的可编程控制器， 中间继电器 选用日本 O M R O N公司的 MY 2 ， 高压板微机测控装置选用清 华紫光 [ W AP一3 0 O 0 供电微机保护装置， 对启动高压板 带电 抗器 、 换向器柜的操作采用继 电器信号和 O P C 通讯两种方 式， 提高了系统的安全性。 2 ． 2 先进性 1 本监控装置达到了矿井主通风机主辅设备的 P L C程 序控制， 工作可靠、 性能稳定、 技术先进， 提高了煤矿通风系 统自动化程度； 并通过通讯接口， 与矿井监控系统联网， 实现 风机房无人值守。 2 高压电控设备应用微机线路保护器 ， 保护齐全、 整定 精确， 并有报警信息查询、 日志事件信息查询、 事故追忆记 录、 S O E事件记录、 故 障录波数据记录、 设备报告事件记录 等， 保证了供电系统的可靠性。 下转第 4 3页 维普资讯 2 0 0 7 年 第5 期 东 差 斜l枝 4 3 4 ． 3 钻孔与巷道通道处理技术 针对透巷后注 钻孔不畅通问题， 采用钻孔放炮技术对 钻孔进行技术处理 ， 第一次放炮位置是在巷道底板上， 作用 是把堆积在钻孔底的岩石爆散， 第二次放炮位置是在钻孔与 巷道贯通的巷道口， 作用是扩大钻孔底 口口径， 通过二次放 炮技术处理后， 经压水注水试验， 钻孔吸水量达到 8 O f I l3 ／ h ， 形 成下骨料及注浆条件。 5 注浆工艺 5 ． 1 注浆范围 为奥灰界面以下 3 0 m， 以突水点为中心， 半径为 2 0 m， 受 注体积 3 7 6 8 0 3。奥灰孔隙率按 3 ％计算， 注浆量 1 1 3 0 m 3 。 巷道按 1 ． 8 m2 ． 7 m5 0 m计算， 受注体积 2 5 O m 3 。 5 ． 2 注浆方法 本次注浆采用三台钻机同时施工， 首先对注 孔下骨料、 注浆封堵 1 0 6采区 1 0 6 0 6 0回风巷。注， 、 注，钻孔揭露奥灰 后， 采用分段下行式间歇注浆法， 边延伸、 边注浆。为了提高 注浆质量， 加大注浆扩散半径， 采用分段下行间歇式孔 口压 入注浆法。即注入一定量浆液之后， 进行压水推浆， 然后停 一 天再注。这种方法注浆效果好。 5 ． 3 压 水试验 每次注浆前， 要求必须进行压水试验， 一般采用一个压 力程简易压水 ， 稳定 3 0 m i n 。根据注浆段单位吸水量， 确定浆 液浓度及注浆材料， 同时选择适宜的泵压和泵量。 5 ． 4 浆液浓度 浆液浓度为先稀后浓， 结束时略稀。浆液浓度及其种类 根据注浆前压水试验时测得的钻孔最大吸水量来选择， 浆液 的起始浓度及种类按表 1 参考。 表 1 浆液起始浓度选择表 钻孔最大吸水量 L ／ ra i n 浆 液浓度 水 灰 6 08 O 1 ． 5 1 8 01 5 0 1 ． 2 5 1 1 { 1 1 5 02 o o 1 l一0 ． 8 1 2 0 o O ． 7 5 1 或下骨料充填 5 ． 5 钻孔注浆情况 1 钻孔 注浆。① 注 孔 该 孔 揭露 奥灰水 位标 高 1 3 ． 2 0 m， 比矿区奥灰水位低 1 ． 4 5 m 。注浆结束时压力为 2 ． 7 M P a ， 浆液比重 1 ． 3 6 ， 泵量4 0 l J r n i n ， 持续时间 2 0 ra i n 。② 注， 孔 该钻孔打中巷道， 水位标高 1 1 ． 7 0 m， 井下泄水点水 位标高 1 3 ． 2 0 m， 相差 0 ． 3 0 m， 本孔透巷点距突水点约 1 l m 。 注浆结束时压力为 3 ． 2 M P a ， 浆液比重 1 ． 3 ， 泵量 1 ． 4 5 ， 终量应 4 0 Um i n ， 稳定 2 0 一 ， 3 0 m i n 。对奥灰 3 0 5 0 m全段注浆， 应多次扫孔复 注， 达到压水不再吸水。作为结束标准。 作者简介李新云 1 9 6 4 一 男， 大专学历， 毕业于焦作工 学院采矿专业， 采煤工程师 ， 现在郑州鹤煤能源开发公司生 产技术部从事技术管理工作。 上接第 4 1 页 3 设备、 传感器采用优质国际和国内名牌部件， 降低了 功耗及故障率； 它的分层式设计， 减小了现场机柜体积， 节省 了用户安装空间 。 4 采用成熟的工业控制组态软件， 在操作系统中， 具有 直观和人机友好操作界面， 方便用户使用和维护及管理。 5 采用大屏幕液晶屏现场查看监控数据及报警状态。 6 报警功能齐全。 7 手动和工控机界面操作控制， 采用 Wi n d o w s 操作界 面 。 8 通过 O P C技术， 实现数据共享一具有数据远传功能， 方便远程自动化。 维普资讯 鸯 媳晨 斜技 2 0 0 7 年 第5 期 崖头煤矿矸石井下回填技术应用研究 石念光 ， 吴秀祥 ， 郭忠平 1 ． 山东阳光矿业有限公司， 山东 泰安2 7 1 2 0 4 ； 2 ． 山东科技大学资环学院， 山东青岛2 6 6 5 1 0 关键词煤矸石 井下回填分掘分运设备 随着煤炭工业的发展， 矸石山占地面积越来越大， 既造 成了环境污染， 又增加了企业经济负担。 崖头煤矿位于新汶煤田泉沟二井 田， 现核定生产能力为 3 6万t ／ a ， 矿井设计服务年限 3 5年。每年约有 8万 t 煤矸石 排至地面， 每年占用土地 3 7 7 2 ． 6 ； 为了杜绝或减少矸石造成 的环境污染， 节约资源与能 源， 崖头煤矿进行了井下矸石回填应用研究。 1 井下矸石回填技术 1 1 矸石回填 的种类 1 按矸石回填的位置不同分为巷道回填和工作面回 填。巷道回填系统简单， 占用设备少， 但缺点是矸石回填量 少， 不能从根本上解决矸石污染问题； 工作面回填系统复杂， 除运煤系统外， 还要有排矸系统， 设备占用多， 但优点是矸石 处理量大， 且还能出煤。 2 按回填量和回填范围占采出煤层的比例不同分为全 部回填和局部回填。全部充填开采， 即在采后顶板未冒落 前， 对所有采空区域进行充填， 回填量和回填范围与采出煤 量大体一致， 它完全靠采空区充填体支撑上覆岩层控制开采 沉陷； 局部回填是相对全部回填而言的， 其回填量和回填范 围仅是采出煤量的一部分， 它仅对采空区的局部或离层区或 冒落区进行回填， 靠覆岩关键层结构、 回填体及部分煤柱共 同支撑覆岩控制开采沉陷。 1 ． 2 矸石 回填方法 全部回填的位置只能是采空区， 而局部回填的位置可以 是采空区、 离层区或冒落区。当采空区倾角较大时或在倾角 较大的下山， 可以采用 自溜和人工垒砌来完成回填， 即用单 轨吊车、 齿轨车或卡轨车等辅助运输工具把矸石由掘进工作 面直接运输、 倾卸到采空区； 当采空区倾角较小或在倾角较 小的下山和平巷进行矸石回填时比较困难 ， 要采用一些设备 进行处理 。 1 扒装 机 利用扒装机台铲和扒斗 ， 将 台铲 固定在卸矸 点外， 回头轮固定在废弃巷道回填面上端， 用扒斗将矸石扒 向回填面。 2 胶带输送机 用改造后的皮带机， 将矸石送往回填 面， 输送机固定在卸矸点外， 胶带机机尾可采用悬壁梁架， 且 可调坡度， 将矸石送高或送低， 既能回填上山也可回填下山， 机身也可加长或缩短， 以保证卸矸的适应性。 3 N板输送机 同胶带输送机。 上述三种方式中， 胶带输送方式为最好， 它能较好地将 矸石送到回填面， 并且可调整卸矸点到回填面的距离， 也能 减少刮板输送机的磨损问题。扒斗式具有简便易行的特点， 但在与卸载设备排列方面对巷道断面要求较大， 对巷道回填 效果也有影响。 2 矸石回填开采技术 2 ． 1 分掘分运 根据煤层赋存条件， 半煤岩巷道断面中的煤层和岩层的 分布位置有图 1 所示的几种情况。选择破岩位置时， 在符合 巷道使用条件的情况下， 应尽量避免破坏煤层顶板， 使煤层 在巷道断面内占的面积最大， 并尽可能掘进硬度小的岩石。 为提高掘进速度， 开掘半煤岩巷道时一般先采煤后破 2 ． 3 经济性和适应性 本监控装置技术先进， 自动化程度高， 接口灵活， 修改软 件方便 ， 元论在硬件系统或软件系统， 都预留扩展接口， 方便 用户在系统增加使用功能， 可为大型风机、 鼓风机、 空气压缩 机等大型旋转机械提供可靠的自动化控制。 3 社会经济效果 华丰矿主通风机自动化监控系统， 实现了矿井主通风机 主、 辅设备的程序控制， 提高了煤矿通风系统自动化程度， 工 作可靠、 性能稳定、 操作方便 、 保证了矿井主通风机的安全运 行。风机高压电控应用供电微机测控装置 ， 集保护、 测量、 控 制、 通讯、 电度计量等功能于一体， 具有保护可靠性高、 响应 速度快、 功能齐全、 维护调试方便等优点， 提高了系统安全程 度； 系统采用西门子工控组态软件， 监测监控功能强大， 实时 监测通风机气动参数 负压、 风量、 全 静 压、 全 静 压效率、 轴功率、 气体温度， 并将监测数据存储到数据库中， 可以以数 据和趋势图等多种方式显示监测结果 ， 并完成性能测试； 系 统投入运行后， 减少岗位人员 7 人， 年节支 8 ． 4万元； 系统接 入矿井 I O 0 0 M工业以太网， 通过 O P C技术解决了不同控制系 统之间信息共享与交互的问题， 实现现场无人值守和远方监 测监控， 提高了矿井生产效率和现代化管理水平。 作者简介夏俊生 1 9 7 2 一 ， 男， 大专， 助理工程师， 毕业 于山东科技大学机电工程专业， 现在新汶矿业集团华丰煤矿 企管部工作。 维普资讯