西曲矿井下主运煤远程控制系统的实践.pdf

1661672019 年第 8 期2019 年第 8 期 图吻合较好，特别是在 80m 范围内，磁棒线圈和多 匝线圈测量结果基本一致。在大于 80m 的低阻区左 侧和中间的低阻异常区的位置也吻合较好，右侧的 低阻异常区二者探测结果略有差别，可能是由于磁 棒线圈接收信号在晚期段时，信号有时会出现跳点， 信噪比降低，并且受到矿井中各种人文设施的干扰， 磁棒线圈的部分信号失真导致的。从总体上看，改 进后磁棒线圈接收能够满足实际探测需求。 4 结论 本文从磁棒线圈的基本原理出发，对磁棒线圈 的结构及组成材料的各种参数进行研究，确定了合 （上接第 161 页） 该装置经过改进后，能够有效针对断带情况做 出应急处理，在断带发生时，通过 PLC 系统控制， 做出及时夹紧下滑的皮带的动作，防止断带事故进 一步扩大。 3 结 论 （1）通过对断带保护装置的受力分析，可以 发现该装置能够迅速完成保护工作，保证装置平稳 运行，并且能够承受较大冲击载荷。 （2）断带保护装置采用整体式的抓捕模式， 该装置布置于机头张力最大处与输送机中间位置， 一旦断带，报警系统立马启动，随后停机，此时在 机头与中间位置同时开始进行抓捕动作，能够有效 防止事故进一步扩大。该装置易于拆卸，便于井下 运输，能够适用井下有效空间的操作。 【参考书目】 ［1］ 窦岩 . 煤矿皮带运输机断带保护电气智能控制系 统的研究 [J]. 护板农机，2012（07）14-17. ［2］ 张志刚，史二听，杨峰，等 . 浅析一起钢丝绳芯 带式输送机新带断带事故 [J]. 煤矿安全，2008， 39（09）122-123. ［3］ 孙伟，亢生彩，牛宏军 . 上运带式输送机断带保 护装置 [J]. 煤矿机械，2006（06）124-126. ［4］ 王瑞麟 . 带式输送机断带捕捉器的设计 [J]. 煤矿 机械，2005（04）29-31. 故每吨利润为 200.6 元。按此计算，共增加经济效 益 20450200.6180（万元）。 5.3 节约初次投入费用 选用新的运输机溜槽，按照目前市场价格，刮 板输送机溜槽1.2万元/节， 该工作面使用87节溜槽， 更换溜槽初次投入需花费 871.2104.4 万元。 6 结 语 本文对 SGZ-630/264 运输机进行了改造优化， 通过现场运行情况表明了改造后的运输机整体性能 达到了预期的技术指标。 SGZ-630/264运输机改造， 在日后的生产中，未发生过相关事故，有效地保障 了工作安全和工作效率。 【参考书目】 ［1］ 马军 . 辅助绞车后备保护装置在煤矿井下的应用 [J]. 技术与市场，2014，21（12）153-154. ［2］ 于志萍 .MRH-S100-41 型刮板运输机的改进 [J]. 山西焦煤科技，2010（s1）49-50. ［3］ 王伟，任建华，冯琳琳，等 . 刮板除渣机的应用与 磨损失效分析 [J]. 矿山机械，2006（04）85-86. ［4］ 李保中，邓竹琴 .MRH-S100-41 型掘进刮板运输 机的改造 [J]. 山西焦煤科技，2005（02）29-30. ［5］ 张延亮，王亚军，韩名富 . 关于刮板输送机溜槽 和刮板链的几点探讨 [J]. 煤矿机械，2003（07） 78-79. 适的磁棒线圈的直径、漆包线线径、磁芯的材质及 长径比，并研制可用于实测的磁棒线圈。通过在木 瓜煤矿的实际应用，磁棒线圈接收装置与常规多匝 线圈接收的结果基本一致，同时磁棒线圈的体积小， 优势明显，测量方式灵活简便。因此本次磁棒线圈 接收装置的改进设计切实合理，具有实用性。 【参考书目】 ［1］ 陈霞萍 . 瞬时及连续励磁状态下的软磁铁氧体功 耗测试与样品温升的研究 [D]. 浙江工业大学， 2015. ［2］ 张军，赵兆 . 矿井瞬变电磁两种接收装置对比 研究 [J]. 西部探矿工程，2014，26（12）99- 101104. （上接第 163 页） 西曲矿井下主运煤远程控制系统的实践 李慧宾 （西山煤电集团西曲矿，山西 古交 030200） 摘 要 基于西曲矿主运煤系统的工程概况，对西山煤电集团西曲矿井下主运煤远程控制系统建设方案进行了设计，阐 述了集中控制系统的建设内容、系统组成及实施和系统控制的功能。实践表明该煤矿主运煤远程控制系统运行情况稳定， 产生了较好的安全生产经济效益。 关键词 主运煤 远程控制 应用分析 中图分类号 TD634 文献标识码 B doi10.3969/j.issn.1005-2801.2019.08.059 The Practice of Remote Control System for Underground Main Coal Transportation in Xiqu Coal Mine Li Hui-bin Xiqu Coal Mine, Xishan Coal Electricity Group Co., Ltd., Shanxi Gujiao 030200 Abstract Based on the general situation of the main coal transportation system in Xiqu Coal Mine, the scheme of the remote control system for main coal transportation is designed; the content, constitution, cuting processes and control function of the centralized control system are expounded. The practice shows that the remote control system for main coal transportation in this coal mine runs steadily and can bring better economic benefits. Key words main coal transportation remote control application analysis 收稿日期 2019-02-13 作者简介 李慧宾（1984-），男，山西古交人，本科，主要从 事采矿工作。 1 工程概况 西山煤电集团西曲矿主运煤系统包含 8 条带式 输送机和 3 台给煤机，运输线全长 4425m。该煤矿原 煤运输路线长、环节多、运行时间长，主运煤系统 生产现状不容乐观。因此对矿主运煤系统进行了远 程集中控制系统的改造建设，建设对象如表 1 所示。 该煤矿主运煤原控制系统设备繁杂，设备之间 不能有效兼容，因此各部带式输送机之间无法形成 自动联锁。由于机道运行环境差、投入运行时间长 致使部分带式输送机控制系统故障现象频出，表现 为语音对讲装置损坏、保护误动作等。 改造优化带式输送机集中控制系统可对二坑带 式输送机、给煤机等设备实现远程集中控制，可以 大幅度提高煤炭运输系统的管理水平和运行效率， 并且带式输送机运行与给煤机运行实现了联锁。胶 带集控系统包含胶带各种保护，设备发生故障能自 动进行报警并及时维修，提高运行的安全性。改造 后的远程集中控制方式可直接由主控机房控制胶带 启动停止，也可实现带式输送机出现紧急故障时自 动发出急停指令，实现胶带运输系统现场岗位的无 人值守。 表 1 主运煤系统集中控制对象具体参数 名称带式输送机型号坡度 胶带 长度 /m 带速 / m/s 提升 能力 （t/h） 功率 /kW 数量 / 条 四部 DTL100/63/2355S 1782724504502 五部DSJ100/63/29007902630902 六部DSJ100/63/29007602630902 四二 胶带 DTL100/90/3250S 1787525602503 四一 一部 DSJ100/63/290174202450902 四一 二部 DSJ100/63/275132352450752 四一 三部 DSJ100/63/275132542450752 四一 四部 DSJ100/63/275132702450752 该系统包含一台 K4 式、两台 GLZ1600/5.5 型给煤机，共计 3 台。 2 主运煤系统集中控制的建设 2.1 KJ161 型矿用胶带输送机监控系统的应用 K161 型矿用胶带运输监控系统是基于现场总 1681692019 年第 8 期2019 年第 8 期 线的一套新型的胶带运输监控系统，该系统具有常 规胶带运输监控系统的功能，同时具有以下特点 （1）多种接口方式系统配置有以太网、 RS485 接口，易与其他系统或设备连接，便于扩展。 （2）即插即用可配置各种检测保护装置， 采用接插连接方式，可自动识别沿线监测设备的类 型、位置。 （3）地面胶带集控系统、IP 广播系统和工业 电视监控系统构成远程监控系统，可以在地面上远 程控制井下胶带，远程对井下进行扩播喊话，能够 监测各设备的运行状态、记录故障等。 2.2 KXT23 矿用 IP 网络广播系统的应用 针对该矿网络广播系统存在长距离音频功率传 送布线困难、损耗大、音质不佳、维护管理复杂、 互动性能差等问题，开发了基于 TCP/IP 协议的 KXT23 矿用 IP 网络广播系统。 2.3 KJ32A 型光纤工业电视监视系统 KJ32A 型光纤工业电视监视系统具有防爆、抗 低温、防雷击等特点。本系统利用光纤作为传输介 质，前端摄像机具有模拟和数字两种制式，具有完 善的录像服务、报警服务、网络代发等功能，可以 与其他监控系统联网进行数据交换。 3 主运煤远程控制系统的组成 在地面集控室设置 2 套研华工控机、组态软件、 IP 扩播软件和相应的通信设置、硬盘录像机、视频 显示器等实现系统的地面集控功能、语音扩播功能 和视频显示和存储功能。 在地面设置 1 台千兆交换机、井下设置 1 台矿 用隔爆兼本安型千兆交换机实现集控、视频和语音 信号的传输。 系统在各带式输送机头设置一台 KJD5 可编程控 制机、一台 KDW210 隔爆兼本安电源继电器箱控制 设备的开 / 停，带式输送机机头配置速度、烟雾、堆 煤、温度、洒水、张力传感器等保护传感器；带式 输送机沿线每100m处安装一台急停闭锁开关。 另外， 在各带式输送机头配置一台 KXT23.1A 扩播接口，沿 线每 100m 处安装一台 KXT22.2 通信信号装置分机， 在沿线的适当位置安装跑偏及纵撕传感器。 煤仓上口配置一台 GUL60 矿用本安型雷达料 位计对煤仓煤位进行测量，信号传输至可编程控制 箱，每个带式输送机头、给煤机落煤点配置一台摄 像头。 4 主运煤远程控制系统的功能分析 4.1 胶带控制系统控制功能 胶带控制系统具备地面集控、就地自动控制和 就地手动工作方式。 （1）地面集控井下控制站接收来自集控室 的启车和停车指令，自动按顺序启动各胶带、运行、 联锁与保护、停车全过程的控制和监测。 （2）就地自动控制由操作员在带式输送机 头根据胶带工况，一键启停单条胶带，此时胶带与 前级存在联锁关系。 （3）就地手动此方式为人工手动操作，不 需闭锁，主要用于检修试车。 控制站均采用可编程控制机作为主控制器，完 成带式输送机的运行、 保护、 通信、 信号和显示功能。 4.2 胶带控制系统显示功能 （1）带式输送机的状态信号具有显示各电 机的开停状态、制动闸的状态、运行状态等工况的 状态显示功能。 （2）显示带式输送机跑偏、闭锁、纵撕、滚 筒超温、打滑、烟雾、堆煤、洒水、张力下降保护 等状态的显示和报警功能。 （3）具有对胶带速度、滚筒温度、煤仓煤位、 胶带张力等模拟量显示功能。 （4） 胶带启车预估、 打点联络和语音通话功能。 4.3 胶带控制系统保护功能 系统具有带式输送机跑偏、速度检测、打滑和 超速保护、沿线急停闭锁和故障位置检测、堆煤检 测、滚筒温度检测、自动灭火洒水、烟雾检测、带 式输送机纵撕保护等完善的检测保护功能。 4.4 系统组网功能 本系统可以通过上位机的以太网接口接入矿井 自动化平台，将集控系统数据上传给自动化平台进 行数据共享。 4.5 矿用 IP 网络广播系统 （1）自动播放功能系统可按照音频服务器 先设置在终端中的播放列表，自动播放或停止播放 存储在终端存储卡上的曲目。 （2）联机功能配合 KXT22.1 和 KXT22.2 语 音信号装置，可以实现井上、带式输送机头和沿线 的实时对讲功能。 4.6 工业电视系统 （1）通过设置在井下带式输送机头的摄像仪， 井上集控中心可以观察到带式输送机头和给煤机的 （下转第 174 页） 综采液压支架操纵阀手柄闭锁 在“四难”煤层中的使用 高宝安 李守广 刘恩民 （枣庄大兴矿业有限责任公司，山东 枣庄 277319） 摘 要 ZPY4800 ／ 14 ／ 28QS 液压支架的操纵阀手柄在大倾角、大仰采、“三软”煤层、分层（铺网）开采使用中， 由于工作面现存和潜在的漏顶、滚矸等诸多问题，容易造成操纵阀手柄误动作，并由此带来事故隐患。现就液压支架的操 纵阀手柄结构增设手柄机械闭锁，解决上述操纵阀手柄误动作问题，避免潜在的安全隐患。 关键词 液压支架 操纵阀手柄 机械闭锁 中图分类号 TD355.4 文献标识码 B doi10.3969/j.issn.1005-2801.2019.08.060 Application of Control Valve Handle Locking of Fully Mechanized Mining Hydraulic Support in “Four Difficult“ Coal Seam Gao Bao-an Li Shou-guang Liu En-min Zaozhuang Daxing Mining Co., Ltd., Shandong Zaozhuang 277319 Abstract The control valve handle of zpy4800/14/28qs hydraulic support is easy to cause misoperation in coal seam mining because of the potential roof leakage, rolling gangue and other problems in the working face. In order to solve the problem of misoperation of the control valve handle mentioned above and avoid potential safety hazards, mechanical lock is added to the control valve handle of the hydraulic support. Key words hydraulic support control valve handle mechanical blockade 收稿日期 2019-02-13 作者简介 高宝安（1965-），男，山东省滕州市人，中共党员， 大学文化，工程师，枣庄市首席技师，2013 年毕业于山东科技大 学矿山机电专业，现任枣庄大兴矿业有限责任公司 机电工区主任 工程师。 1 概况 枣庄大兴矿业有限责任公司地质条件是国内煤 矿开采中极少见的，山东矿机集团专门设计难采 煤层综采 ZPY4800/14/28QS 液压支架，适应倾角 ≤ 40（仰角≤ 25）、“三软”煤层 、煤层分 层铺网开采。 采煤机使用双滚筒MG170/410-WD型， 采高为 2.8m，截深 0.6m，适用煤层倾角≤ 35， 工作面采用 SGZ630/264 刮板输送机运煤。 2 工作面概述 2.1 工作面地质条件 2东303 是该矿首个综采工作面，走向北东， 倾向北西，平均走向长度 393m，倾向长度平均 152m，煤层倾角 2230 , 煤层厚度平均 3.3m，以 黑色亮煤、镜煤为主，煤层有滑面，显鱼鳞薄片状。 顶板为泥岩， 平均厚度为0.42m， 直接顶为中细砂岩， 平均厚度为 2.4m，顶板裂隙发育、易冒落；底板岩 性多为泥岩，平均厚度为 0.41.3m，老底为砂泥岩， 平均厚度为 5.06m。煤层及顶板具有弱冲击性。矿 井井田构造复杂，井田内断层较发育，岩石机构松 软，抗压强度低，具有可塑性、膨胀性、崩解性以 及扰动性等特征，是典型的“三软”煤层。 2.2 自然条件对支架操纵阀手柄带来的安全隐患 2东303 工作面共有液压支架 93 架，每个支架 共有 14 个操纵阀手柄。操纵阀分成 3 组在不同位 置固定，其中 1 组为 8 个操纵阀手柄，用于立柱、 推移、平衡、抬底、撑帮板、伸缩梁、侧护、底调 千斤顶的操控，也是每个支架的主要阀组，本文仅 以此阀组进行论述。 由于受大倾角、 大仰采、 “三软” 煤层、 分层 （铺 网） 开采地质条件影响， 综采工作面生产以来， 架前、 架间漏顶、煤壁片帮、底软、撕网卷网等问题一直 困扰着支架回采作业。频繁出现的挤架、咬架、倒 架现象， 致使架前上部顶板漏空。 630刮板输送机 “压 1741752019 年第 8 期2019 年第 8 期 采工作面两年多的应用，支架操纵阀手柄从未发生 过误动作。通过有效的闭锁控制，综采支架操作的 安全性能得以提高，矿井生产效率显著提升，为综 采支架在难采煤层机械化开采奠定了基础。 [J]. 煤田地质与勘探，2015，43（03）102-109. ［2］ 乐勇，王伟，申青春，等 . 槽波地震勘探技术在 工作面小构造探测中的应用[J].煤田地质与勘探， 2013，41（04）74-77. ［3］ 王季，李建政，吴海，等 . 透射槽波能量衰减系 数成像与陷落柱探测 [J]. 煤炭科学技术，2015， 43（01）108-111. ［4］ 武延辉，王伟，高星 . 槽波地震反射法在断层中的 应用 [J]. 煤炭与化工，2016，39（02）124-130. ［5］ 李松营，廉洁，腾吉文，等 . 基于槽波透射法的 采煤工作面煤厚解释技术 [J]. 煤炭学报，2017， 42（03）719-725. （上接第 168 页） （上接第 170 页） 运行状态。 （2）系统具有存储视频图像功能。 （3）系统有在监视器上分屏、单屏观察视频 图像功能。 （4）视频监控系统配合 IP 语音信号装置可以 实现井下胶带的远程调度控制。 4.7 主要设备功能及性能 （1）KJD5 矿用本安型可编程控制机可用于有 瓦斯及煤尘爆炸危险的煤矿井下。该控制机采用模 块化设计，配置灵活，汉字显示，语句表、梯形图 编程。 （2）KDW210 型矿用隔爆兼本安电源继电器 箱适用于煤矿井下，为 KJD5 矿用本安型可编程控 制机 （PLC） 或其他矿用监控设备提供本安型电源。 （3）KXT22 语音通信装置主要实现工作面的 语音报警和语音通信功能，实现工作面人员的语音 沟通。 （4）GUL60 矿用本安型雷达物位传感器采用 雷达测距原理，用来测量煤仓、水仓等储料仓的料 位高度。 （5）KXT23.1A 矿用本安型 IP 网络广播终端， 主要功能定时播放广播、扩音对讲、监听，可与 KXT22.1、KXT22.2 扩音装置联机通话。 5 效益分析 （1）主运煤远程控制系统的应用，使得胶带 输送机运行与给煤机运行实现联锁，集中控制系统 还包含各种保护，能自动及时发现故障点。设备发 生故障时，系统便能显示出故障情况或发出报警信 号，便于及时处理，从而提高主运煤系统运行的安 全性。 （2）主运煤系统集中控制的 IP 网络广播系统 配置扩播电话和启动前的全线语音告警装置，大大 提高了井上调度与井下现场作业人员的协调与沟通 能力。且该广播系统预留了与紧急避险扩播系统串 接的端口，缩减了在主运煤系统中紧急避险广播设 备的投入，减少了成本支出。 （3）主运煤系统集中控制系统运行后实现了 井下 8 条胶带输送机和 3 台给煤机的无人值守，在 地面集中控制主控机房安排司机进行胶带输送机的 远程启、停操作和远程监控。可以节约人力工资 300 万元 /a。 （4）该煤矿以往主运煤系统为逆煤流启车， 在上次生产班结束后，运输系统胶带上的煤炭都已 经卸净，再次启动的运输系统从煤炭进入系统到煤 炭流出系统需要 3060min，整个下游的胶带都在空 转等煤，造成了电能消耗和带式输送机械磨损。通 过对集中控制系统运行逻辑的优化设计，实现了系 统的顺序闭锁功能系统重载按逆煤流启动，空载 也可按顺煤流启动、顺煤流停车的集控方式。使用 原控制逻辑时主运煤系统月平均耗电量为22万度， 使用系统重载按逆煤流启动空载按顺煤流启动、顺 煤流停车的集控方式后月平均耗电量为19.95万度。 （5）避免胶带输送机无煤空转，减少对输送 机运转部位如滚筒和托辊的使用损耗以及胶带的磨 损，延长了零部件及设备的使用寿命，节约了成本。 【参考书目】 ［1］ 赵建军 . 基于 KXH18 为核心的煤矿胶带运输监控 系统 [J]. 科技展望，2014（21）192. ［2］ 苏士杰，魏天乐，武磊 . 矿区远程视频监控系统 在千秋煤矿的应用[J].煤炭技术， 2009， 28 （03） 83-84. ［3］ 李明华，范高贤 . 数字化视频监控系统在煤矿中 的应用 [J]. 工矿自动化，2006（02）58-60. 辛置煤矿 10-425 工作面槽波地震 探测技术研究与应用 牛园园 （霍州煤电集团辛置煤矿，山西 霍州 031412） 摘 要 为充分了解 10-425 工作面的地质构造情况，采用槽波地震探测技术对工作面进行探测。通过对槽波的形成和现有槽 波地震勘探技术的分析，结合工作面的具体地质条件对工作面的槽波地震探测方案进行具体设计。根据探测结果可知，工作面 前方约 900m 为低速区，推断该位置处为陷落柱，工作面前方约 570 ～ 580m 为高速区，该区域为断层破碎带，为后续工作面 回采提供指导。 关键词 槽波 地质构造 地震探测 中图分类号 P631.4 文献标识码 A doi10.3969/j.issn.1005-2801.2019.08.062 Research and Application of In-seam Seismic Survey Technology for the 10-425 Working Face in Xinzhi Coal Mine Niu Yuan-yuan （Xinzhi Coal Mine, Huozhou Coal Electricity Group, Shanxi Huozhou 031412） AbstractIn order to fully understand the geological structure of the 10-425 working face, the in-seam seismic survey technology is used to detect the working surface. Based on the analysis of the channel wave ation and the existing in-seam seismic survey technology, together with the specific geological conditions of the working face, the in-seam seismic survey scheme of the working face is designed in detail. The results show that about 900m in front of the working face is a low-speed zone. It is inferred that collapse columns are located there; about 570580m in front of the working face is a high-speed zone, which is fault fracture zone. These results provide guidance for subsequent mining of the working face. Key words channel wave geological structure seismic survey 收稿日期 2019-02-01 作者简介 牛园园（1987-），山西省长治市壶关县人，2009 年 6 月毕业于阳泉学院地质勘查专业，助理工程师，现从事煤矿地质测 量防治水工作。 1 工程概况 辛置煤矿 10-425 工作面位于东四左翼采区，东 面为 10-427 设计工作面，南面为 H40m 断层，西 面为南土壁保安煤柱，北面为东四左翼轨道巷、皮 带巷。10-425 工作面所采煤层为 10煤层，煤层均 厚 2.6m。煤层直接顶为泥岩及 9煤层，厚度 2.9m； 基本顶为 K2 灰岩，平均厚度 7m，深灰色，厚层块 状， 含燧石条带， 下部含较多化石， 且裂隙溶洞发育； 直接底为中 - 细砂岩，灰白色，石英长石为主，钙 质胶结，均匀层理，分选中等，较坚硬。工作面地 表多为荒地，黄土覆盖平均厚度 280m，基岩平均 厚度 72m，无建筑物，无积水体。工作面整体为单 斜构造，北高南低，根据周边地质及水文地质条件 分析， 掘进过程可能受H40m断层伴生的断层影响， 同时还可能受到陷落柱的影响，对掘进工作影响较 大。现采用槽波地震技术对工作面的地质构造情况 进行具体探测。 2 槽波地震探测原理 2.1 槽波的形成 槽波勘探技术的物理应用前景为煤层具有槽导 性，不同煤层及其围岩条件下的密度与速度数据如 表 1 所示。通过分析表 1 可知，在煤系地层中的波 传播具有密度小和速度低的特点，能够看出波在岩 层中的介质普遍大于煤层介质的密度，具体槽波在 岩层中的传播速度约为煤层中传播速度的1.53倍。