一種具有防夾渣功能的新式緩沖型裝載定量斗

【摘 要】新鄭煤電公司主井擔負著全礦井的原煤提升的任務，其井下裝載設備更是主煤流系統的咽喉要道。裝載定量斗負責向箕斗裝載原煤，其開關動作頻繁，每次裝載都要通過放空氣炮對斗內屯煤進行沖擊以達到清除屯煤、定量裝載的目的。若不能對屯煤進行有效沖擊造成屯煤淤積，則會影響定量裝載，且屯煤將越積越多，甚至積滿整個定量斗導致提升故障。而若在斗內存煤未放盡的情況下關閉定量斗閘門易造成渣塊卡住閘門，造成閘門關不嚴，裝載原煤撒煤撒至主井底影響原煤提升。嚴重情況下渣塊卡入閘門轉動軸，會損壞閘門轉動軸，造成主井提升故障停車。

【關鍵詞】主井提升；定量斗；屯煤；閘門

0 引言

新鄭煤電公司現有的定量斗配備5臺空氣炮，分煤器配備3臺空氣炮，所有空氣炮及其管道皆為水平方向安裝，對定量斗沖擊非常嚴重，定量斗固定所用螺栓、抬梁經常因受沖擊損壞。而10月份主井提效增能改造后，單次提升量由原來的20噸增加為22噸，提升量的增加帶來了定量斗裝載量的增加，單次裝載時有斗內存煤放不盡卡住閘門的情況發生。

為此，公司組織技術骨干，對定量斗進行了一次全新的改造設計，增加了緩沖裝置和一組俯沖式空氣炮，減輕了定量斗裝載期間所受沖擊；通過增加PLC程序中的節點實現了防夾渣功能。兩項改造減少了定量斗維護量，提高了安全生產效率。

1 定量斗的緩沖改造

主井裝載定量斗安裝于裝載硐室內，由裝載皮帶向內裝載原煤，每斗定量22噸，箕斗到位后由定量斗通過分煤器分別向主箕斗、副箕斗裝載原煤。

定量斗中部安裝5臺空氣炮，當定量斗裝載即將完成時大部分原煤都已通過定量斗底部溜煤筒、分煤器進入箕斗，只有少量屯煤會淤積在定量斗溜煤拐角處，此時裝載信號工接通空氣炮電磁閥，利用空氣炮沖擊力量將拐角處屯煤震落。

定量斗中部空氣炮如圖1所示：

空氣炮安裝在中部，沿水平方向沖擊存在很大弊端，即對定量斗本身沖擊力過大，由于定量斗與抬梁之間是利用螺栓連接緊固的，空氣炮沖擊力作用于定量斗就等于直接作用于抬梁之上，久而久之造成抬梁松動變形，而更換一根抬梁需在井壁上施工挖孔，費時費力且存在很大的危險性。

針對定量斗空氣炮沖擊過大問題提出了兩種改進方法：（1）改變定量斗與抬梁之間的連接方式，之前是利用螺栓直接連接固定，改為加裝緩沖裝置，緩沖其對抬梁造成的沖擊；（2）改變定量斗空氣炮的沖擊方式，將之前的水平方向沖擊改為平行于溜煤筒方向沖擊，避免了使定量斗直接受力。

1.1 定量斗緩沖裝置的應用

如圖2所示，在固定定量斗頂端的二平臺處，用四個緩沖裝置分別裝在定量斗四角，從東西南北四個方向來緩沖其對抬梁帶來的沖擊，而原先圖中所示緩沖裝置處用于連接的僅僅為螺栓，兩相對比，利用緩沖裝置實現的定量斗與抬梁間的連接效果明顯更有優勢。

緩沖裝置如圖3所示，利用普通20mm鋼板做外殼焊接而成，兩部分外殼一大一小套裝契合，中間留一定的縫隙（10mm到20mm不等），內部并排安裝四根礦車碰頭所用減震彈簧，前后利用銷子各固定一塊緩沖膠墊，減輕沖擊時對前后面板的磨損。

緩沖裝置前后打孔，利用螺栓分別與抬梁和定量斗頂端連接，避免了定量斗與抬梁直接連接，實現了緩沖裝載。

1.2 定量斗空氣炮風槍式沖擊法

僅僅采取加裝緩沖裝置的方式效果比較單一，為了從根本上解決空氣炮對定量斗的沖擊問題，設計改變空氣炮的沖擊方向，如圖4所示。

在正常生產中，處理煤倉屯煤的方法一般是利用風槍，“指哪打哪”的將某處的屯煤直接沖落下來。改造后的空氣炮將沖擊方向直接對準了定量斗拐角處最易屯煤處，利用強大的風壓將屯煤沖散落下，而空氣炮的控制方式實現了兩種不同的控制方式：正常情況下電磁閥2失電關閉，電磁閥1得電打開，高壓風由電磁閥1經風包分出并聯三根1寸風管進入定量斗拐角處，可處理一般程度的屯煤；當屯煤較濕，且聚集較多，前一種方法不能有效處理屯煤時，將電磁閥1斷電使其關閉，令電磁閥2得電打開，則空氣炮投入使用，利用空氣炮強大的沖擊力將拐角處屯煤沖擊落下。兩種控制方式互相閉鎖，簡化了操作流程。

兩種沖擊方式改變了以往空氣炮對定量斗水平方向沖擊的舊方法，避免了因定量斗水平方向受力直接將沖擊傳遞給抬梁造成抬梁變形、自身傾斜。沖擊管道順定量斗溜煤筒切向方向向下（如圖4所示，可見并聯進入定量斗拐角處的三根1寸管與溜煤筒底部平行），當定量斗閘門打開向箕斗內裝載原煤時，其沖擊力都朝向井筒，不會對定量斗本身產生任何影響。

2 定量斗的防夾渣技術改造

定量斗底部安裝一臺定量稱，當定量斗裝載量達到時接通裝載程序中的裝載完成節點，裝載PLC根據節點得電情況判斷裝載完成，進而控制閘門關閉，閘門完全關閉后到位傳感器得電，裝載PLC向主提升PLC通訊閘門關閉節點，則主提升PLC方可開始下一輪提升。

定量斗及其部件組成圖如圖5所示：

如圖5所示，定量斗閘門若關閉不及時，則會影響主提升效率，若關閉過快，則可能產生夾渣問題。在經過了一些列探索和研究之后，采用了在裝載程序中加入延時器，利用定量斗閘門延時關閉的方法實現了閘門防夾渣。

定量斗裝載達到21噸后，定量稱反饋信號，“定量斗滿”節點得電，給煤機停機，延時5秒后皮帶停機。經過大量實踐測得，延時這5秒期間皮帶上余煤可達將近0.8噸，最大不超過1.2噸。

圖6為定量斗閘門延時關控制的PLC梯形圖，定量斗內存煤放空之后，定量稱反饋信號，節點得電，“自動主斗定量斗閘門開控制”與“定量斗開”兩個節點得電，延時器開始投入，延時6秒后，“自動主斗閘門關控制”節點得電，閘門開始動作，將定量斗關閉，開始下一輪裝載。

3 系統的創新點與經濟效益

通過對空氣炮沖擊、閘門夾渣兩個方面問題的技術改造，系統達到了以下效果：（1）改變了定量斗與抬梁之間的連接方式，通過加裝緩沖裝置降低了定量斗對抬梁的沖擊作用；（2）改變了原有的空氣炮水平方向沖擊的方式，將高壓風管以切向方向接入定量斗拐角處，將空氣炮沖擊力引入井筒，避免了直接對定量斗的沖擊，并實現了兩種沖擊方式的切換，靈活機動；（3）利用了小小的延時器實現了防夾渣功能，而且此延時器屬于梯形圖中的“軟延時器”，不改變裝載硐室的原控制電路，穩定性和可靠性良好。

定量斗的緩沖改造從兩個方面延長了抬梁的壽命，使得定量斗能夠持續、穩定的服務于原煤運輸線，提高了主井裝載的效率，減少了維護量。改造所用材料少且多為煤礦常用物資如鋼管、電磁閥；原理簡單，即使定量斗偶爾出現裝載故障，檢修維護也較之前所用方式更為省時省力。

防夾渣改造延時器所設置的6秒延時是經過機電隊主副井維護機工電工共同討論并經過試驗得出的結論，若延時設為7秒則會增加閘門等待時間，延長主井提升周期，降低主井提升效率；若延時設為5秒則不能有效躲過渣塊下落時間，防夾效果不理想。

以往主井裝載硐室常出現定量斗與抬梁連接松動、空氣炮垮塌、定量斗傾斜、甚至抬梁扭曲變形的裝載故障，每次處理需要數人協同作業。按照我隊比去年平均每月減少10次的定量斗檢修工作，每個月節約至少20個工，按照每工120元計算，每年節約投入120×20×12 =2.88萬元。

閘門夾渣故障每個生產班至少會出現兩到三次，每次處理需要兩人一起下至定量斗底部，一人操作一人監護，每次處理需40分鐘左右，每天共需耗費工時4*3/8=1.5個。按照每個工時120元計算每年可為公司節省120*365=4.38萬元。

通過技術改造，具有防夾渣功能的新式緩沖型裝載定量斗每年可節省7.26萬元。

4 結論

具有防夾渣功能的新式緩沖型裝載定量斗技術改造僅僅利用高壓風管、電磁閥等煤礦常用材料進行施工，就實現了定量斗緩沖裝載和閘門防夾渣兩種功能。特別是后者，對檢修維護的沒有額外要求，延時器加裝在梯形程序中，改造的費用為零，無需任何硬件設備上的投入，利用PLC程序中的“軟節點”解決了煤礦生產中“硬問題”。

技術改造的完成取得的另一個良好的效果-顯著地減少了裝載硐室電氣焊的頻率，新鄭煤電公司風井為抽出式通風方式，礦區主副井都為進風口，進風口處進行電氣焊作業具有一定的危險性。特別是自2014年開始，公司按照高瓦斯礦井進行管理，更是應該嚴格控制井下電氣焊的頻率。此次技術改造的完成，符合公司的管理理念，促進了安全生產，改造的指導思想和具體實現方法值得在兄弟單位乃至全行業推廣。

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[責任編輯：丁艷]