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全国首家智能排矸系统的自主研发与应用

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赵增选

摘要：基于煤矿传统排矸方式存在的种种弊端，为提升排矸系统智能化水平，提高矿井的排矸效率，田陈煤矿对矸石山排矸系统进行了智能化改造，创新应用红外感应系统，智能判断场地内车辆情况，智能纠正运行数据误差，系统根据车辆情况，实现智能化运行。田陈煤矿智能排矸系统的研发与应用，标志着全国首家矸石山智能排矸系统成功投入运行，开启了煤矿排矸智能化新模式。

Abstract： Based on the shortcomings of the traditional way of gangue removal in coal mines， in order to raise the intelligence level of gangue removal system and improve the efficiency of gangue removal in coal mines， Tianchen Coal Mine has carried out intelligent transformation of gangue removal system and innovatively applied infrared induction system， the system can judge the situation of the vehicles in the field intelligently， correct the error of the operation data intelligently， and realize the intelligent operation according to the situation of the vehicles. The development and application of Tianchen Coal Mine's intelligent refuse discharge system marks the successful operation of the first intelligent refuse discharge system in China， and opens a new intelligent model of refuse discharge in coal mine.

關键词：排矸系统;智能化;新模式

Key words： Gangue removal system;intelligent;new model

中图分类号：TP273;TD67 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文献标识码：A ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文章编号：1006-4311（2020）24-0197-02

1 ?改造背景

目前全国大部分煤矿采用矸石山排矸方式处理矸石，然后再二次利用。该种方式环节复杂，效率低下，故障率高，安全系数低，占用人员多，大都采用手动运行方式，比较落后。田陈煤矿原排矸系统采用电车牵引矸石车辆进入车场后，再用电车逐个将矸石车顶入翻罐笼内，然后人工操作翻罐笼翻车，再启动提升机将矸石运至山顶卸车。来料时必须人工开电机车带车、摘挂连接环、操作翻罐笼和提升机，一般情况下提升机司机和翻罐笼司机分别在不同地点值守，至少需要3-4人配合操作才能完成，这种原始的矸石运输排矸方式，既浪费人力物力，安全也没有保障。基于传统方式存在的设备落后、机械化程度低，占用人员较多等弊端，随着职工的不断退休，用工也越来越为紧张，为积极响应集团公司“一提双优”号召，破解人员紧张的不利局面，为提升排矸系统智能化水平，提高矿井的排矸效率，田陈煤矿对矸石山排矸系统进行了智能化改造，创新应用红外感应系统，智能判断场地内车辆情况，智能纠正运行数据误差，系统根据车辆情况，实现智能化运行。田陈煤矿智能排矸系统的研发与应用，标志着全国首家矸石山智能排矸系统成功投入运行，开启了煤矿排矸智能化新模式。

2 ?系统简介

田陈煤矿矸石山原排矸系统由1部绳式推车机、1部11.4kW小绞车、1部翻罐笼、1台清车机、2辆绊绳式V型卸矸车、1部提升机等组成。排矸系统轨道长度400余米，道岔10付。运输环节多、机械化程度低、劳动强度大、占用人员多，特别是在矸石量大时，由于绳式推车机区域被矸石车占满，电机车被堵在绳式推车机的后面，需等待推车机车场矸石车排完一列车距离后，电机车才能出来，严重制约了运输排矸效率。

矸石山智能化排矸系统主要由1套矸石山顶导轨式曲轨架、2辆抗轮侧翻式V型车、4部销齿式推车机、1部平移道岔、1部翻罐笼、1台提升机及智能感知视频监控系统等组成。

为了达到环形车场排矸系统智能化，在每部推车机的入车侧、出车侧和平移道岔、翻罐笼处都安装了红外传感器，对每部推车机区域的车辆进行计数，对平移道岔有无车辆进行检测，对翻罐笼内部车辆到位情况进行检测，并在PLC操作台编程设置了推车机、翻罐笼、V型卸矸车的运行逻辑和闭锁关系。图1为智能排矸系统运行示意图。

3 ?系统组成

①由西门子SIMATIC S7-1200型PLC做主控，附加输入输出模块各4组，组成78点输入+74点输出可编程模组，为实现智能化排矸做基础。②使用松下CX491回归反射式红外传感器，做矿车位置检测和矿车计数，传感器小巧灵敏可靠。③使用信捷TGA63G-ET型人机界面，清晰显示系统运行情况。④平移道岔，实现推车机过道岔，保证推车无缝衔接，推车机全线不留矿车。⑤推车机，系统由四部液压销齿推车机组成：第一部平移道岔段，第二部弯道段，第三部进矸段，第四部出矸段。推车机总长120米，为矿车移动提供动力。采用永磁开关做推车机前后位置检测。⑥翻矸机，翻矸机带动矿车翻转把矸石翻出，落在下方V型翻斗车内。⑦提升绞车，负责东西两V型翻斗车交替提升，把矸石从翻车机下仓口提升至矸石山上。⑧智能感知数字视频监控系统，采用9路海康威视五百万像素高清摄像头，55寸高清液晶显示屏，达到车场智能感知监控全覆盖。

4 ?操作流程

①电机车拉一列矸石车运到第一部推车机运行区域后，经平移道岔返回至空车线;②电车司机摘下矸石车连接环，把平移道岔打到直道位置，再把第一部推车机后阻闭合后，第一部推车机开始自动运行往第二部推车机推车;③当第二部推車机计数达到10辆车时，就开始自动运行往第三部推车机推车;④当第三部推车机计数达到8辆车时，就开始自动运行往翻罐笼内依次推车;第二、三部推车机每往前推出一辆车，其后部的推车机就会往前一部推车机相应补充一辆车;⑤翻罐笼完成两次翻转卡矸后，提升机就会收到开车信号，并自动把V型车拉到矸石山顶曲轨架处进行卸矸;⑥在翻罐笼内卸矸后出来的空车，由第四部推车机调走;⑦依次循环，直至整部车场矸石车全部完成排矸。

5 ?主要闭锁关系及功能

5.1 闭锁关系

①第一部推车机（平移道岔段）。运行条件：平移道岔打到直道位置，后阻闭合，第一部推车机感应有车，第二部推车机区域车辆计数<10。停止条件：第二部推车机后红外传感器无车辆计数后，再检车3次后停车。②第二部推车机（弯道段）。运行条件：第二部推车机后红外传感器感应进车10辆，且第三部推车机运行区域车辆计数<8。停止条件：前红外传感器感应无车辆计数后，再检车3次后停车。③第三部推车机（罐笼进矸段）。运行条件：第三部推车机后红外传感器感应进车8辆，V型车到位，翻罐笼到位，翻罐笼东侧抱轨器敞开，翻罐笼内车辆不到位，翻罐笼西侧感应无车。停止条件：推车机前红外传感器感应无车，再检车3次后停车。④第四部推车机（罐笼出矸段）。运行条件：后红外传感感应有车，前红外传感器感应无车。停止条件：前红外传感器感应有车（车场车满），或前阻车器打开（司机拉车）。此时，车场内所有推车机及翻罐笼全部停运。⑤翻罐笼。运行条件：V型车到位，罐笼内车辆到位，翻罐笼东侧阻车器闭合。停止条件：翻罐笼翻矸2次。⑥V型车运行条件：翻罐笼翻矸2次。⑦提升机（大绞车）。运行条件：翻罐笼翻矸2次，自动向提升机发开车信号后（东勾信号3下，西侧信号2下）。⑧平移道岔。运行条件：平移道岔段无车，第一部推车机处于后限位。⑨翻罐笼东侧阻车器。闭合条件：翻罐笼到位后，进罐笼车辆刚经过翻罐笼东侧红外传感器下降沿。敞开条件：翻罐笼翻转一周到位后。⑩翻罐笼内喷雾装置。运行条件：翻罐笼开始翻矸。停止条件：翻罐笼到位。

5.2 智能计数纠正功能

第一、二、三部推车机运输完成后，就开始自动检车3次，检测无车时，推车机就会自动停运，车场存车计数置零，达到智能纠正计数误差问题。

6 ?经济效益

田陈煤矿智能排矸系统的研发与应用，标志着全国首家矸石山自动排矸系统成功投入运行，跨越自动化运行模式，开创排矸智能化新模式。系统应用后，排矸地点实现无人值守，减少人员配置18人，每年创效可达300万元以上。

7 ?结论

田陈煤矿智能排矸系统的研发与应用，是煤矿排山系统工艺的一次重大变革与进步，彻底解决传统排矸方式的流程繁琐、安全系数低，人员占用多的弊端，提升了排矸系统智能化水平，极大的提高矿井的排矸效率。

参考文献：

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