河南省新安县云顶煤业 河南 471800
摘要：为解决立井提升矿井箕斗粘煤问题，通过技术研究在义煤集团公司云顶煤业主井卸载点加装两对空气炮，利用助推装置使空气炮对接箕斗后释放清理箕斗粘煤，并将该套箕斗粘煤清理装置控制方式编程设计后接入主井定量装载自动提升系统中，可组态显示，实时修改，实现了主井定量装载无人值守连续运行。
关键词：立井提升 箕斗粘煤 组态 编程设计
1 矿井概况及项目研究意义
1.1 矿井概况
云顶煤业位于新安县县城西北15Ｋｍ的铁门镇云顶村境内，矿井开采二叠纪山西组二1煤层，主井提升机采用中信重型机械公司生产的JKMD-2.8*4（Ⅰ）型落地式多绳摩擦轮提升机，主井井筒净直径5.0m，提升高度554m，装备一对JDG6钢罐道立井多绳箕斗，担负全矿井的原煤提升任务。2020年6月1日完成了主井定量装载升级改造，但因云顶煤业煤质易造成箕斗粘煤现象该系统一直处于半自动运行，仅2020年6月一个月内因箕斗粘煤主井报超装停车事件达7起之多，影响提升时间累积4小时以上。根据现场测算云顶煤业箕斗粘煤重量约在0.5至0.8吨，最高时可达2吨。云顶煤业原采用自制φ25风管由主井信号工使用人力停车清理箕斗粘煤，不仅费时费力，且效率低下，甚至在清理过程中造成人员或者工具坠落。
1.2 项目研究意义
如何解决箕斗粘煤问题一直是国内、外近年来立井提升煤矿较为热议的话题，它不仅关系着主井提升效率，还制约着矿井实际总产量，影响吨煤提升电耗成本，是真正实现主井定量装载自动化实施的关键，且对智慧矿山建设有着不同寻常的意义。
2 研究要解决的关键问题及技术途径
2.1 空气炮的选用与选型
随着国内外空气炮的出现，近年来一些矿山企业的工程师将空气炮引用到解决煤仓粘煤中，通过电磁阀由人工控制释放空气炮清理煤仓易积煤、粘煤部位，粘煤清理效果较为明显，根据云顶煤业地面及井下各煤仓使用空气炮经验，主井箕斗每次粘煤0.5至0.8吨计算，附着物重力5000-8000N，选择KQP-A-150型空气炮2套，工作压力0.4-0.8Mpa，冲击力4500-10000N。为保证气源、气压稳定增加150L储气罐1台。
2.2 箕斗易粘煤位置与空气炮安装位置如何确定、准确对接。
箕斗易粘煤位置的确定直接影响清理效果，是本项目实施机械部分安装的关键，由于箕斗安装位置人员不便于直接进入测量，通过使用长柄工具探测，井底装载位置装载孔观察空未装载前箕斗粘煤位置，最终确定易积煤位置在箕斗斜板上方0.5m至0.8m处。考虑到箕斗在井筒中属于一直运行状态，只有卸料过程中处于短暂静止状态，需设计一种往返装置，即：待箕斗卸料时往返装置将空气炮送出与箕斗对接，释放空气炮，箕斗卸料完毕进入下一次提升前，往返装置将空气炮送回安全位置，不影响主井正常提升。往返装置选用适合矿用的ZKC-127（Q）型司控道岔控制箱。
2.3 技术路线
2.3.1 设计往返式蓄能清理装置（图一所示）
由气源、储气罐、空气炮、推拉油缸执行器等组成，即：在主井口房顶安装储气罐1个并固定牢固，接通气源，用于空气炮工作时稳定气压作用。
标识主、副箕斗停车卸料位置，并进行位置对比，确保主、副箕斗停车卸料位在同一平面，分别在主、副箕斗底板侧面开两个孔（用以增大空气炮清理区域），孔上焊接专用对接装置（A-A），用于与空气炮释放孔对接，（要求对接装置在井筒运行时与井架有不小于100mm的安全距离）。
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在主、副箕斗正常停车位卸载后侧焊接2套平台，将2套KQP-A-150型空气炮分别安装在平台上（标记为主、副），空气炮地脚固定在11#槽钢槽内，可前后滑动。
主、副KQP-A-150型空气炮分别由推拉油缸执行器实现前行和后移，推拉油缸执行器选用ZKC-127（Q）型矿用司控道岔，并就地安装控制箱；1套根据云顶煤业主井箕斗实际运行情况，清理装置行程设置为150mm，为增大清扫面积，空气炮放炮孔处用Ф108mm管子加工为三通短节头，一头固定于空气炮放炮口，一头为两通管分别与箕斗底板侧专用对接装置对接。
2.3.2 往返式蓄能清理装置可编程控制程序设计
以主箕斗自动清理为例，主箕斗到位10次并采集到主斗到位信号且箕斗停车卸料5秒后，往返式蓄能清理装置可编程控制程序自动运行，即：延时1秒——发出主箕斗空气炮油缸执行器前行命令——推进执行2秒到位——使空气炮释放孔与箕斗开孔对接——执行释放空气炮指令——延时2秒——发出主箕斗空气炮油缸执行器后移命令——返回到位信号同时传递至主井提升信号程序内——同时主井提升信号程序内计数器（变量）清零，主箕斗清理结束，程序检测正常后等待下一次清理指令。
2.3.3 上位机显示内容全面，可就地修改（如图二）
根据主井箕斗卸载物料成分及快慢程度，可调整设定主（副）箕斗到位延时时间，确保卸料完全，达到开启空气炮即往返式蓄能清理装置最佳时间与频次。图三中显示主箕斗到位延时时间为5秒，主（副）箕斗每提15罐开启清理1次。实际提升中，主井提升机司机或检修工可根据情况在上位机上做出相应调整，遇往返式蓄能清理装置故障，可在上位机上就地取消使用，不影响提升作业。
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3 应用效果及产生的经济效益
3.1 有效解决了立井提升矿井箕斗粘煤清理问题
现场实测：主井提升定量装载设置装载量为5.7吨，空气炮设置释放频次为10，即主、副箕斗连续提升10罐各释放一次空气炮，连续运行4小时，主井提升电机电流稳定在80-95A之间，说明箕斗积煤量较少，提升正常。
3.2 产生的经济效益
按照云顶煤业主井提升吨煤电耗3.3元计算，每年最大可节约电耗：41.34万元；主井箕斗每次可清粘煤0.8吨，原煤420元/吨，每10罐清理一次计算：
每年最多可多提原煤估值：45（每10罐清理一次）×420×0.8×29（每月29天）×12＝438.48万元
3.3 杜绝了因停机人力清理箕斗产生的风险，增加了主井有效提升时间
人力清理主井箕斗平均用时每次约70秒，采用可编程控制空气炮清理主井箕斗每次用时不超过10秒，较人工效率更高、更安全可靠。
参考文献：
[1]刘乐.主立井井底清理撒煤返回主煤流系统设计[J].煤炭工程，2013（6）：7-8.
[2]韩仲琦，周根生 空气炮清堵器的技术进步《中国水泥》2013年