矿山斜井（精选3篇）
矿山斜井 篇1
摘要：在矿山的提升运输系统运用PLC控制技术, 力求实现设备设施安全可靠、精准控制, 达到设备设施的本质安全, 提升运行效率。
关键词：安全门,编码器,矿山斜井
0 引言
提升是矿山生产的重要环节, 提升机是矿井的咽喉, 为保证矿山生产和人员的安全, 提升系统必须安全可靠运行。目前PLC控制技术在矿井提升电控系统中得到广泛的推广与应用, 逐步取代了TKD等老的电控系统。可编程序控制器的的应用, 简化了系统的设计, 同时也对维修人员提出了更高的要求。现就斜井提升中安全门、捕车绳网的自动控制的设计和现场应用实例入手, 探讨S7-300在提升系统的应用。
1 项目的提出
图纸资料如图1所示。
2 研究与实施方案
2.1 外部需接入PLC的输入点
说明:1.从上往下放时, 要求矿车距安全门60m时, (此时深度指示为-100m) 安全门提起。 (因为安全门提到位需要12s的时间, 矿车下放速度3.5m/s) ;2.从下往上提时, 要求矿车通过安全门以后5m, (此时深度指示为-155m) 安全门下落, (因为安全门下放到位需要12s的时间, 矿车提升速度3.5m/s) ;3.安全门提起和下落到位都有限位开关, 到位后自动停止.
(1) 安全门上方距安全门60m处的位置开关信号。
(2) 安全门上方距安全门5m处的位置开关信号。 (3) 安全门开启的到位开关信号 (用于保护) 。
2.2 PLC对外部输出点
(1) 安全门开启指令输出。
(2) 安全门关闭指令输出。
(3) PLC的输入输出点都要经过继电器转接, 不可直接接到设备的开闭接点。
2.3 程序及保护设置的说明
(1) 矿车下行时:
当编码器深度小于-100.00m时, 或者矿车碰到安装在轨道上距安全门60m处的位置开关时, 则开启安全门指令动作。安全门开启指令保持12s。
(2) 矿车上行时:
当编码器深度大于-155.00m时, 并且矿车碰到安装在轨道上距安全门5m处的位置开关时, 则关闭安全门指令动作。安全门关闭指令保持12s。
(3) 保护设置:
在下行时, 当编码器深度小于-150.00m时 (距安全门10m) , PLC检测是否接收到安全门已经开启到位的信号。如果没有开启到位, 则跳安全回路, 紧急停车。
(4) PLC点的设置 (都在主PLC中) :
开启安全门———Q3.0;
关闭安全门———Q3.1;
60m处轨道开关———现场定;
5m处轨道开关———现场定;
安全门开启到位信号——现场定。
2.4 PLC改动部分
(1) 改动部分程序全部写在FC13 (wd) 程序块中, 新加了程序段5、6, 只下载这一个块即可。
(2) 方法:打开修改后的程序。注意, 打开SETP软件时默认打开的是工控机里的原程序, 关掉原先的程序, 打开修改后的 (图3) 。
然后打开FC13 (wd) 程序块。下载到PLC中。
(3) 点下载后, 如果提示程序已经存在, 是否替换, 点击是, 替换就好了。
图4是主PLC的DO-1模块, 主PLC只带了这一个模块。
(4) PLC输出通过操作台内备用24V继电器来控制安全门开启和关闭。
(5) 其中, MD030接控制开启安全门的继电器, MD031接控制关闭安全门的继电器。
(6) 24V继电器线圈A1、A2分别接PLC输出线 (MD03*) 、M2-。PLC输出线直接从PLC输出端子接出, M2-是公共线, 可以就近找到一个M2-, 连接到继电器线圈即可。
3 方案应用后效果
3.1 安全效益
项目完成后, 实现安全门、捕车绳网的自动起落, 不用提前下车检查, 完全不用人工操作, 降低了跟车工的劳动强度, 避免人员误操作的安全隐患, 安全效益十分明显。
3.2 运输效率提高
项目完成后司机不需要停车或减速, 不需要等待跟车工检查确认安全门、绳网起落是否正常, 只需观察遥控监控画面和提示信号, 大大节约运输时间, 提高矿石运输效率20%以上。
3.3 维修费用低
性能可靠, 运行稳定, 故障率低, 节约后期维修、维护成本, 实现节能降耗、降本增效。
4 结语
通过该方案的实施与应用, 矿石运输效率大大提升, 安全性得到很大的改善, 效果非常明显, 非常值得在同类系统中推广应用。
参考文献
[1]田中博美, 杨桂桐.釜石矿山斜井提升系统的自动控制[J].国外金属矿采矿, 1980 (01) .
[2]刘新华.斜井提升系统设计及应用[J].昆明理工大学学报, 1998 (02) .
[3]李新, 姜小瀛.副井提升信号系统的PLC控制方案[J].煤矿设计, 1999 (03) .
矿山斜井 篇2
随着现有矿井开采能力的增强, 矿井不断向深部延伸, 其开采工作面也不断的向深部扩展, 从而形成了煤矿井下多水平巷道并存的现象, 多个水平巷道之间通常是通过斜井联络, 斜井成为多个水平巷道之间来回运送矸石、物料、人员的主要通道, 但随之而来的斜井运输时, 跑车事故也频频发生。
斜井防跑车装置是斜井运输中必不可少的安全设施之一。煤矿现场使用的防跑车装置都必须要灵敏高, 而且安全可靠、动作准确, 而复杂的结构往往容易出现这样或者那样的问题, 因此, 要求防跑车装置要求其结构简单, 以便于制造和维护。尽管矿井中都使用了斜井防跑车装置, 但在实际使用中却存在很多问题, 主要表现为:误动和拒动;挡车器动作不灵活;防护性能差。
以上这些问题, 严重影响了矿井的生产, 直接危及矿工的人身安全, 给煤矿造成重大事故。因此, 急需研制出一种新型、实用和高可靠的斜井防跑车装置。
笔者设计的矿山斜井防跑车制动装置采用常闭式防跑车设计, 该装置具有故障自动诊断、出现故障后进行联动控制以及报警等功能, 另外, 当挡车器出现不正常状况, 该防跑车装置能够进行自动闭锁, 使装置发不出信号以避免事故的发生。
2 防跑车装置的结构设计
笔者设计的防跑车挡车装置主要包括脱扣机构、传感器、滑轮、提升机、主控箱、语音报警系统、显示屏等部分。一般来说, 在正常的情况下, 挡车栏处于应有的常闭状态, 只有在绞车启动并且正常运行, 矿车到达预先设定的目标位置时, 挡车栏通过系统的自动控制功能升起, 当矿车顺利通过后, 挡车栏又能够通过系统的自动控制功能下落。而当矿车超速异常时, 挡车栏可以对跑车进行可靠的阻拦, 从而避免事故的发生。
本装置在运行中矿车车轮从装有传感器的铁轨上滚过, 传感器感应信号, 当发生跑车时, 脱扣器开口销受外力作用被剪断, 安装在内部的传感器发生动作, 导致控制器发出语音报警保护, 同时, 传感器传递的信号使得绞车安全回路自动被切断, 进而使斜井上的所有挡车栏回到原来的关闭状态, 最终避免了二次事故的发生。轨道斜巷防跑车装置系统原理示意图如图1。
3 防跑车的硬件系统设计
嵌入式系统的设计, 通常划分为硬件系统设计与软件开发两部分。硬件系统是软件的运行基础。本文采用了Samsung公司的S3C44B0X芯片作为斜巷提升监控系统的主控芯片, 为了实现系统的功能, 还需要其它的外围模块和功能电路。S3C44B0芯片中使用了ARM7TDMI内核, 它的低功耗精简和出色的全静态设计特别适用于对成本和功耗敏感的应用。
4 防跑车的软件系统设计
以往基于PC的控制器一般都采用DOS系统, 属单任务方式, 而Wincon8737则采用最先进的WinCE操作系统 (可以说是相当于IPC+PLC的双重系统) , 在CPU速度方面大大提高。其中CE中的C代表袖珍 (Copact) , 消费 (Consumer) , 通信能力 (Connectivity) 和伴侣 (Companion) ;E代表电子产品 (Electronics) , 与indoors95/98, WindowsNT不同的是, WindowsCE是所有源代码全部由微软自行开发的嵌入式新型操作系统, 其操作界面虽来源于Windows95/98, 但WindowsCE是基于Win32API重新开发的、新型的信息设备平台。
5 结论
该装置主要应用于煤矿、金属矿山和非金属矿山等倾角小于30°的单轨或双轨提升运输斜巷中, 该装置的突出特点就是安全可靠, 使用维护方便。淮南潘一矿自安装智能式防跑车装置以来, 使用效果很好, 无一例出现放大滑事故或者斜巷打运事故。工程实践表明跑车能够自动识别、监控、拦阻制动;控制系统灵敏可靠, 无误动作;具有安装与维护简便等特点;各煤矿可根据自身巷道特点灵活安装使用。
参考文献
[1]PHILIPS单片16/32位微控制器—LPC2119/2129广州广州周立功单片机发展有限公司2004.11.
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[5]袁泽民, 武涛, 俞金牛.煤矿斜巷运输提升事故分析.煤矿安全[M].2001.8.
[6][美]ITodd D.Morton著, 严隽永译.嵌入式微控制器[M].北京:机械工业出版社., 2005.
矿山斜井 篇3
关键词：阻车器,联动门,斜井
由于斜井具有掘进和组织提升运输方便, 开拓成本和运行维护成本低等因素, 在金属非金属地下矿山的生产中, 大量使用斜井进行开拓。斜井在使用中, 由于脱挂钩操作, 钢丝绳断等人员和设备原因, 容易发生跑车事故。所以国家强制推行使用阻车器和斜井防跑车装置, 所谓一坡三挡。在小型矿山中由于斜井大多是比较短, 常常是一个中段一个肓斜井, 所以斜井数量多, 斜长短。小型矿山产能小, 矿车少, 单个工作日提升次数少。这就为小型矿山选用阻车器和斜井防跑车装置给出了难题。目前大多矿山都是普通阻车装置搭配各种类型的斜井防跑车装置使用, 或者智能化的自动阻车器装置搭配各种类型的斜井防跑车装置配用, 但是使用效果或者不好, 或者安装造价高昂, 或者大材小用。
1 几种阻车装置的比较
1.1 普通阻车装置
阻车器是在矿车自溜运行轨道上阻止矿车运行的设备, 它分为单式阻车器和复式阻车器两种, 前者有一对阻爪, 后者有两对阻爪, 两对阻爪之间, 间隔一定距离。复式阻车器又叫限数阻车器, 它能限制开启一次阻车器通过的矿车数量, 以便向翻车机或罐笼供给一定数量的矿车[1]。
阻车器按机构类型, 有阻车轮式的, 阻车轴式的, 阻车辆下部附设的底挡及阻缓冲器的等各种类型。各种阻车器通常均装有停车缓冲装置, 利用弹簧吸收矿车撞击的能量, 使车辆停止。为使矿车不致倾覆或掉道, 矿车驶近阻车器的速度一般不得大于0.75~1.0m/s[1]。
1.2 自动阻车器装置
工作原理:在绞车启动时, 绞车房主控PLC对编码器发生脉冲进行计数, 当计数积累到, 该发出指令值时, 便发指令。
工作过程:矿车下行时本装置待命, PLC主控接通电源, 绞车启动, 当矿车运行到PLC内部计数器第一设定值时, 发出松轨信号, 阻车器液压装置开始启动, 同时电磁换向器电磁铁 (Y2) 得电, 于是电磁换向阀向左移动。此时油液由液压缸右腔流入, 左腔流出, 那么活塞杆驱动阻车器本体就实现松轨动作, 矿车放行。当矿车运行达到第二设定值时, 发出抱轨信号, 阻车器液压装置开始启动, 同时电磁换向器电磁铁 (Y1) 得电, (Y2) 断电。于是换向于是电磁换向阀向左移动。此时油液由液压缸右腔流入, 左腔流出, 那么活塞杆驱动阻车器本体就实现抱轨动作, 使阻车器本体处于抱紧轨道状态[2]。
矿车上行时, 与下行时恰恰相反。
当矿车运行速度大于或者等于115%时 (或出现飞车或溜车事故时) , 限速继电器瞬间动作。相应地安全回路中一组限速继电器常闭触点, 就会断开从而切断绞车安全回路, 迫使绞车安全制动停车[2]。
优点:和手动操纵式阻车器相比, 功能更齐全、性能更稳定、安全可靠性更高。缺点:安装要求高、稳定性差、造价高。
2 联动门阻车装置
宝山矿使用脚踏式阻车器和联动门阻车器来实现“一坡三挡”, 多重保险保障矿山斜井使用中跑车、飞车事故发生。
2.1 装置构成
联动门阻车装置由两部份组成, 一部分是脚踏阻车作用的阻车装置, 一部份为双联动的挡车门。
脚踏阻车装置部分是在斜井井口的轨道位置 (联动门的上阻车门和阻车器, 均要求在井口位置, 不在井口位置则工人操作困难, 很难整合成一整体) 。主要是利用配重使得阻车器的挡杆能够顶住矿车车轴或底座, 工作时用脚将其踩下, 使其不能阻挡矿车运动, 防止矿车跑车或脱钩后倒退下斜井, 伤害斜井设施和人员。
联动门部份是在斜井的轨道上, 用槽钢或者工字钢建立两相距不远的两门框, 两门框分布在斜井的不同位置, 一在上方一在下方。再用工字钢焊成格筛状作门, 门的上方与门框之间用滚轴联系。门下方的工字钢长于门框两侧, 以便从门框获得力支撑。两门之间用钢丝绳和天轮建立联动关系, 如图1所示。
通过实验和计算表明碰撞时间与弹性模量以及挡车的质量有关, 硬度越高, 碰撞的越短暂, 挡车装置的质量越大, 吸能的时间延长, 碰撞的时间也延长, 倘若挡车系统没有设置缓冲装置, 或者设置不当, 由于矿车的碰撞力是相当大的, 其对挡车装置的破坏力也难以想象[3]。但由于小矿山矿车质量相对较小, 装载的质量也不大, 在斜井自溜运行的距离也不大, 所以小矿山的矿矿车碰撞力并非很大, 选取适当型号的槽钢或者工字钢即可。如12kg/m的钢轨或工字钢。
2.2 装置工作过程
当矿车载重提升到下方的门时, 工人拉下上方的门, 下方的因联动门被拉起;矿车通过下方门后, 工人拉起上方的门, 下方门的因联动被拉下。从而起到保护作用, 防止出现飞车事故。矿车通过上方的门后, 再拉下上方的门, 让上方的门也起保护作用, 如图2所示。当矿车来到阻车器时, 因阻车器背向矿车, 矿车不受影响, 当矿车通过阻车器后, 阻车器自动弹起, 防止摘钩时矿车向后溜行, 倒成事故。
当工人推着空车来到阻车器前方20m时, 工人放开矿车, 任矿车溜行, 这时阻车器确保了矿车不会失控, 待车停下好挂钩后, 工人拉起上方的门, 下方的因联动门被放下, 从而起到保护作用, 同时踏下阻车器控制绳, 让空车放行, 当矿车下放到下方门附近时, 再拉下上方的门, 让矿车继续下放。
所以, 联动门阻车装置是双重的防护, 但其又简单实用。
3 优缺点比较
3.1 联动门阻车装置与普通阻车装置比较具有以下优点
联动门阻车装置比普通阻车装置具有以下优点: (1) 制作简单, 成本低; (2) 安全性能高, 双重保护, 能有效防止人工脱钩、挂钩、断绳和推车造成的跑车事故; (3) 防范性能好, 整个斜井断面都可防护, 即便矿车翻滚也能起到防护作用; (4) 安装容易, 即便轨道完工后再安装也可以; (5) 运作稳定, 维修容易。
3.2 联动门阻车装置和矿用阻车器自动装置比较
联动门阻车装置与矿用阻车器自动装置比较具有以下优点: (1) 制作简单, 成本低; (2) 安全性能高整个斜井断面都可防护, 即便矿车翻滚也能起到防护作用; (3) 安装容易, 即便轨道完工后再安装也可以; (4) 运作稳定, 维修容易。
由比较可知, 联动门阻车装置比普通阻车装置和矿用阻车器自动装置在小型斜井中应用更具优势。
4 联动门阻车装置在宝山矿的应用情况
4.1 小型矿山斜井运输阻车装置现状
斜井运输是矿山运输的重要组成部分, 它直接影响到矿山的安全和效益, 近年来, 斜井跑车脱轨事故屡有发生, 造成严重危害。为了吸取事故教训, 有效地防范井下脱轨事故的发生, 保证井下工作人员安全, 促进安全生产形势的持续稳定国家安全总局提出了“一坡三挡”的措施。根据《煤炭安全规程》第三百七十条规定:在倾斜的井巷内安设能将运行中断绳, 脱钩阻止住的跑车防护装置, 因此斜井安设防跑车装置是保障井下安全生产必不可少的措施[4]。对于小矿山的短斜井, 如果安设技术复杂, 造价昂贵防跑车装置, 如霍尔传器式、压敏限位开关式、红外线传器式、旋转编码器式和多普达雷达式等等[5], 虽然安全效果很好, 但是造价和运行管理成本较高, 不符合经济规律, 其必然会带来矿山生产成本的提高。根据《安全规程》, 必须安设阻车装置和防跑车装置。
4.2 宝山矿应用情况
宝山矿作为小型非煤金属地下矿山, 产量小, 每日需通过斜井完成170斗 (0.75m3) 矿石和废石提升。宝山矿的斜井较短, 斜长约100m。采用联动门阻车装置前, 在268斜井口需要三人一起作业, 一人开卷扬机, 一人管阻车器和防跑车装置, 一人脱钩和推车作业, 每年都会发生1~2起, 由于人员疏忽发生的跑车和飞车事故, 破坏了斜井中的管网设施, 所幸未发生人员伤害。采用联动门阻车装置后, 只需两人, 除一人开卷扬机, 一人可完成脱挂钩作业和推车工作, 同时兼顾阻车器防止跑车事故;2010年, 采用联动门阻车装置以来, 未发生一起因为脱挂钩、跑车产生的设施和人员伤害事故, 大大提高了斜井运输作业的安全。
由于斜井较短, 联动门的两门又相距较远, 即使把门装在斜井上部, 也能保证整个斜井的安全, 这本是一般斜井的短处, 但应用联动门阻车装置, 这种短处得到了很好的弥补。
5 结论及推广意义
联动门阻车装置结构简单, 造价成本低, 管理容易, 特别适用于小矿山斜井中推广, 它能发挥阻车装置和斜井防跑车装置联合作用, 双重防护安全。作为一种替代阻车装置和防跑车装置在斜井中的作用的装置, 联动门阻车装置拥有广泛的适用性。在井底加装一常开式防跑车装置, 则亦可应用于较深的斜井。
推广联动门阻车装置在斜井运输中的应用, 防止矿山斜井运输中由于脱挂钩、短绳造成的跑车、飞车事故, 将大大提升斜井运输的安全性, 对于生产能力较小的矿山斜井有积极意义。
参考文献
[1]吴统顺.采矿手册[M].北京:冶金工业出版社, 1988.
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[3]宋如敏.矿车挡车装置的撞击过程研究与时间计算[J].煤矿机械, 2008, 29 (1) :41-42.
[4]国家安全生产监督总管理局.煤矿安全规程[M].北京煤炭工业出版社, 2010.