CN102398837B - 主井提升机井底堆煤监控系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种主井提升机井底堆煤监控装置，是一种利用物位仪、煤位继电器、风速传感器对煤矿主井提升机井底堆煤高度、位置和井底撒煤漏斗堵塞情况分别实时监测，通过堆煤监控中心进行计算处理，进行报警和控制，防止煤矿主井提升机在人为失误或突发条件下而出现的井底堆煤过多引起的提升机尾绳扭转托起，拉坏主井提升机井筒设备设施、拉伤拉断提升机尾绳的安全监控技术措施。主井提升机井底堆煤高度、位置和井底撒煤漏斗堵塞情况三重采样，冗余化处理，分别实施报警和控制，能够保障煤矿主井提升机井底恶劣环境下的监控有效性，适用于煤矿摩擦式主井提升系统，也适用于煤矿缠绕式主井提升系统。

Description

主井提升机井底堆煤监控系统

技术领域

本发明涉及一种煤矿主井提升系统设备监控装置，尤其涉及一种主井提升机井底堆煤监控系统。

背景技术

井工煤矿属于一种地下开采作业活动，通常在地面向地下开拓出进风、回风井筒，进风、回风井筒之间布置主要运输巷道、采区运输巷道、采掘工作面巷道，形成通风系统，进行开采活动。国内外大中型井工煤矿都设有主井、副井提升系统，主、副井筒都成为进风井道，主井提升系统用来提升煤矿井下回采出来的有益矿产物。煤矿通常在主井提升机装载峒室处设置集中煤仓，集中煤仓储煤通过给料机输送到皮带运输机上，皮带运输机转载煤炭至主井提升机井筒装载处的计量斗内，定重装入主井提升机的箕斗内，通过提升机主绳牵引箕斗反复上下，将煤矿井下煤炭提升到地面卸载。通常，主井提升机装载峒室处的计量斗利用和箕斗装载口之间适宜的高度差，通过非接触方式将定重过的煤炭装入箕斗，装载过程中，通常会撒落一些煤炭坠入井底，为防止主井提升机井底堆煤，撒落的煤炭积累到一定程度，必须利用人工方式，将撒落的煤炭装入矿车，通过清理堆煤巷道提升至煤矿井下主要运输巷道。特殊情况下，因主井提升机主绳伸长调整不及时，造成计量斗和箕斗装载口之间的高度差超限时，计量斗内会有大量煤炭不能装入箕斗，撒落在主井提升机井底，致使主井提升机井底堆煤迅速增高，以致于托起主井提升机尾绳，引发主井提升机井筒设备设施拉坏、提升机尾绳拉伤拉断的恶性重大提升事故。

目前，全国井工煤矿主井提升系统普遍采用人工定期检查井底堆煤这种方式，具有很大的弊端，不少矿井因为主井提升机井底堆煤不能及时清理，或者突发造成主井提升机井底堆煤托起提升机尾绳，引发主井提升机井筒设备设施拉坏、提升机尾绳拉伤拉断的恶性重大提升事故，给主井提升系统带来很大的隐患：

1、主井提升机井底堆煤量和累积程度完全有人工进行定期检查，一旦人工检查不到位，会引起主井提升机井底堆煤过多，提升机尾绳托起现象，造成提升机尾绳拉坏井筒设备设施、提升机尾绳严重受伤甚至拉断重大事故。

2、主井提升机井筒装载处的计量斗和箕斗装载口之间需要一定的高度差，而提升机主绳受拉力影响，长度在随机变化。因此，计量斗和箕斗装载口之间的高度差需要经常调整，一旦调整不及时或高度差变化较大，主井提升机井底很快就会堆煤过高，引起提升尾绳扭转托起，发生重大提升事故。

发明内容

本发明的目的是提供一种能够冗余在线监测主井提升机井底堆煤状态，有效防止因井底堆煤过多引发提升事故的主井提升机井底堆煤监控系统。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案为：

一种主井提升机井底堆煤监控系统，包括堆煤监控中心、物位仪、煤位继电器、风速传感器、电源、FGOT触摸屏人机界面、驱动警铃、驱动控制继电器；其特征在于：堆煤监控中心与上述部件相连接。

根据所述的主井提升机井底堆煤监控系统，其特征是：堆煤监控中心由可编程控制器、模拟量输入模块组成，通过接收物位仪、煤位继电器、风速传感器数据，判断主井提升机井底堆煤情况，任何一项数据不正常时，堆煤监控中心都会输出驱动警铃报警，同时通过驱动控制继电器断开主井提升机电源，主井提升机停止运行，主井提升机井底堆煤状况通过数据在FGOT触摸屏人机界面上实时显示。

根据所述的主井提升机井底堆煤监控系统，其特征在于：物位仪安装在提升系统底托梁下方，实时对井底堆煤高度进行监测，将井底堆煤高度转换为电流比例信号输入给堆煤监控中心。

根据所述的主井提升机井底堆煤监控系统，其特征在于：煤位继电器安装在井底撒煤漏斗下方一侧顶端处，通过设定一定高度的正、负探极与高度不断变化的井底堆煤接触，将井底堆煤位置信号转换为开关信号输入给堆煤监控中心。

根据所述的主井提升机井底堆煤监控系统，其特征在于：风速传感器安装在清理堆煤巷道下侧顶端处，通过风速变化情况获知井底撒煤漏斗堵塞情况，并将风速转换为电流比例信号输入给堆煤监控中心。

本发明的有益效果是：针对井工煤矿主井提升机井底堆煤累积托起提升尾绳，致使提升机尾绳拉坏井筒设备设施、拉伤拉断提升机尾绳的恶性重大提升事故，为防止在人为失误或突发条件下而出现的主井提升机井底堆煤过多引起的重大提升事故，设计了主井提升机井底堆煤监控技术方案，制造了主井提升机井底堆煤监控系统，通过监测主井提升机井底堆煤的高度、煤位以及井底撒煤漏斗堵塞后风速的变化情况，实现主井提升机井底一旦堆煤，即可发出报警、控制信号，停止主井提升机运行，确保主井提升系统安全。通过采样主井提升机井底堆煤高度、位置、堵塞三种信号，既实现了主井提升机井底堆煤信号的冗余，又实现了主井提升机井底堆煤监控系统的工作可靠性，切实消除了主井提升机井底堆煤现象引发的恶性重大提升事故。

本发明既可应用于煤矿主井摩擦式提升系统中，也可应用于煤矿主井缠绕式提升系统中，防止了在人为失误或突发条件下而出现的主井提升机井底堆煤过多引起的提升机尾绳托起扭转，拉坏主井井筒设备设施和提升机尾绳拉伤拉断的重大提升事故，是一种对煤矿主井提升机井底堆煤状态监测控制的安全技术方案和装置。

附图说明

图1是本发明的结构示意图。

图2是本发明的原理图。

附图中：1、主井提升机摩擦滚筒； 2、主井提升机导向轮； 3、提升系统防撞梁；4、箕斗Ⅰ；5、提升机主绳； 6、集中煤仓；7、皮带运输机；8、装载峒室；9、计量斗；10、箕斗Ⅱ；11、提升机尾绳；12、提升系统底托梁；13、井底撒煤漏斗；14、物位仪；15、煤位继电器；16、风速传感器；17、井底堆煤；18、矿车；19、绞车；20、清理堆煤巷道；21、主井提升机井筒；22、堆煤监控中心；23、电源；24、F940GOT触摸屏人机界面；25、驱动警铃；26、驱动控制继电器。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明：

本发明的结构示意图如图1、2，1、一种主井提升机井底堆煤监控系统，包括堆煤监控中心22、物位仪14、煤位继电器15、风速传感器16、电源23、F940GOT触摸屏人机界面24、驱动警铃25、驱动控制继电器26；其特征在于：堆煤监控中心22与上述部件相连接。根据所述的主井提升机井底堆煤监控系统，其特征是：堆煤监控中心22由可编程控制器、模拟量输入模块组成，通过接收物位仪14、煤位继电器15、风速传感器16数据，判断主井提升机井底堆煤情况，任何一项数据不正常时，堆煤监控中心22都会输出驱动警铃25报警，同时通过驱动控制继电器26断开主井提升机电源，主井提升机停止运行，主井提升机井底堆煤状况通过数据在F940GOT触摸屏人机界面24上实时显示。根据所述的主井提升机井底堆煤监控系统，其特征在于：物位仪14安装在提升系统底托梁12下方，实时对井底堆煤17高度进行监测，将井底堆煤17高度转换为电流比例信号输入给堆煤监控中心22。根据所述的主井提升机井底堆煤监控系统，其特征在于：煤位继电器15安装在井底撒煤漏斗13下方一侧顶端处，通过设定一定高度的正、负探极与高度不断变化的井底堆煤17接触，将井底堆煤17位置信号转换为开关信号输入给堆煤监控中心22。根据所述的主井提升机井底堆煤监控系统，其特征在于：风速传感器16安装在清理堆煤巷道20下侧顶端处，通过风速变化情况获知井底撒煤漏斗13堵塞情况，并将风速转换为电流比例信号输入给堆煤监控中心22。

具体的结构功能如下：

图1是本发明的结构示意图，图1中，1为主井提升机摩擦滚筒，主井提升机摩擦滚筒1与提升机主轴为固定联接，同步旋转，其周边固定衬垫，衬垫上搭覆提升机主绳5，提升机主绳5两端连接箕斗Ⅰ4和箕斗Ⅱ10，主井提升机摩擦滚筒1旋转，依靠提升机主绳5与主井提升机摩擦滚筒1衬垫之间的摩擦力带动箕斗Ⅰ4和箕斗Ⅱ10上下往复运行，将煤矿井下有益矿产提升到地面；2为主井提升机导向轮，用来调整主井提升机摩擦滚筒1两侧提升机主绳5中心距，形成更大围包角，产生更大摩擦力；3为提升系统防撞梁，安装在主井提升机井架最上端，一旦箕斗Ⅰ4或箕斗Ⅱ10在上提过程中发生过卷，和提升系统防撞梁3发生弹性冲击，防止箕斗Ⅰ4或箕斗Ⅱ10过卷事故的扩大；4为箕斗Ⅰ，利用槽钢做成框架，外敷钢板形成一定容积，用来储存装运井下有益矿产物；5为提升机主绳，依靠和主井提升机摩擦滚筒1衬垫之间的摩擦力，带动箕斗Ⅰ4和箕斗Ⅱ10上下往复运行；6为集中煤仓，用来储存、缓冲煤矿井下待提升到地面的煤炭；7为皮带运输机，用来将煤矿井下集中煤仓中的煤炭输送到计量斗9内；8为装载峒室，为主井提升机井筒相通的巷道，用来安装向箕斗Ⅰ4和箕斗Ⅱ10装载煤炭的有关设备；9为计量斗，自身具有称重装置，用来计量箕斗Ⅰ4或箕斗Ⅱ10的一次提升量，达到箕斗Ⅰ4或箕斗Ⅱ10提升重量后发出讯号，停止皮带运输机7运行，安装有扇形闸门，打开后向到位的箕斗Ⅰ4或箕斗Ⅱ10装碳；10为箕斗Ⅱ，作用同箕斗Ⅰ4；11为提升机尾绳，和提升机主绳5基本等重，两端连接箕斗Ⅰ4和箕斗Ⅱ10，用来平衡因提升机主绳5提升行程变化时引起的主井提升机摩擦滚筒(1两侧的张力差；12为提升系统底托梁，安装在主井提升机井架最下端，一旦箕斗(4或10在下放过程中发生过放，和提升系统底托梁12发生弹性冲击，防止箕斗4或10过放事故的扩大；13为井底撒煤漏斗，计量斗9在向箕斗Ⅰ4或箕斗Ⅱ10装载煤炭过程中，总有一部分煤炭会撒落在主井提升机井筒中，撒落的煤炭通过井底撒煤漏斗13累积在清理堆煤巷道20底端的峒室内，同时还是联络主井提升机井筒21和清理堆煤巷道20的风流通道；14为物位仪，选用BW17KGU5B-30型智能超声物位仪，测量范围1.5～30米，对应输出4～20MA电流信号，安装在主井提升系统底托梁12下端，用来监测主井提升机井底堆煤17和提升机尾绳11的距离；15为煤位继电器，选用KBXJX防爆煤位继电器，煤位继电器15有半导体翻转电路组成，引出两只探极，一只探极接地，另外一只探极安设在井底堆煤17允许的高度位置，一旦探极接触到井底堆煤17，半导体翻转电路立刻动作，输出一个无源开关信号；16为风速传感器，选用GFC-15型煤矿用风速传感器，测量范围0.3～15M/S，对应输出4～20MA电流信号，主井提升机井筒进风通过井底撒煤漏斗13、清理堆煤巷道20进入采区，形成风流，随着井底堆煤17的累积，井底撒煤漏斗13的风流面积越来越小，一旦风速为0，则说明井底撒煤漏斗13完全被井底堆煤17堵塞；17为井底堆煤，正常情况下，计量斗9向主井提升机井底撒煤很少，一旦因提升机主绳5长度发生变化，造成计量斗9和箕斗4或10装载高度差超限时，计量斗9就会有大量煤炭撒落在主井提升机井底，井底堆煤17会很快堵塞井底撒煤漏斗13，并继续上升，以至托起提升机尾绳11，引发重大提升事故；18为矿车，用来装运井底堆煤17；19为绞车，通过钢丝绳牵引矿车18爬升清理堆煤巷道20；20为清理堆煤巷道，井底堆煤17通过清理堆煤巷道20运出，同时清理堆煤巷道20还是主井提升机井筒21的风流通道；21为主井提升机井筒，为箕斗Ⅰ4和箕斗Ⅱ10上下反复运行提供空间，还兼做了煤矿井下进风的通道。

煤矿在主井提升机装载峒室处设置集中煤仓，集中煤仓储煤通过给料机6输送到皮带运输机7上，皮带运输机7转载煤炭至主井提升机井筒装载处的计量斗9内，定重装入主井提升机的箕斗Ⅰ4或箕斗Ⅱ10内，通过提升机主绳5牵引箕斗Ⅰ4和箕斗Ⅱ10反复上下，将煤矿井下煤炭提升到地面卸载。主井提升机井筒装载处的计量斗9和箕斗Ⅰ4或箕斗Ⅱ10装载口之间需要一定的高度差，但也会撒落一些煤炭，一旦高度差超限，会有大量的煤炭撒落在主井提升机井底。撒落的煤炭累积到一定程度，井底堆煤17会将提升机尾绳11托起，引发主井提升机井筒设备设施拉坏、提升机尾绳11拉伤拉断的恶性重大提升事故。因此，为防止主井提升机井底堆煤17的积聚而托起提升机尾绳11，通过监测主井提升机井底堆煤17的高度、限制主井井底堆煤17与主井井底撒煤漏斗13之间的距离、监测井底撒煤漏斗13是否被井底堆煤17堵塞等数据，解决了煤矿主井提升机因井底堆煤17的累积而引发的提升机尾绳11被托起的重大提升事故隐患。

图2是本发明的原理图，图2中，22为堆煤监控中心，安装在主井提升机操作机房内，主要有FX_2N-32MT可编程控制器16路X输入端子、16路Y输出端子、FX_2N-4AD四通道模拟输入模块组成，完成井底堆煤17数据的监测、计算处理和控制；14为物位仪，监测井底堆煤17和提升机尾绳11的距离，转换为4～20MA电流信号输入给堆煤监控中心22的FX_2N-4AD四通道模拟输入模块，计算井底堆煤17的高度；15为煤位继电器，一旦井底堆煤17的高度达到设定位置时，煤位继电器15无源接点闭合，输入给堆煤监控中心22的FX_2N-32MT可编程控制器X端子；16为风速传感器，将清理堆煤巷道20的风速大小转换为4～20MA电流信号输入给堆煤监控中心22的FX_2N-4AD四通道模拟输入模块，计算井底撒煤漏斗13被井底堆煤17堵塞的程度；23为交流220V电源，输入给FX_2N-32MT可编程控制器，作为堆煤监控装置所需要的电源；24为F940GOT触摸屏人机界面，通过编程，与堆煤监控中心22的FX_2N-32MT可编程控制器通讯，显示、存储井底堆煤17状况的有关数据；25为警铃，当堆煤监控中心22判断为井底堆煤17超过允许值时，堆煤监控中心22的FX_2N-32MT可编程控制器通过Y输出端子，驱动警铃25，提醒现场人员采取相关措施；26为控制继电器，控制继电器26接点闭合，断开主井提升机电源，主井提升机停止运行。

为治理煤矿主井提升机因井底堆煤17的累积而引发的提升机尾绳11被托起的重大提升事故隐患，堆煤监控中心22通过计算处理井底堆煤17高度、井底堆煤17与井底撒煤漏斗13之间的距离、井底撒煤漏斗13被井底堆煤17堵塞的数据，实现井底堆煤17累积到一定高度时进行输入报警、断电停机功能，所有数据实时在人机界面24上显示。物位仪14距离主井提升机井底20米，实时监测井底堆煤17的累积高度，一旦井底堆煤17的累积高度达到2.5米【距离井底撒煤漏斗0.5米】时，堆煤监控中心22驱动警铃25进行报警，同时驱动控制继电器26断开主井提升机电源，避免井底堆煤17继续累积；煤位继电器15探极设定在距离井底撒煤漏斗13下方0.5米处，一旦井底堆煤17的累积高度达到2.5米【距离井底撒煤漏斗0.5米】时，煤位继电器15探极接触井底堆煤17，煤位继电器15内部半导体电路翻转动作，输入给堆煤监控中心22开关信号，堆煤监控中心22驱动警铃25进行报警，同时驱动控制继电器26断开主井提升机电源，避免井底堆煤17继续累积；风速传感器16安装在清理堆煤巷道20下侧顶端处，在井底撒煤漏斗13完全不被井底堆煤17堵塞的情况下，清理堆煤巷道20正常风速为5M/S左右，一般井底堆煤17距离井底撒煤漏斗131米时，清理堆煤巷道20风速开始减小，井底撒煤漏斗13完全被井底堆煤17堵塞时，清理堆煤巷道20风速为0，风速传感器16的速度降为0.5M/S时，堆煤监控中心22驱动警铃25进行报警，同时驱动控制继电器26断开提升机电源，避免井底堆煤17继续累积。物位仪14设定的井底堆煤17高度、风速传感器16设定的井底堆煤17与井底撒煤漏斗13的堵塞数据完全可有人机界面24在线设定，也可设定为报警或控制功能，煤位继电器15监测的井底堆煤17与井底撒煤漏斗13距离可有现场设定，也可设定为报警或控制功能。

上面所述的实施例仅仅是对本发明的优选实施方式进行描述，并非对本发明的构思和保护范围进行限定，在不脱离本发明设计构思的前提下，本领域中普通工程技术人员对本发明的技术方案作出的各种变型和改进，均应落入本发明的保护范围。

Claims (5)

1.一种主井提升机井底堆煤监控系统，包括堆煤监控中心（22）、物位仪(14)、煤位继电器(15)、风速传感器(16)、电源(23)、F940GOT触摸屏人机界面(24)、驱动警铃(25)、驱动控制继电器(26)；其特征在于：堆煤监控中心（22）与物位仪(14)、煤位继电器(15)、风速传感器(16)、电源(23)、F940GOT触摸屏人机界面(24)、驱动警铃(25)、驱动控制继电器(26)相连接。

2.根据权利要求1所述的主井提升机井底堆煤监控系统，其特征是：堆煤监控中心（22）由可编程控制器、模拟量输入模块组成，通过接收物位仪(14)、煤位继电器(15)、风速传感器(16)数据，判断主井提升机井底堆煤情况，任何一项数据不正常时，堆煤监控中心（22）都会输出驱动警铃（25）报警，同时通过驱动控制继电器（26）断开主井提升机电源，主井提升机停止运行，主井提升机井底堆煤状况通过数据在F940GOT触摸屏人机界面（24）上实时显示。

3.根据权利要求1所述的主井提升机井底堆煤监控系统，其特征在于：物位仪（14）安装在提升系统底托梁（12）下方，实时对井底堆煤（17）高度进行监测，将井底堆煤（17）高度转换为电流比例信号输入给堆煤监控中心（22）。

4.根据权利要求1所述的主井提升机井底堆煤监控系统，其特征在于：煤位继电器（15）安装在井底撒煤漏斗（13）下方一侧顶端处，通过设定一定高度的正、负探极与高度不断变化的井底堆煤（17）接触，将井底堆煤（17）位置信号转换为开关信号输入给堆煤监控中心（22）。

5.根据权利要求1所述的主井提升机井底堆煤监控系统，其特征在于：风速传感器（16）安装在清理堆煤巷道（20）下侧顶端处，通过风速变化情况获知井底撒煤漏斗（13）堵塞情况，并将风速转换为电流比例信号输入给堆煤监控中心（22）。

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