一种防溃仓安全保护装置的研究与应用

仝慧君

（山西煤炭进出口集团韩家洼煤业有限公司，山西 大同 037000）

1 概述

山西煤炭进出口集团韩家洼煤业设计生产能力90 万t/a，原煤提升采用斜井提升方式，井下各工作面原煤经运输大巷集运至井下煤仓。煤仓采用垂直式设计，有效容积500 t，煤仓底部安装有K 式往复给煤机。当煤仓发生堵塞事故，在处理堵塞时如果处理不当会出现溃仓现象，大量的煤泥或水煤瞬间从仓口溃泄而出，将皮带机尾及周围设备掩埋，甚至造成人员伤亡。为应对并解决好井下煤仓溃仓问题，有效避免现有技术及工艺方面的缺陷，提出一种井下煤仓防溃仓安全保护装置。

2 防溃仓保护装置工作原理

井下煤仓防溃仓安全保护装置主要由触动系统、控制系统以及执行系统等模块构成。其中，触动系统主要安装在给煤机出口处，执行系统安装在给煤机出口结构的上部，触动系统以及执行系统则分别连接控制系统相应接口，控制系统最终通过触动系统将执行指令传导至执行系统的控制开关，执行系统执行相应操作后给煤机出口便有效封堵。

2.1 执行装置

执行装置包括封堵板、滑轨架和液压缸。滑轨架固定连接在给煤机出口顶部，封堵板设置在滑轨架的轨道内，液压缸的缸筒通过连接架与给煤机出口的侧壁固定连接，且液压缸与封堵板平行设置，液压缸的活塞杆底部与封堵板底部通过连接片固定连接。给煤机出口顶部连接有多个执行装置，多个执行装置的液压缸分别通过液压管与液压泵相连接。在图1 中，给煤机侧板间距比封堵板设计宽度大5 mm，封堵板设计高度则和给煤机侧板高度保持一致；滑轨架5 的中部通过第一连接铁架7 与给煤机1 出口顶部焊接，封堵板4 的两个侧边设置在滑轨架5 的轨道内，液压缸6 的缸筒通过第二连接铁架8 与给煤机1 出口的侧壁固定焊接，且液压缸6 与封堵板4 前后平行设置，液压缸6 的活塞杆9底部与封堵板4 底部通过钢制的连接片10 相焊接。

图1 井下煤仓防溃仓保护系统结构图

2.2 触动装置

触动传感器是本设计中井下煤仓防溃仓保护装置触动系统的核心，触动传感器主要借助连接件安装在给煤机出口处侧壁位置。如图1，触动装置有两个红外触动传感器2，两个触动传感器2 分别通过一个40 mm×30 mm 的铁板固定在给煤机出口外0.7 m 位置，且位于皮带上方0.5～0.6 m 处。

2.3 控制装置

控制装置包括控制器，控制器内设置有主芯片，控制器分别与触动传感器和液压传动设备电连接，液压传动设备与液压泵相连接。如图1，控制器3的开关电路与液压传动电机16 电连接，液压传动电机与液压泵相连接，液压泵通过液压管分别与多组执行装置的液压缸6 相连接。控制器设置在箱体内，箱体与巷道侧壁固定连接。

在控制系统安装的过程中必须将液压缸调整至上死点，执行系统封堵板底面和给煤机底板间隙严格控制在300 mm。封堵板与煤仓下出口之间的距离最大为0.3 m，以避免煤泥从执行系统与煤仓之间外溢泄漏。发生溃仓时煤泥出现大量外泄，此时会使触动传感器2 感应，控制器3 动作开关电路，使液压装置启动，液压装置的活塞杆9 向下伸出，带动封堵板4 将给煤机口部分封堵，封堵板达到的最大伸出长度是将煤机出口封堵2/3，从而使煤泥缓慢外流。

3 现场应用

韩家洼煤业主斜井安装一台带宽B=1000 mm 强力胶带输送机担负矿井的原煤提升任务。井下原煤经集中运输大巷运输至井底煤仓，通过下仓口给煤机至主皮带提升出井。将防溃仓安全保护装置安装在井底煤仓给煤机出口，调试完成后，模拟溃仓状况。封堵板在液压缸的作用下，迅速封堵给煤机出口，有效地防止水煤大量外泄而掩埋皮带机尾及造成人员伤亡事故的发生，该装置能够达到设计要求。

4 结论

本设计所提出的井下煤仓防溃仓保护装置，充分借助煤仓溃仓发生瞬间所产生的动能接触并启动传感器，传感器随之将防溃仓保护信号传输至控制系统，再由控制系统自动输出保护指令，执行机构随之工作，堵塞部分给煤机口，从而使煤泥外逸速度和流量大大减缓，有效避免煤泥瞬间大量外泄而可能引发的机尾掩埋、巷道堵塞及人员伤亡等事故。本设计所提出的井下煤仓防溃仓装置可实现对溃仓过程的实时感应以及执行系统的迅速启动，部分给煤机出口封堵效果良好，溃仓危害及井下工作人员危险系数大大降低。