铝土矿胶带机运输系统多品位矿石连续分运方案设计

2018-05-23邵国君吴定洪贾文琪宋小勇游明忠张剑业

采矿技术 2018年2期

邵国君，吴定洪，贾文琪，宋小勇，游明忠，张剑业

(1.国家电投集团贵州遵义产业发展有限公司，贵州遵义市 564300；2.天地(常州)自动化股份有限公司，江苏常州市 213015)

0 引言

国家电投集团务川铝矿分公司针对铝土矿开采首创了长壁综采方法。针对铝土矿复杂的地质条件与氧化铝厂对矿石品位要求严格的矛盾现状，务川铝矿分公司研创了对不同品位矿石分段开采工艺，使铝土矿尽最大限度保持了原始特性和降低矿石贫化率，提高了铝土矿的高效开采水平[1-3]。

铝土矿运输系统是由多条胶带机直接搭接而成的连续运输系统。工作面开采出的不同品位矿石运输至地面后分装入不同的中转仓中，等待运输至氧化铝冶炼厂。由于无矿石品位快速检验仪器，无法通过在矿仓上口安装相应仪器实现不同品位矿石分仓控制功能。与其相似生产工艺的煤矿通过设定中转矿仓实现煤矸分开运输。在煤矿井下设置中转仓临时存储掘进矸石，当煤炭开采间隙时运输矸石[4-5]。由于铝土矿矿石品位变化频繁，此工艺不适合铝土矿运输。本文针对铝土矿的生产现状，设计了一种胶带运输系统矿石品位识别跟踪系统，使多种品位矿石在运输系统中能连续运输，矿石运至地面后能根据矿石品位准确装载至对应中转仓。

1 铝土矿工作面按矿石品位分段开采

国家电投集团务川铝矿分公司瓦厂坪铝土矿矿区面积10.13 km2，设计生产能力100 万t/a，采用平硐+盲斜井开拓，全矿井划分为东、西两翼开采。矿井设计首采东翼一采区的1102 工作面，运输顺槽设计长度为770 m，该采面可采储量约43万t。1102工作面范围内矿体厚度总体较稳定，真厚度大部分在2 m左右，最小真厚0.5 m，最大真厚超过3 m，矿体平均真厚1.97 m。矿体厚度变化规律不明显，局部矿体厚度变化较大，但厚薄变化的过渡较为平稳。通过对不同位置的矿石成分采样化验，铝硅比最大值69.67，最小值4.88，平均31.20。当采高设定为2 m时，矿石铝硅比最大值53.4，最小值4.01，平均20.22。

通过对瓦厂坪两矿山地质资料的详细分析，矿石品位分布变化幅度较大，采高范围变化亦较大，在同一工作面不同块段的矿石质量都有较大差异。如果在同一工作面内混采、混运，将会导致矿石质量急剧下降，甚至成为废矿。为此，必须在工作面实现分段开采(见图1)。在回采前通过采样化验对工作面矿石品位进行确认，并按照不同的品位区间在工作面斜长上划分为若干开采区段。矿总工程师根据不同品位区间的实际参数确定采矿机等设备运行参数，制定当期工作面开采方案，采矿工人回采时按开采方案对不同品位区间矿石进行分采与控制。

图1 工作面分采

2 运输系统现状

瓦厂坪矿主运输系统由7条胶带机直接搭接组成。各胶带机搭接关系如图2所示。各设备参数如表1所示。如果工作面开采矿石品位发生变化时等待原品位的铝土矿运输至地面装仓完毕再开采新矿石则生产效率将大大降低。瓦厂坪矿整个运输距离为5165 m，矿石至工作面开采出后运输至地面所需时间为 2066 s，即当工作面开采品位发生变化是，工作面需停产等待约34 min，严重降低了铝土矿的产量。

图2 瓦厂坪矿运输系统

序号设备名称安装地点型号速度/(m/s)长度/m运力/(t/h)1刮板输送机工作面SGZ764/2×3751．11252转载机顺槽SZZ764/3751．8503胶带机顺槽DSJ800/2∗752．57806004胶带机转载巷DTII(A)100/70/2∗552．51257005胶带机胶带下山DTC100/70/2∗3152．511607006胶带机2号胶带巷DTII(A)100/70/752．52207007胶带机925主平硐DTII(A)100/70/752．522507008胶带机出硐皮带DTII(A)100/70/1322．53907009胶带机矿仓上口DTII(A)100/70/552．5240700

3 识别跟踪系统方案设计

为实现不同品位矿石的连续运输，需准确识别不同品位矿石在运输线上的分布，且不同品位矿石需间隔一段距离，确保运输过程各种异常工况及分仓控制时不会发生混料。

工作面生产运输设备如图3所示，主要由采矿机、刮板输送机、转载机、顺槽胶带机组成。控制系统组成如图4所示，主要由工作面监控系统、运输线矿石品位监控系统，地面分仓控制系统组成。采矿机通信控制分站完成采矿机运行监控及数据通信，工作面运输设备监控分站完成刮板机、转载机等运输设备监控。工作面正常采矿生产时，采矿机司机按制定的开采方案控制采矿机牵引和前后摇臂高度开采矿石。当开采矿石品位发生变化，刮板机已将原矿石装载完时，采矿机司机在遥控器上输入即将开采的矿石品位编号，采矿机通信控制分站将矿石品位变化信息传输至工作面监控主站，工作面监控主站发出采矿机牵引闭锁信号至采矿机通信控制分站，停止采矿机牵引。工作面刮板机、转载机继续运行，工作面监控主站监测刮板机、转载机运行状态，在转载点将原品位矿石运输完成且延时一段时间T后解除采矿机牵引闭锁，工作面可继续割矿，使不同品位矿石在运输设备上留出一段空载距离。同时工作面监控主站将新矿石品位编号发送至顺槽皮带物料监测分站。每条胶带机配有物料监测装置，完成不同品位矿石在本条胶带机上的分布监测。分仓PLC控制柜监测来料品位，控制犁式卸料器，使不同品位的矿石落入相对应的矿仓中。

图3 工作面设备布置

4 运输线矿石品位识别

在各运输胶带机机尾与上游胶带机装载点安装物料监测装置，监测上游胶带机来料情况及本条胶带机运行情况，实现各条胶带机上不同矿石品位分布情况监测。各物料监测装置通过以太网联网通信，从而实现整个运输线矿石品位分布监测。物料

监测装置由物流传感器、胶带位移检测传感器、监测分站等设备组成。物流传感器监测与上游胶带机转载点是否有物料。传感器采用超声波测距原理，通过测量当前胶带与传感器之间的距离来判断测量点是否有物料。皮带位移检测传感器用于检测皮带移动距离。传感器安装于皮带的下表面，采用霍尔原理计数脉冲，信号处理板采集处理脉冲信号，根据脉冲个数可计算得出胶带机所走过的行程。监测分站采集转载点料流信号、皮带移动距离信号，通过计算，以分段的形式输出皮带上物料分布状态。检测仪通过软件设置将胶带机分为多段，通过对每个点的载荷量和胶带机位移积分计算胶带机上每个段的载荷量，每一段的负载量用0，1，2，3分别表示为空载、轻载、半载、重载。同时，监测分站根据上游来料类型可计算出本条胶带机每一段的物料类型，并将相应信息传输至下游胶带的监测分站。