蔡昌伟

摘 要：近30余年来，露天矿开采运输设备主要依靠矿用汽车。为了降低露天矿山的运输成本，在现有运输设备的基础上，开发出运用经济高效、能够适应大规模矿山开采的工艺，半连续卸料系统应运而生。本文对露天矿开采半连续卸料系统的组成、工艺、工作方式、控制系统网络及系统技术难点等方面做了简要介绍。

关键词：半连续卸料系统；控制系统网络；技术难点

中图分类号：TD632 文献标识码：A

0.引言

近30余年来，露天矿坑内主要运输设备是矿用汽车，其载重量一般在20～300余吨。露天开采的除了开采有用矿石之外，还要剥离覆盖在矿石之上的大量废弃岩石。根据矿石赋存状态的不同，每开采一吨有用矿石，平均要剥离2m3～6m3或更多的岩石。一个年产矿石千万吨级的露天矿，每年采剥矿岩总量就会达到20.0～60.0Mm3，运输费用约占矿石总成本的1/2～2/3左右。为了降低露天矿山的运输成本，在现有运输设备的基础上，开发出运用经济高效的、能够适应大规模矿山开采的工艺，半连续卸料工艺应运而生。

下面以依托项目中煤平朔东露天矿为例，简单介绍露天矿开采半连续卸料系统。

1.系统组成及工艺

半连续卸料系统设备包括：电铲、全移动破碎站、皮带桥、漏斗与电缆车、工作面皮带机、排土机等设备。

半连续卸料控制系统主要包括：中控系统（皮带机及系统中所有设备联锁控制）、电铲控制系统、全移动式破碎机控制系统、皮带连接桥控制系统、漏斗电缆车控制系统和排土机控制系统等。

工艺介绍：电铲向全移动破碎站装填物料，全移动破碎站接受物料并将其破碎成皮带机容易运输的粒度，然后通过自身悬臂皮带将物料并排入皮带连接桥的受料溜槽，皮带桥将破碎后的物料输送到跨在工作面胶带机上的漏斗电缆车的漏斗中，物料经过漏斗落到工作面，皮带机最终送往排土机。

2.控制系统操作方式

（1）电铲、全移动式破碎机、皮带连接桥，漏斗电缆车和排土机正常操作均在司机室，操作人员通过主令控制器，触摸屏画面以及工业电视对设备进行操作和监视。

操作分为两种操作模式：维修操作模式、司机室操作模式。

司机室操作模式又分为手动操作模式和联动操作模式。

（2）工作面皮带机控制及全场设备监控在中控室进行，操作人员通过中控系统上位机画面对皮带机进行顺序启停控制或单机启停控制。中控系统与各个主机设备实时进行数据交换和工艺联锁。中控系统画面实时显示各电机的运行状态和故障信息。中控室内的工业电视系统可以随时切换并调用全场各主机设备及皮带沿线区域的监控画面。

中控系统操作分为：中控室顺序操作和中控室单机手动操作。

3.控制系统网络介绍

半连续卸料系统的中控系统及所有工艺设备的控制系统均采用西门子品牌PLC系统。控制系统系统网络分为现场控制网和厂际控制网。

现场控制网络是一个实时网络，能够长期连续运行。控制系统网络具有在线编程和离线编程的功能。主要用于中控系统PLC主站与I/O从站之间的快速数据交换。各I/O站通过PROFIBUS-DP总线转以太网接入PLC系统，形成通信网络，通信介质为光缆。

厂际控制网为工业以太网，主要完成数据传送、监控、操作、报表输出、数据处理、信息查询以及图形拷贝等功能。厂际控制网络预留电铲、自动式破碎站、皮带连接桥、排土机等设备控制系统及各变电所计量仪表的以太网通信接口。另外，移动式破碎站与皮带连接桥、漏斗电缆车3个全移动设备之间采用硬线以太网光缆和以太网无线互为备用的冗余通信方式。控制系统网络示意图如图1所示。。

4.技术难点

半连续卸料系统具有以下技术难点：

（1）多设备多履带走行同步控制和调偏技术

皮带桥主履带侧骑跨在1.5km的地面胶带上，与地面胶带上的漏斗/电缆车同步行走，副履带侧与全移动破碎站相连。地面纵向坡度1∶25，横向坡度1∶40，走行时所有设备的履带装置要时刻与地面胶带的中心线保持水平。每条履带独立变频驱动，通过一系列的超声波等检测元件及时反馈信号，令履带变速调整，实现随时克服地面坡度及地面胶带蛇形等工况。

（2）系统内多转载点自动对中控制技术

皮带连接桥及漏斗-电缆车在工作过程中，要在承接上游设备排出物料的同时沿地面胶带移动布料。由于输送能力大，一旦转载点对中出现问题，每秒将有2.5t的物料溢出，后果严重，因此确保设备与上游设备转载点对中尤为重要。需要在每个转载点处设置X、Y、Z三个方向的距离检测元件，并确定适合的检测距离，确保物料始终保持在允许的卸料范围内。

（3）多主机间远程通信及实时控制和数据交换技术

漏斗/电缆车、皮带连接桥及移动式破碎站组成整套半连续工艺系统。在工作过程中，三设备相互配合，联锁作业，并实时的将作业情况通过网络传输到中控系统进行监视。因此为确保设备间网络通信的稳定、实时、高效，在半连续破碎卸料系统中配置光纤冗余环网来满足要求尤为必要。

结语

半连续开采工艺的主要特点是为使物料适合连续运输的带式输送机而增加了破碎环节，不再需要汽车倒运，大大降低现有陆地运输成本，提高运输效率，而且更加安全稳定，在未来若干年内我国露天矿开采中，将势必推行采用半连续开采这种先进的工艺方式。

参考文献

[1]董志龙，王博文.应用自移式破碎机的露天矿半连续开采工艺研究[J].礦山机械，2010，38（15）：39-42.

[2]工业通信及现场设备手册. SIEMENS，2001.10[Z].

[3]戚天明，郝兵.大型金属露天矿全流程半移动破碎系统[J].矿山机械，2012，40（1）：1-7.