【摘要】通过对唐山矿业分公司矸石充填系统竖井投料可能出现的堵井危险进行分析和研究，确定运用多种形式和技术，实施自动化综合监测监控，杜绝发生因堵井而造成的废井事故，提高竖井投料的安全系数。
　　【关键词】竖井投料；防堵；雷达物位仪；微波固体流量开关
　　开滦唐山矿业分公司2013年建成矸石充填回采系统。此系统包括地面投料系统和井下采面充填系统，其中地面充填系统包括井上集中控制室，储矸仓库，运料系统及投料井四大组成部分。整个系统运行过程中投料井的安全是最关键环节。此投料井深度620米，井下建造有投料缓冲仓硐室一座，硐室内建有缓冲器一套和储矸仓一个。
　　1、投料流程
　　井上矸石或料石通过储矸仓库内的胶带输送机投入投料井，矸石通过620米的投料井自由落体下落到井下缓冲仓，砸落在缓冲器上，降低冲击力后落入矸石仓中。
　　2、堵井情况分析
　　2.1投料井堵塞
　　投料井内径580mm，设计入料粒度小于等于50mm。因投料井专供投料使用，构造相对简单，采用复合金属管路贯通井下负600水平。矸石或料石运输、储存和投料过程中因天气冷暖变化和湿度变化情况可能出现结块现象，造成投料粒度增大，在实际投料过程中可能出现堵塞井筒情况，井筒为竖井且封闭，如发生井筒堵塞情况将极难疏通，甚至可能成为废井。
　　2.2储矸仓堵塞
　　矸石或料石经过缓冲器后可能出现将储矸仓填满溢出现象，如不及时发现可能填满整个缓冲仓硐室并堵塞投料井。
　　3、技术分析
　　要解决以上两种问题，需要分别处理。首先监测上井口入料和下井口出料状态，通过自动化控制系统控制投料系统运行，防止料石堵井。
　　3.1投料井防堵技术方案
　　采用一种新型防堵监测装置。主要构成情况如下：防爆型微波固体流量开关两个、多通道光纤转换器一对，可编程控制器一套，控制系统微机一套，配套挂架两个。
　　图1、图2、图3是结构示意图。图中设备包括如下：充填站运料胶带输送机、投料井上口微波固体流量开关1、光纤转换器1、控制系统微机、投料井、投料井下口固体流量开关2、光纤转换器2、缓冲装置、给煤机、胶带输送机。
　　具体实施方式
　　图中显示，本实用新型装置中微波固体流量开关1、2分别固定在投料井上下口靠近井壁位置，且不被井壁遮挡，固定方式为图4所示采用管式夹具安装。两开关分别连接光纤转换器，将电信号转为光信号，用光缆传输到控制室内的控制系统的PLC，通过控制系统微机进行监测和控制。此微波固体流量开关防护等级为IP67，耐振10～150HZ，可有效防止煤尘渗入和管路振动，发射功率Max5mW，测量范围0～2m，继电器动作延时Max15s。
　　当有固体通过井口投入时，微波固体流量开关1将捕捉到这个动作，并将此动作转化为开关量信号，开关量信号转化为光信号后，经过光缆传输到控制系统PLC；当物料经过自由落体落到投料井下口时被微波固体流量开关2捕捉到动作，在组态软件中反映此两个开关量。通过理论演算和实际测量，物料自投料井上口投入经过大约12.5s～13s落到投料井下口，在微机中设定两个微波固体流量开关监测到的信号间隔时间大于13s（实际设定为15s），当两开关量时间大于15s时，即可认定为发生初期堵井情况（可理解为少量物料堵井或附着井壁），此时控制系统将停止充填站运料胶带输送机工作，并伴有报警声光提示，工作人员可根据现场情况进行应急处理。当充填站运料胶带正常停止工作13s后，微机将停止读取开关量，防止误报警。
　　3.2储矸仓防堵技术方案
　　图5是此方案结构示意图。在挡矸笼上方安装2台防爆摄像头，。在缓冲器托梁下安装3台脉冲雷达物位仪。
　　2台防爆摄像头，24小时监视缓冲仓内投料情况和储矸仓内物料水平，通过光纤将视频信号传到井上集中控制室，便于控制人员实时监控。选用脉冲雷达物位仪是因其具有高达26GHz的发射频率，具有较强的抗干扰能力，测量盲区小，有较高的测量精度和可靠性。因仓口较大安装3台脉冲雷达物位仪是为了脉冲信号能基本覆盖仓内各角落实时监测储矸仓内物料水平及位置变化。雷达反馈信号传输到井上控制室通过组态软件可显现储矸仓矸石堆积高度，设定危险位置上限，具有报警功能。这样可以杜绝满仓造成的堵塞隐患。
　　4、结论
　　此煤矿竖井投料防堵技术实际运用状态良好，视频信号与数字信号相结合，多种监测监控方式互补，安装方便，可靠性高。降低物料堵井的危险性，在堵井初期就能及时监测，并自动停止投料，降低了事故处理时间和难度，降低了清井处理成本，解决了人工无法及时发现堵井情况的难题。