煤矿混合提升兼作行人倾斜巷道自动挡车装置的研究与应用

摘要：在我国煤矿井下运输过程中，斜巷运输占有极其重要的位置。斜巷提升运输可以比作为煤矿生产的“血管” ,担负着煤、岩、材料运输、行人任务 ,直接左右着矿井生产。因此它的安全运行是保证煤矿生产顺利进行的前提条件。据统计 ,全国煤矿运输事故死亡人数占全部事故死亡人数的 2 0 %左右 ,可见运输事故是十分严重的。《煤矿安全规程》第370条规定，斜巷内使用串车提升时必须装设常闭斜巷跑车防护装置，该装置是保证斜巷提升安全，防止各类运输事故发生的有力保障。

关键词：煤矿运输 架空乘人装置 安全

中图分类号：X752 文献标识码： A

在许多的倾斜巷道内为方便行人，减轻行人的负担，安装了架空乘人装置（俗称猴车）。架空乘人装置安装在巷道两侧，共人员进出巷道。由于受巷道宽度的影响，在安装架空乘人装置的巷道内安装自动挡车装置会影响到架空乘人装置的安全运行。为解决这一问题，我们进行了研究，精心设计出了一套解决问题的方案。该方案在葛亭煤矿五条混合提升兼作行人倾斜道内安装使用达到了预期效果。

简介：

葛亭煤矿位于山东省济宁市任城区二十里铺镇境内，于2001年元月份投产，设计能力60万吨，2003年核定年生产能力为120万吨。该矿有主、副两个井筒，主井兼作风井。该矿有4个采区，11条混合提升兼行人倾斜巷道，9条巷道内安装有架空乘人装置。因此斜巷的提升安全工作是该矿的一项重点工作，特别是安装有架空乘人装置的巷道内。如何设计和安装自动挡车装置的难题摆在了我们的面。自动挡车装置的安装选择即要符合《煤矿安全规程》规定要求，又不影响两侧架空乘人装置的安全运行，还必须实现挡车栏的安全自动运转。我们仔细考察研究最终根据江苏长熟井筒煤矿设备厂生产的ZDC30-2.2型矿用斜巷防跑车保护装置进行改进，大胆的提出了挡车栏二次下放的想法。

设备型号、技术要求及主要功能介绍：

ZDC30-2.05型号防跑车装置主要由主控柜（含电控箱及信号箱）、控制开关、收放绞车、柔性挡车栏、传感器组成。采用可编程控制器PLC控制，使用光电编码器测量位移和速度，具有测量精度高、安全可靠等特点。光电编码器作为测距传感器。该产品缓冲距离为0.3m-10m， 额定电压AC 127V，钢丝绳类型6×37×+FC， 电机电压AC 380V/660V，传感器电压DC 127V ，电机功率4KW，传感器检测距离5mm 适用巷道最大倾角45°，工作方式为常闭式，额定抗冲击能量2.2×106J，挡车网提升时间3s-5s，最大抗冲击能量3.5×106J。

系统主要设备功能介绍

电控箱：型号KXJ-127ZD 防爆型式：矿用隔爆兼本质安全 主要功能：内部安装PLC（可编程控制器）及主站通讯模块，主要完成对主提升绞车运行位置和速度的检测，作为通讯主站使用，由内部程序控制远程站的动作。

位置传感器：型号GH-12ZD其作用是用于检测矿车的运行位置、运行速度、运行方向。系统根据测量结果控制档车装置的打开与关闭，因此本传感器为本系统可靠运行的核心部件，一定要安全可靠。系统设计为双线制检测，即同时在绞车同步转动轴不同位置安装两只位置传感器，两只传感器同时检测,实时比较测量结果,当比较结果超出范围时,系统发出故障报警,提示有一只传感器损坏.克服了采用由一只传感器检测,由于传感器本身损环造成的档车装置打开与关闭失灵,从而造成的人为撞车事故.

开关箱：型号KXJ-660ZD 防爆型式：矿用隔爆兼本质安全，主要功能是接收主控站的指令完成对各挡车器的提升和下放, 并将挡车拦的位置信号传送给主控站.

收放绞车：型号JF200ZD 主要功能是完成对挡车拦的提升和下放。

挡车拦：挡车拦采用钢丝绳作为缓冲元件，与压板式吸能器配套使用。将跑车运动动能转化为钢丝绳与吸能器的摩擦力做功，以达到阻止跑车的目地。挡车拦采用反向迫开式结构，有效解决提运系统正力提升时由于系故障挡车网不能正常打开时，串车直接撞击挡车网使主提升钢丝绳受力过大，从而造成断绳发生跑车事故。即在提运系统正力提升时，在挡车网不打开的情况下，串车撞击挡车网后也可继续向上提升，从而最大限度减小主绳受力。

设备状态及运转方式

巷道内挡车栏共分为三种状态：常闭状态：即挡车栏处于挡车状态，此时矿车无法通过挡车栏,架空乘人装置受影响无法运行。 （如图一）

常开状态：即挡车栏处于开放状态，此时矿车可以顺利安全的通过挡车栏。（如图二）

二次下放常闭状态：即挡车栏再次下放紧贴轨面，此时架空乘人装置可以开起，行人可能乘坐架空乘人装置顺利通过。（如图三）

当提升绞车运行时，主控PLC对轴编码器发生的脉冲进行采集，计算出绞车旋转方向和行程，从而判断出矿车的位置和运行方向。当架空乘人装不运行，绞车不工作时，挡车拦处于挡车状态，当绞车运转，检测出矿车的位置在某一道挡车栏预定提升点时（当矿车运行的方向相反时，该点为下降点），主控PLC发出上提指令，并通过RS-485总线方式控制收放绞车把挡车栏升起；当检测矿车的位置到该道挡车栏设定的下降点时，主控PLC发出下降指令，控制收放绞车把挡车栏放下处于常闭状态。需要开动架空乘人装置时，由于挡车栏处于挡车状态，影响架空乘人装置的正常运转，为解决这一问题，我们提出了挡车栏二次下放的想法。为使挡车栏不影响架空乘人装置的正常运转，架空乘人装置司机在开起前将挡车栏再次下放到水平位置，使档车栏水平铺于轨道之上，从而不影响架空乘人装置的正常运转。

挡车栏提升方式采用电机驱动。当矿车正常通过时，挡车栏自动升起，矿车通过后，挡车栏自动下落。平时处于常闭状态。当矿车超速（跑车、溜车）时，挡车栏对矿车进行可靠的阻拦，避免事故的发生。挡车拦采用钢丝绳作为缓冲元件，与压板式吸能器配套使用。将跑车运动动能转化为钢丝绳与吸能器的摩擦力做功，以达到阻止跑车的目地。该装置与绞车电源连锁互动，即绞车通电，装置通电工作；绞车断电，装置即停止工作。本装置接通电源后，系统自矿车实时位置自动检测挡车栏是否下放到位、故障指示。同时绞车司机可以通过安装在绞车前的视频监控器观察挡车栏的状态，是否升起、是否落下、是否二次下放功、是否影响架空乘人装置的运转。

设备特点与经济效益分析：

本设备功能强大，控制方便，系统测控高，精度高，可靠性高，产品性价比高， 系统各部件安装方便，维护简单，性能稳定。由于采用柔性钢丝绳作为阻止串车的提升，减少了矿车由于受老式吊梁撞击受损的现象。每条斜巷的挡车栏能为全矿节约矿车维修资金及其他设备维护资金10万余元。