姚 遠(yuǎn)，張 峰

(1.皖銅陵天奇藍(lán)天機(jī)械設(shè)備有限公司，安徽 銅陵 244061;2.皖淮北礦業(yè)集團(tuán)楊柳煤業(yè)有限公司，安徽 淮北 235119)

斜巷防跑車裝置安裝于運(yùn)輸斜井段，可以減少斜巷運(yùn)輸過程中由于發(fā)生跑車、斷繩等造成的事故損失，實(shí)現(xiàn)安全準(zhǔn)確地制動，斜巷防跑車裝置根據(jù)擋車欄工作狀態(tài)分為常閉式和常開式。常閉式即在礦車正常工作時，擋車欄均為關(guān)閉狀態(tài)，當(dāng)?shù)V車正常運(yùn)行時，擋車欄接受指令正常打開，礦車安全通過;常開式指在礦車發(fā)生跑車、斷繩、脫鉤等安全事故時，控制系統(tǒng)控制擋車欄放下，阻攔礦車，蓄能器作用，實(shí)現(xiàn)礦車的安全制動。為保證防跑車裝置的可靠性及準(zhǔn)確性，常采用常閉式一坡三擋的斜巷防跑車結(jié)構(gòu)。

1 裝置整體設(shè)計

安全可靠的斜巷防跑車裝置可以時刻監(jiān)控礦車運(yùn)行狀況，準(zhǔn)確判斷礦車是否安全運(yùn)行，減少井下作業(yè)事故率的發(fā)生，保障作業(yè)的安全性，減少財產(chǎn)損失及人員傷亡。新型常閉式一坡三擋的斜巷防跑車裝置見圖1，在斜井距井口、井底s處及斜井段中間位置分別安裝一套防跑車裝置，一坡三擋的結(jié)構(gòu)可以有效實(shí)現(xiàn)跑車制動，防跑車裝置主要由平巷阻車器、蓄能器、擋車欄及控制系統(tǒng)組成。平巷阻車器按操縱方式不同有手動式、機(jī)械式及電氣式，該裝置采用機(jī)械式重錘自動復(fù)位式阻車器，可以保障平巷階段的正常安全運(yùn)行;蓄能器種類繁多，包括壓板式、楔形塊式、彈簧式及多盤式，綜合各種類型的優(yōu)缺點(diǎn)，其中壓板式蓄能器具有結(jié)構(gòu)簡單，安裝方便，制動效果好等優(yōu)點(diǎn)，常采用由上、下壓板構(gòu)成的壓板式蓄能器;控制系統(tǒng)是該裝置的重要組成部分，合理的控制系統(tǒng)可以有效地監(jiān)控礦車運(yùn)行情況，及時處理突發(fā)事故。該控制系統(tǒng)主要由傳感器、監(jiān)控裝置及PLC等組成，可以準(zhǔn)確有效地保障礦車的正常運(yùn)行，并對突發(fā)事故及時動作，可大大提高井下作業(yè)的安全性。

圖1 斜巷防跑車裝置示意圖

2 監(jiān)控設(shè)備

2.1 攝像頭

在煤礦安全規(guī)程中明確指出“行人不行車，行車不行人”，但在井下實(shí)際作業(yè)過程中不免發(fā)生跑車撞人事故，為時刻監(jiān)控礦車作業(yè)環(huán)境，在每一套防跑車裝置中設(shè)有攝像頭裝置(見圖1)，時刻監(jiān)控礦車運(yùn)行狀況及周圍作業(yè)環(huán)境，以防止突發(fā)事故的發(fā)生。此外，在實(shí)際生產(chǎn)中，由于系統(tǒng)設(shè)計穩(wěn)定性差等原因造成擋車欄無法正常開啟，當(dāng)出現(xiàn)礦車運(yùn)行正常，而擋車欄未能及時反應(yīng)開啟時，及時進(jìn)行人工操作擋車欄開啟，提高礦車作業(yè)效率。

2.2 語音報警裝置

語音報警裝置包括LED顯示屏和語音報警器，LED顯示屏根據(jù)礦車實(shí)際運(yùn)行情況顯示“安全行車”及“故障運(yùn)行”，并對突發(fā)事故及故障語音報警，更加智能化顯示礦車行車情況。

2.3 傳感器

防跑車控制系統(tǒng)采用壓力傳感器和測速器監(jiān)控礦車運(yùn)行情況，壓力傳感器安裝在斜巷坡點(diǎn)。當(dāng)?shù)V車正常運(yùn)行時，壓力傳感器4測量礦車鋼絲繩壓力值在規(guī)定范圍內(nèi);當(dāng)?shù)V車發(fā)生跑車、斷繩等事故時，壓力傳感器測量值小于許用范圍，控制系統(tǒng)做事故處理。為保障礦車安全性，采用雙數(shù)據(jù)測量，礦車正常運(yùn)行時，測速器測量礦車在規(guī)定速度范圍內(nèi)，屬于正常運(yùn)行，當(dāng)出現(xiàn)跑車等事故時，礦車速度遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于設(shè)定速度，判斷事故運(yùn)行。

3 控制系統(tǒng)

3.1 硬件設(shè)計

斜巷防跑車控制系統(tǒng)采用西門子S7系列實(shí)現(xiàn)，其硬件流程見圖2。

圖2 控制系統(tǒng)硬件流程示意圖

控制系統(tǒng)主要由PLC、壓力傳感器、測速器、深度指示器及語音報警裝置組成。壓力傳感器及測速器是測量礦車運(yùn)行狀況的重要保障，采用SK系列通用型壓力傳感器，準(zhǔn)確可靠地測量礦車是否在規(guī)定軌道中正常運(yùn)行。壓力傳感器和測速器的測量數(shù)據(jù)傳輸?shù)絇LC中，由PLC內(nèi)部程序判斷礦車是否正常運(yùn)行。深度指示器測量礦車的運(yùn)行位置，當(dāng)判斷礦車為正常運(yùn)行時，擋車欄才可以打開，語音報警裝置顯示和語音“運(yùn)行正常”。

3.2 軟件設(shè)計

控制系統(tǒng)采用PLC控制，傳感器采集的數(shù)據(jù)輸入PLC中，見圖3。

圖3 軟件流程示意圖

礦車開始運(yùn)行，操作人員通過攝像頭及PLC數(shù)據(jù)顯示控制操作界面，程序規(guī)定正常運(yùn)行為“1”，當(dāng)?shù)V車正常運(yùn)行時，安裝在斜巷坡點(diǎn)處的壓力傳感器測量鋼絲繩的壓力值。礦車正常運(yùn)行時，壓力傳感器壓力值在許用范圍內(nèi)，采集的數(shù)據(jù)在許用范圍內(nèi)輸出“1”。當(dāng)發(fā)生跑車等事故時，采集的數(shù)據(jù)值遠(yuǎn)小于許用值輸出“0”。測速器安裝在斜巷運(yùn)輸段，用于測量礦車的速度，非正常運(yùn)行時采集的礦車速度遠(yuǎn)大于許用范圍輸出“0”，控制系統(tǒng)采用壓力傳感器、測速器雙數(shù)據(jù)輸出，交集運(yùn)算結(jié)果，增加系統(tǒng)可靠性，即當(dāng)壓力傳感器、測速器輸出值同為“1”，判斷礦車為正常運(yùn)行“1”，否則均為“0”，即判斷為故障運(yùn)行，擋車欄始終處于無動作的關(guān)閉狀態(tài)，只有交集輸出“1”，即正常運(yùn)行時，語音報警裝置顯示運(yùn)行狀況，語音提醒“安全行車”，深度指示器顯示礦車的運(yùn)行位置，當(dāng)?shù)V車正常運(yùn)行到達(dá)如圖1所示的位置，PLC控制擋車欄電動機(jī)轉(zhuǎn)動，擋車欄升起，礦車順利通過，設(shè)定擋車欄下放位置點(diǎn)，當(dāng)?shù)V車順利通過后，擋車欄自動放下，順利通過斜坡一坡三擋的第一擋。

此外，為保障控制系統(tǒng)的絕對安全性，操作人員通過攝像頭可以時刻監(jiān)控礦車作業(yè)環(huán)境，加設(shè)攝像頭直接監(jiān)控操作過程，此過程與軟件流程采用并聯(lián)設(shè)計，出現(xiàn)異常事故時，可直接控制擋車欄的動作以防止突發(fā)事故的發(fā)生。見圖4。

圖4 軟件流程示意圖

當(dāng)發(fā)生突發(fā)事故時，直接操作緊急按鈕即可;當(dāng)出現(xiàn)礦車正常運(yùn)行，而擋車欄未能及時開啟時，手動操作擋車欄升起，礦車正常通過，以提高井下作業(yè)效率。

4 結(jié)束語

設(shè)計合理的控制系統(tǒng)是斜巷防跑車裝置可靠性的重要保障，采用PLC結(jié)合壓力傳感器、測速器可以準(zhǔn)確測量礦車運(yùn)行情況，攝像頭可以時刻監(jiān)控礦車作業(yè)環(huán)境，大大減少了事故的發(fā)生。

［1］楊賓峰.基于PLC的礦山斜井防跑車的控制系統(tǒng)［J］.微計算機(jī)信息，2005，21(10):14－15.

［2］曹 艷.斜井防跑車緩沖蓄能裝置應(yīng)用設(shè)計［J］.煤礦機(jī)械，2012，33(7):154－155.

［3］楊仕富，楊善國.新型斜井防跑車裝置雙PLC控制系統(tǒng)［J］.礦山機(jī)械，2000(12):43－45.