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        大傾角長距離架空乘人裝置打滑飛車預(yù)防措施分析

        2018-06-03 23:46:56
        機電工程技術(shù) 2018年5期

        劉 洋

        (中煤科工集團武漢設(shè)計研究院有限公司,新疆烏魯木齊 830000)

        0 前言

        隨著是近年來由于斜井人車引發(fā)的事故時有發(fā)生,斜井人員提升方式得到高度重視,2014年2月28日煤安監(jiān)司《關(guān)于加強煤礦斜井運人系統(tǒng)安全管理工作的指導(dǎo)意見》(征求意見稿)中提出在選用新的斜井運人系統(tǒng)時,宜優(yōu)先選用架空乘人裝置或異型軌卡軌斜井運人系統(tǒng),對新建和擴建礦井不得采用普通軌斜井人車運輸,生產(chǎn)礦井應(yīng)在3年內(nèi)淘汰斜井人車。

        隨后2015年山西省煤炭工業(yè)廳關(guān)于加快淘汰煤礦斜井(巷)人車的通知,決定于2015年對全省煤礦斜井(巷)人車進行限期淘汰。

        國家安全生產(chǎn)監(jiān)督管理總局頒布的《煤礦安全規(guī)程》[2016]第384條對新建和擴建礦井嚴禁采用普通軌斜井人車運輸。

        為落實國家政策,各地方企業(yè)紛紛抓緊落實斜井人車的工作,掀起礦井架空乘人裝置改造的浪潮。

        但對于大傾角長距離的架空乘人裝置,由于單邊負載大,更容易出現(xiàn)打滑、飛車等事故,如何解決打滑,防止飛車成為架空乘人裝置的主要面臨的問題。

        1 大傾角長距離的架空乘人裝置打滑,飛車原因分析

        根據(jù)選型計算可知:當下放側(cè)無人而上升側(cè)滿員時,驅(qū)動輪張力差最大,電機功率最大,且最容易出現(xiàn)打滑現(xiàn)象。

        根據(jù)鋼絲繩最小點張力的計算Smin=C q0g

        驅(qū)動輪入繩口最大張力:

        式中:Smin——最小張力;

        q0——鋼絲繩每米長度質(zhì)量;

        Q1——人員重量(包括負重);

        嬰兒在被動訓(xùn)練后機體往往處于疲憊狀態(tài),有助于睡眠。良好的睡眠對生長激素分泌促進嬰幼兒生長發(fā)育有重要意義。有研究證明,睡眠不好的兒童易出現(xiàn)生長發(fā)育遲緩、免疫力、記憶力、組織及創(chuàng)造能力和運動能力等多系統(tǒng)功能受損,并出現(xiàn)情緒及行為問題[5]。故被動訓(xùn)練可以從多方面促進窒息患兒體格的發(fā)育。

        Q2——吊椅重量;

        λ1——線性摩擦驅(qū)動帶式輸送機提升高度;

        ω——線路阻力系數(shù);

        L——運行長度;

        驅(qū)動輪出繩口最小張力:

        防滑計算:S1/S2<eμa。

        由公式可知:為滿足不打滑條件:

        方法一:增大吊椅間距,減少單邊最大載荷S1數(shù)值。

        方法三:保證摩擦系數(shù)。

        根據(jù)《煤炭工業(yè)礦井設(shè)計規(guī)范》(GB50215-2015)規(guī)定[1],斜井最大班工人下井時間不應(yīng)超過45 min,為滿足下井時間。對于大傾角長距離的架空乘人裝置,必須減小吊椅間距,因此更容易出現(xiàn)打滑及飛車現(xiàn)象。

        2 大傾角長距離的架空乘人裝置防打滑,防飛車措施

        2.1 設(shè)計分析

        從設(shè)計來講,首先要根據(jù)運輸距離,最大班下井人員數(shù)量及運行速度,在規(guī)定的時間內(nèi)計算最合理的乘人間距,在此基礎(chǔ)上確定滿足防滑要求的驅(qū)動輪圍包角。目前架空乘人裝置設(shè)計通常采用單輪驅(qū)動,最大單輪驅(qū)動的圍包角約200h,當傾角達到25h,運行距離超過1.2 km時,單輪驅(qū)動已經(jīng)無法滿足防滑要求。就目前架空乘人裝置國內(nèi)發(fā)展的現(xiàn)狀來講,增加圍包角最有效的就是采用雙輪驅(qū)動裝置,圍包角接近360h,基本可以有效解決上訴問題。

        2.2 使用管理分析

        從管理上來講,在設(shè)計院已經(jīng)將各參數(shù)設(shè)計完成,使用單位如何確保在使用中與設(shè)計確定的吊椅間距保持一致,成為問題的關(guān)鍵。固定抱索器吊椅間距已經(jīng)完全確定,可摘掛抱索器和活動抱索器則需要運行時控制。目前國內(nèi)廠家普遍采用架空乘人裝置吊椅間距強制措施。其原理為在機頭和機尾上車點前設(shè)置圍欄,當架空乘人裝置運轉(zhuǎn)后,推動器會根據(jù)電控箱PLC設(shè)定的時間啟動和停止,例如設(shè)計速度為1.0 m/s,吊椅間距為10 m,則設(shè)置PLC的控制時間10 s,推動器將在啟動推起擋桿后延時2 s自動停止將擋桿放下,10 s后再啟動,如此循環(huán)來控制吊椅間距。

        再者就是加強企業(yè)自身管理,提高工人素質(zhì),準守使用規(guī)程,以保證行人間距。加強日常維護,保證有效的鋼絲繩張緊力,定期對鋼絲繩用水泥灰去油,保證有效摩擦力等措施。

        2.3 事故防范措施分析

        從事故防范上來講,當乘坐人員出現(xiàn)攜帶物品過重,或者系統(tǒng)失靈,同樣會出現(xiàn)過載現(xiàn)象,一旦出現(xiàn)過載現(xiàn)象勢必出現(xiàn)打滑事故。

        目前打滑保護措施主要分為三種,第一種是架空乘人裝置專用簡易的打滑保護,利用兩個速度傳感器分別安驅(qū)動輪進繩和出繩兩端,計算繩運行速度來確定鋼絲繩是否存在運行過快的打滑現(xiàn)象。這種簡易打滑保護嚴格來講只是一種打滑檢測裝置,因為只能檢測到鋼絲繩是否在驅(qū)動輪上打滑,檢測到有打滑現(xiàn)象后只能停車,與皮帶機打滑原理相同,并不能制止鋼絲繩在驅(qū)動輪挪動。

        該方式對平巷效果顯著,但對大傾角長距離的架空乘人裝置來講無法解決出現(xiàn)打滑事故和飛車時對乘坐人員的保護。

        第二種就是制繩式打滑保護,制繩式打滑保護技術(shù)特性是發(fā)生鋼絲繩在驅(qū)動輪打滑時,利用機械裝置抓住鋼絲繩,制止鋼絲繩挪動,起到保護乘坐人員的作用;制繩式打滑保護充電時為常開狀態(tài),檢測到打滑信號后立即抓住鋼絲繩;斷電后自動松開鋼絲繩回復(fù)原位。該方式也可作為,當高速制動器和安全制動器失效情況的三級制動。

        湖南湘潭恒欣生產(chǎn)的鋼絲繩制動器,根據(jù)結(jié)構(gòu)和工作原理不同分為斜楔式和直壓式兩種,動力源可采用液壓式[2]。

        (1)斜楔式

        斜楔式適用于活動抱索器和可摘掛抱索器的煤礦架空乘人裝置,在驅(qū)動輪和上下車點之間的驅(qū)動輪入繩側(cè)和出繩側(cè)各安裝一臺。斜楔式鋼絲繩制動裝置由GSZDX-150型斜楔式鋼絲繩制動器、信號控制箱、直流穩(wěn)壓電源、速度傳感器、速度檢測托輪、速度安裝支架組成。

        圖1 斜楔式鋼絲繩制動器

        當鋼絲繩正常運行時,活動斜楔不動作;當速度傳感器檢測到鋼絲繩嚴重超速(一般設(shè)定超過正常速度30%)信號控制箱輸出信號,控制推動器動作,推動器通過推板組推動活動斜楔夾住鋼絲繩;當活動斜楔上的摩擦塊接觸鋼絲繩時,鋼絲繩會帶著活動斜楔沿著牽引方向移動,使其夾緊力越來越大,直至完全被制動,最大制動力可達150 kN。

        (2)直壓式鋼絲繩制動裝置

        直壓式適用于所有抱索器,其制動裝置由直壓式鋼絲繩抓捕器、信號控制箱、直流穩(wěn)壓電源、速度傳感器、跑偏傳感器、速度檢測托輪、速度安裝支架、跑偏傳感器安裝支架、液壓站或氣源等組成。同理當速度傳感器檢測到鋼絲繩嚴重超速(一般設(shè)定超過正常速度30%)信號控制箱輸出信號,控制電磁閥動作,從而實現(xiàn)對液壓缸的動作控制,通過上下制動條夾住鋼絲繩,最大制動力可達50 kN。

        圖2 直壓式鋼絲繩制動器

        制繩式打滑保護同樣也存在一定缺陷,他雖然能有效制動鋼絲繩,但未必能有效立即將吊椅制動,因為隨著鋼絲繩使用時間過久,繩直徑逐漸變小以及抱索器自鎖力不夠,都會使得鋼絲繩與抱索器之間同樣會出現(xiàn)滑動。

        第三種就是在吊椅上制動[2],利用逆止的原理,在托繩輪架上向上伸出一個支架,支架上裝有可轉(zhuǎn)動擋板,彈簧作用下呈立起狀態(tài),擋板和彈簧之間設(shè)有脫口裝置,脫口裝置固定一根拉線,通過當架空乘人裝置產(chǎn)生飛車、打滑時,通過人為控制拉線對吊椅進行強制阻擋,每兩跨橫梁之內(nèi)能擋住且停留一人或最多兩人,以避免乘坐礦工在飛車或打滑時不至于疊加相撞而產(chǎn)生群死群傷。該裝置設(shè)計簡單,操作方便,是當前三級制動裝置(高速制動、安全制動、鋼絲繩制動)均失去制動力時,能最后有效保護乘坐礦工的人身安全的措施,堪稱是礦工乘坐“猴車”的最后一道生命保護線。

        3 結(jié)束語

        近年來也發(fā)表了一些架空乘人裝置防飛車的相關(guān)論文,本文根據(jù)以往的論文及筆者在設(shè)計中遇到的問題相結(jié)合,分別從事前、事中和事后進行了充分的分析,基本上徹底有效的解決了打滑飛車事故,由于《煤礦安全規(guī)程》只是簡單要求設(shè)有打滑保護(通常是指簡易打滑保護),但在《煤礦用架空乘人裝置安全檢驗規(guī)范》[AQ1038-2007]對此還規(guī)定要設(shè)有捕繩器裝置,但生產(chǎn)企業(yè)已針對各種可能性均想到相應(yīng)的防范措施。因此再設(shè)計時設(shè)計院和設(shè)備廠家需結(jié)合礦井實際巷道特點、抱索器形式以及企業(yè)自身管理水平選配防止打滑、飛車措施的保護裝置,以保證更安全可靠的運行。

        [1]GB50215-2015.煤炭工業(yè)礦井設(shè)計規(guī)范[S].

        [2]肖公平.煤礦井下架空乘人裝置[M].徐州:中國礦業(yè)大學(xué)出版社,2003.

        [3] MT/T1117-2011.煤礦用架空乘人裝置[S].

        [4]國家安全生產(chǎn)監(jiān)督管理總局.煤礦安全規(guī)程[M].北京:中國法制出版社,2016.

        [5]AQ1038-2007.煤礦用架空乘人裝置安全檢驗規(guī)范[S].

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