貴永全

（山西汾西礦業(yè)集團(tuán)柳灣煤礦， 山西 孝義 032303）

引言

隨著國(guó)內(nèi)煤礦生產(chǎn)設(shè)備的發(fā)展，煤礦架空乘人裝置開(kāi)始逐漸被應(yīng)用于井下生產(chǎn)作業(yè)，是結(jié)合生產(chǎn)環(huán)境、巷道特點(diǎn)所設(shè)計(jì)的一種繩索式人員運(yùn)輸系統(tǒng)，可供作業(yè)人員于井下、地面之間往返，是一種無(wú)極繩運(yùn)輸系統(tǒng)。與機(jī)械式人員輸送方式相比，架空乘人裝置優(yōu)勢(shì)突出，譬如人員輸送安全性明顯提高，運(yùn)行耗費(fèi)更低，而且后期維修工作量較小，逐漸得到廣泛應(yīng)用。

1 井下架空乘人裝置的工作原理與結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

井下架空乘人裝置實(shí)際上是配備有纜車(chē)和運(yùn)行軌道的一種架空索道，其中架空索道是井下纜車(chē)裝置不可或缺的部分，主要用于礦山井下斜巷作業(yè)中人員的往返輸送。該系統(tǒng)包括驅(qū)動(dòng)模塊、電控模塊、線(xiàn)路模塊、尾輪模塊和張緊模塊等構(gòu)成，人員運(yùn)輸量比較大，人員靜止上下運(yùn)送方便，操作簡(jiǎn)單、安全性比較高，而且動(dòng)力消耗低，便于檢修維護(hù)，是礦山井下與地面人員往返輸送的一種新型高效設(shè)備。

就工作原理而言，架空乘人裝置與地面旅游索道較為相似，均為循環(huán)運(yùn)輸方式。其驅(qū)動(dòng)裝置主要是由系統(tǒng)電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)減速機(jī)摩擦輪，牽引承載物為無(wú)極循環(huán)的架空鋼絲繩，由張緊系統(tǒng)將鋼絲繩張緊并搭配沿途繩輪作為依托支撐，確保不同托輪之間的鋼絲繩部分保持足夠的張力與繞度。抱索器主要用于連接無(wú)極循環(huán)鋼絲繩和纜車(chē)裝置，不斷循環(huán)運(yùn)行，實(shí)現(xiàn)人員輸送的功能[1]。

1）驅(qū)動(dòng)模塊。驅(qū)動(dòng)模塊主要設(shè)備為絞車(chē)，構(gòu)成設(shè)備由圖1所示。

圖1 井下架空乘人裝置驅(qū)動(dòng)模塊示意

2）托輪模塊。主要分為單托輪、托亞輪和雙托輪，其中后兩者主要用于變坡處。托輪設(shè)備主要結(jié)合巷道實(shí)際情況選擇錨桿定位懸掛安裝，或者經(jīng)由橫梁定位懸掛安裝。各個(gè)安裝區(qū)段均應(yīng)參照中心線(xiàn)（腰線(xiàn)亦可）為基準(zhǔn)，確保區(qū)段內(nèi)凸輪在同一水平線(xiàn)上安裝校正。

3）乘人設(shè)備。常用的乘人設(shè)備為吊箱或者吊椅。以吊椅為例，當(dāng)架空乘人裝置啟動(dòng)時(shí)，搭載人員從乘人點(diǎn)取下吊椅，然后將抱索器搭扣在啟動(dòng)索道上，系統(tǒng)牽引人和吊椅向前移動(dòng)，致抵達(dá)目的地時(shí)雙足落地然后取下吊椅[2-3]。

4）張緊設(shè)備。對(duì)重錘以及迂回輪的位置可自由調(diào)節(jié)，并且能夠結(jié)合索道載荷實(shí)現(xiàn)鋼絲繩拉力的自動(dòng)調(diào)節(jié)，確保整個(gè)系統(tǒng)裝置提供充足的牽引力。

5）電氣保護(hù)設(shè)備。在系統(tǒng)軟硬件接口技術(shù)的支持下，通過(guò)遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)即可就地監(jiān)控或者遠(yuǎn)程監(jiān)控，這是對(duì)架空乘人裝置保護(hù)功能的完善，也是現(xiàn)代煤礦井下作業(yè)設(shè)備的科技創(chuàng)新體現(xiàn)。

2 井下架空乘人裝置的應(yīng)用問(wèn)題

1）張緊滑道長(zhǎng)度短于鋼絲繩伸長(zhǎng)量。按照礦業(yè)生產(chǎn)相關(guān)規(guī)定，煤礦井下架空乘人裝置設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)確保張緊滑道長(zhǎng)度超出系統(tǒng)安裝長(zhǎng)度的0.5%，其數(shù)值最好維持在0.5%～0.8%范圍內(nèi)。但是大部分裝置實(shí)際參數(shù)指標(biāo)并不符合相關(guān)規(guī)定，難以有效應(yīng)對(duì)人員輸送過(guò)程中的技術(shù)要求。這可能導(dǎo)致正常范圍內(nèi)鋼絲繩性能不能趨于穩(wěn)定，進(jìn)而誘發(fā)牽引打滑問(wèn)題。

2）牽引繩掉繩。導(dǎo)致?tīng)恳K掉繩的影響因素主要是搭載人員未嚴(yán)格遵循相關(guān)規(guī)定乘坐架空乘人裝置，引起吊座失穩(wěn)，進(jìn)而導(dǎo)致?tīng)恳摻z繩脫離系統(tǒng)托繩輪，造成“脫軌”現(xiàn)象。筆者曾參與某礦井下-540 m處設(shè)置架空乘人裝置的工作，初期對(duì)離地高度缺乏充分考量，設(shè)計(jì)吊座人員過(guò)多，引起吊座以及托繩拖地問(wèn)題，在吊座牽引的影響下?tīng)恳摻z繩脫離托繩輪，導(dǎo)致架空乘人裝置發(fā)生故障。

3）牽引鋼絲繩時(shí)缺乏足夠的插接強(qiáng)度。插接強(qiáng)度不足是引起牽引鋼絲繩使用壽命和運(yùn)載故障的重要因素，因?yàn)殡S著架空乘人裝置的運(yùn)行時(shí)間加長(zhǎng)，插接強(qiáng)度較弱的接頭部位逐漸被拉開(kāi)，該部位鋼絲繩物理性能受到影響，使用年限縮短，同時(shí)運(yùn)行過(guò)程中也有較大幾率引起危險(xiǎn)故障事件[4]。

3 井下架空乘人裝置應(yīng)用問(wèn)題的解決措施

1）合理設(shè)計(jì)張緊滑道長(zhǎng)度。鋼絲繩打滑可影響架空乘人裝置整體的穩(wěn)定性，需要合理留取張緊滑道長(zhǎng)度。分析實(shí)際參數(shù)發(fā)現(xiàn)，架空乘人裝置鋼絲繩處于懸掛運(yùn)行狀態(tài)下2 h時(shí)，裝置整體性能處于最佳狀態(tài)，此時(shí)鋼絲繩伸長(zhǎng)率維持在0.5%；經(jīng)過(guò)50 h的運(yùn)行周期后，鋼絲繩伸長(zhǎng)率增加至0.8%；經(jīng)過(guò)4個(gè)月的運(yùn)行后，鋼絲繩伸長(zhǎng)率提升至1.5%。結(jié)合實(shí)踐分析和數(shù)據(jù)計(jì)算，建議設(shè)計(jì)架空乘人裝置時(shí)留取張緊滑道長(zhǎng)度為系統(tǒng)安裝長(zhǎng)度的1.2%，這一數(shù)值是比較合理的[5]。

2）全面檢修系統(tǒng)，按照規(guī)范執(zhí)行相關(guān)操作。對(duì)于出現(xiàn)鋼絲繩脫落托輪的現(xiàn)象，應(yīng)及時(shí)全面檢修架空乘人裝置，檢查設(shè)備有無(wú)安裝錯(cuò)誤或者使用違規(guī)之處。特別是人員輸送期間，必須遵循相關(guān)規(guī)范進(jìn)行操作，正常乘人的狀態(tài)下吊座在井下的最低點(diǎn)必須與地面的垂直距離不超過(guò)250～500 mm范圍，通常情況下維持在300 mm即可，鋼絲繩運(yùn)行方向必須與托輪繩支架輪軸中心線(xiàn)保持垂直狀態(tài)。此外，巷道變坡點(diǎn)、搭載集中點(diǎn)應(yīng)選擇繩輪組，這樣有助于保證人員搭載安全性。對(duì)搭載人員也應(yīng)參加安全教育培訓(xùn)，嚴(yán)格要求其遵循乘坐和使用規(guī)范，不得出現(xiàn)違規(guī)操作行為。

3）插接強(qiáng)度問(wèn)題。所用插接鋼絲繩，注意盡量選取相同的規(guī)格和繩徑，或上述參數(shù)保持高度一致。進(jìn)行插接操作時(shí)注意清潔鋼絲繩表面，做好周?chē)h(huán)境的維護(hù)，不要過(guò)于潮濕，以干燥為佳，確保鋼絲繩接頭處咬合緊密。所用鋼絲繩長(zhǎng)度適中，不要過(guò)長(zhǎng)或者過(guò)短，因?yàn)檫^(guò)長(zhǎng)的情況下插接后的鋼絲繩難以充分張緊，過(guò)短則不符合使用條件。插接時(shí)鋼絲繩每一股鋼絲彼此都應(yīng)嚴(yán)密咬合，最后對(duì)鋼絲繩咬合間隙徹底砸實(shí)，以免產(chǎn)生毛刺和縫隙，外表面采用防銹油漆噴涂處理。除此之外，該裝置通常還存在鋼絲繩自旋、凈安裝寬度數(shù)值過(guò)小等情況，需要設(shè)計(jì)安裝人員予以重視。隨著架空乘人裝置的不斷應(yīng)用，其安裝規(guī)范和使用要求逐漸嚴(yán)格，建議遵循相關(guān)規(guī)章制度加以安裝和應(yīng)用，以免引起不必要的故障[6]。

4 結(jié)語(yǔ)

架空乘人裝置在煤礦井下的運(yùn)用越來(lái)越廣泛，并且有著其他設(shè)備難以比擬的優(yōu)勢(shì)，為煤礦生產(chǎn)帶來(lái)更多便捷。在相關(guān)科研成果和生產(chǎn)實(shí)踐中看到，架空乘人裝置的具體類(lèi)型也越來(lái)越多，但是其基本原理類(lèi)似，都利用了摩擦力，是某種帶驅(qū)動(dòng)的傳輸裝置。因此，應(yīng)掌握其基本原理，把握故障排除要點(diǎn)，避免事故的發(fā)生。

[1]胡燕平，莫虎，余洪偉，等.基于比例減壓閥控制的液壓架空乘人裝置特性研究 [J].湖南科技大學(xué)學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版），2011，26（3）：22-25.

[2]高自成，徐學(xué)林，陳自力，等.礦山架空乘人裝置連接系統(tǒng)的設(shè)計(jì)研究[J].煤礦機(jī)械，2011，32（9）：153-155.

[3]丁守強(qiáng).煤礦在用架空乘人裝置存在問(wèn)題及解決方法[J].能源與環(huán)保，2017，39（6）：172-175.

[4]張紅帥.煤礦單向架空乘人裝置的技術(shù)研發(fā)與應(yīng)用[J].煤礦機(jī)械，2015，36（2）：217-218.

[5]姜良亮.新型自動(dòng)脫掛式抱索裝置在煤礦井下架空乘人裝置的應(yīng)用研究[J].中國(guó)煤炭，2013，39（1）：70-73.

[6]沃磊.架空乘人裝置存在的問(wèn)題及對(duì)策措施[J].中國(guó)煤炭，2014（4）：76-78.