祁 龍

（山西平舒煤業(yè)有限公司， 山西 壽陽 045400）

引言

架空乘人裝置（猴車）是煤礦運(yùn)輸鏈條中的重要部分，出現(xiàn)故障時(shí)檢修人員應(yīng)及時(shí)予以檢修排除，防止發(fā)生運(yùn)輸事故。但部分故障可能難以得到及時(shí)排查，因此對(duì)于架空裝置，就需要額外設(shè)置安全保護(hù)裝置，以避免出現(xiàn)安全事故。現(xiàn)階段國內(nèi)領(lǐng)域關(guān)于架空乘人裝置安全保護(hù)裝置的發(fā)展較為完備。

1 煤礦猴車機(jī)械安全保護(hù)裝置

1.1 防飛車保護(hù)裝置

防飛車保護(hù)裝置主要應(yīng)用于猴車上行或下行狀態(tài)下的長距離運(yùn)輸保護(hù)，突發(fā)停電時(shí)引入防飛車保護(hù)設(shè)置可以有效控制猴車在斷電狀態(tài)下實(shí)現(xiàn)平穩(wěn)停車。當(dāng)前常用的飛車保護(hù)裝置分為三種，即閘盤制動(dòng)器、吊椅制動(dòng)器和繩索制動(dòng)器。

1）閘盤制動(dòng)器。該型制動(dòng)器設(shè)計(jì)為鉗形抱緊驅(qū)動(dòng)輪盤，采用合金銅閘瓦，后口安裝液壓缸、制動(dòng)彈簧。出現(xiàn)飛車現(xiàn)象時(shí)，或減速器未發(fā)揮減速作用，制動(dòng)器閘瓦將抱緊制動(dòng)閘，強(qiáng)制終止裝置運(yùn)行。該型制動(dòng)器在短距離小坡度環(huán)境下比較適用，但對(duì)于長距離大坡度環(huán)境下運(yùn)行的猴車來說難以發(fā)揮有效的制動(dòng)效果，特別是滿負(fù)荷單邊載人情況下，可能存在制動(dòng)閘被閘瓦抱緊而鋼絲繩仍處于高速運(yùn)行狀態(tài)的問題，碰撞傷人事件不在少數(shù)[1]。

2）吊椅制動(dòng)器。該型制動(dòng)器主要設(shè)置于托繩輪正上方，采用間隔安裝的方法，并通過油絲繩連接為整體。吊椅制動(dòng)器分為吊板、插板、擋板控制器、支撐架、控制油絲拉繩等多個(gè)部分，其中插板位于托繩輪上方，并利用擋板控制桿支撐效應(yīng)處于懸掛狀態(tài)，抱索器通過時(shí)不受阻礙。如果猴車運(yùn)行速度太快，乘員可隨時(shí)通過油絲拉繩加以控制，插板短時(shí)間內(nèi)卡住抱索器，避免吊椅繼續(xù)向前運(yùn)行，對(duì)吊椅碰撞飛車等危險(xiǎn)事件有良好的預(yù)防效果。吊椅制動(dòng)器工作原理比較簡單，便于安裝，具有很強(qiáng)的實(shí)用性，在大坡度長距離環(huán)境下應(yīng)用較為普遍。

3）繩索制動(dòng)器。此類制動(dòng)器通常是成組應(yīng)用，分別于下進(jìn)繩口和出繩口安裝。猴車正常運(yùn)行狀態(tài)下，制動(dòng)液壓缸啟動(dòng)，活塞桿推開楔形閘瓦開口并使之長大，進(jìn)而壓縮彈簧，此時(shí)鋼絲繩可順利通過；一旦猴車處于超速運(yùn)行狀態(tài)，控制箱接收到來自速度傳感器的超速信息反饋，向液壓站發(fā)出指令，換向閥動(dòng)作并使液壓缸回油，此時(shí)彈簧復(fù)位固定鋼絲繩。繩索制動(dòng)器對(duì)短距離運(yùn)輸猴車比較實(shí)用，但是在長距運(yùn)輸環(huán)境下鋼絲繩承受負(fù)荷過高而且速度過快，制動(dòng)器動(dòng)作過猛，鋼絲繩受慣性沖擊可能斷裂，引起嚴(yán)重事故[2]。

1.2 越位保護(hù)裝置

越位保護(hù)裝置主要用于猴車成員未能及時(shí)下車的情況，通過保護(hù)裝置迫使猴車停止運(yùn)行，如圖1所示。

圖1 猴車越位保護(hù)裝置結(jié)構(gòu)示意圖

越位保護(hù)裝置共有兩套，分別安裝在主動(dòng)輪和系統(tǒng)尾輪部位。如果猴車成員未能在下車點(diǎn)下車，鋼絲繩受重力影響下垂并牽引越位托輪轉(zhuǎn)動(dòng)，越位傳感器采集信號(hào)后傳輸至綜合保護(hù)裝置，此時(shí)猴車停下，達(dá)到越位保護(hù)的效果。越位保護(hù)裝置安裝位置和可靠性相對(duì)較高，而且比較靈活，維修量大大減少，同時(shí)也有效保護(hù)猴車成員人身安全，因而應(yīng)用較為普遍。

1.3 猴車吊椅防過擺保護(hù)裝置

猴車運(yùn)行中可能存在超速以及重心不穩(wěn)的問題，導(dǎo)致懸掛吊椅劇烈擺動(dòng)，特別是抱索器經(jīng)過索道輪系時(shí)有較大幾率出現(xiàn)運(yùn)輸事故。加入防過擺裝置可用于預(yù)防上述問題，主要是加裝防過擺護(hù)繩，其結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)見圖2。

圖2 吊椅防過擺保護(hù)設(shè)計(jì)示意圖

將護(hù)繩支架固定于托繩輪上，然后用卡環(huán)將護(hù)繩緊扣在指甲上。猴車正常運(yùn)行時(shí)，鋼絲繩、吊椅吊桿以及防過擺護(hù)繩均保持在相同垂直平面內(nèi)，一旦出現(xiàn)劇烈晃動(dòng)，護(hù)繩可固定吊椅，限制其過度擺向內(nèi)側(cè)，避免出現(xiàn)人員傷亡事故[3]。

1.4 防脫繩裝置

防脫繩裝置目的在于避免變坡點(diǎn)部分的鋼絲繩失去固定、脫出托繩輪槽的情況，與之相搭配的還有掉繩捕繩裝置，后者主要是在防脫繩裝置未正常工作的情況下避免鋼絲繩落地，二者結(jié)構(gòu)如圖3所示。

圖3 防脫繩、掉繩抓捕結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)示意圖

2 電控系統(tǒng)保護(hù)

猴車運(yùn)行過程中需要電控系統(tǒng)加以保護(hù)，其通常是利用PLC控制系統(tǒng)全程監(jiān)控猴車運(yùn)行狀況，針對(duì)異常情況及時(shí)作出預(yù)警和停車控制，并且能清晰顯示故障位置。電控保護(hù)系統(tǒng)由傳感器、聲光報(bào)警設(shè)置、信號(hào)傳輸處理、顯示等部分構(gòu)成，主要功能包括機(jī)頭機(jī)尾越位保護(hù)、斷繩急停、過欠速保護(hù)、全程急停保護(hù)、變坡點(diǎn)掉繩保護(hù)以及重錘下限位保護(hù)等等。

1）機(jī)頭機(jī)尾越位。作業(yè)人員誤入機(jī)頭機(jī)尾部位的禁止越位點(diǎn)時(shí)，安裝在此處的越位傳感器向外發(fā)出越位信號(hào)，控制系統(tǒng)收到信號(hào)后發(fā)出警報(bào)和急停指令，顯示模塊提示“機(jī)頭越位”、“機(jī)尾越位”，防止作業(yè)人員受到意外傷害[4]。

2）過欠速保護(hù)。主動(dòng)輪以及托繩輪上均安裝有速度傳感器，用于檢測猴車運(yùn)行速度，如果速度偏高或者偏低，就會(huì)向控制系統(tǒng)發(fā)出信號(hào)，后者根據(jù)信息發(fā)出自動(dòng)停車指令，此時(shí)顯示模塊則提示“欠速保護(hù)”、“過速保護(hù)”，這種情況下可防止出現(xiàn)飛車事故，避免乘員受傷以及設(shè)備損壞。

3）全程急停保護(hù)。在車的沿線設(shè)置緊急停車功能的開關(guān)裝置，用鋼絲繩連接為一個(gè)整體，乘員在任何位置都可牽拉鋼絲繩啟動(dòng)緊急停車開關(guān)，向控制系統(tǒng)發(fā)出急停信號(hào)。系統(tǒng)收到信號(hào)后終止運(yùn)行并發(fā)出“急停故障”警報(bào)。

4）重錘下限位保護(hù)。鋼絲繩伸長時(shí)重錘下降至相應(yīng)位置，限位保護(hù)裝置就會(huì)發(fā)出信號(hào)，收到反饋信息的控制系統(tǒng)將會(huì)中止運(yùn)行并發(fā)出警報(bào)信息，顯示模塊提示“重錘下限位”，防止鋼絲繩處于松弛狀態(tài)引起打滑問題[5-6]。

5）變坡點(diǎn)掉繩。鋼絲繩牽引過程中張緊力過小、托壓繩輪輪襯磨損以及托壓繩輪偏移等因素均可能造成鋼絲繩脫出托繩輪，此時(shí)保護(hù)系統(tǒng)通過補(bǔ)繩裝置抓取鋼絲繩，保護(hù)開關(guān)向系統(tǒng)發(fā)出反饋，后者發(fā)出警報(bào)和停車信號(hào)，提示“變坡點(diǎn)掉繩”，防止猴車成員意外受傷。

3 結(jié)語

煤礦猴車在井下運(yùn)輸中發(fā)揮重要作用，其性能與煤礦安全和生產(chǎn)效率有著密切關(guān)聯(lián)。同時(shí)猴車能否持續(xù)、安全、可靠運(yùn)行是衡量煤礦井下檢修工作的重要指標(biāo)。國內(nèi)煤礦猴車雖然配備了相對(duì)完善的安全保護(hù)設(shè)施，但仍存在不少安全問題亟待解決，同時(shí)需要進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)智能化以及人性化目標(biāo)設(shè)計(jì)。因此，應(yīng)不斷改善煤礦猴車安全保護(hù)裝置性能，確保井下人員輸送安全。