金建國(guó) 牛柏森

（1.河南永錦能源有限公司，河南許昌461670；2.河南永錦能源有限公司云蓋山煤礦二礦，河南許昌461683）

0 引言

斜巷提升系統(tǒng)是煤礦各類(lèi)機(jī)電運(yùn)輸系統(tǒng)中一項(xiàng)重要組成部分，由于種種原因，軌道運(yùn)輸過(guò)程中易發(fā)生跑車(chē)事故，造成設(shè)施損壞、財(cái)產(chǎn)損失，并對(duì)職工生命安全造成嚴(yán)重威脅。因此，《煤礦安全規(guī)程》第三百八十七條明確要求：傾斜井巷內(nèi)使用串車(chē)提升時(shí)，必須在傾斜井巷內(nèi)安設(shè)能夠?qū)⑦\(yùn)行中斷繩、脫鉤的車(chē)輛阻止住的跑車(chē)防護(hù)裝置；上述擋車(chē)裝置必須經(jīng)常關(guān)閉，放車(chē)時(shí)方準(zhǔn)打開(kāi)。

1 礦井斜巷運(yùn)輸系統(tǒng)跑車(chē)防護(hù)裝置現(xiàn)狀

某煤礦副井提升采用礦車(chē)串車(chē)，主要用于提升矸石、上下物料，井筒長(zhǎng)度329 m，傾角28°，提升機(jī)型號(hào)JK2.5×2；暗斜井井筒長(zhǎng)度490 m，平均傾角18°，提升機(jī)型號(hào)JTPB1.6×1.5；軌道斜井井筒長(zhǎng)度850 m，平均傾角16°，提升機(jī)型號(hào)JK2×1.8。各斜巷提升系統(tǒng)中，上平臺(tái)安裝有一道阻車(chē)器，防止車(chē)輛誤入；上平臺(tái)安裝有一道聯(lián)鎖擋車(chē)杠，下平臺(tái)安裝有一道擋車(chē)杠，巷道內(nèi)每隔200 m裝設(shè)有一道自制擺桿式防跑車(chē)裝置，自制防跑車(chē)裝置為擺桿式，發(fā)生跑車(chē)時(shí)，車(chē)輛撞擊到擺桿下端，擺桿因受力撞擊防護(hù)欄鋼絲繩閉鎖銷(xiāo)軸，將擺桿觸碰框內(nèi)鋼絲繩銷(xiāo)軸打落，擺桿下方安裝的防護(hù)欄脫落，起到擋車(chē)的作用（圖1）。

圖1 自制擺桿式跑車(chē)防護(hù)裝置安裝示意圖

自制防跑車(chē)裝置存在的問(wèn)題：

（1）靈敏系數(shù)低，當(dāng)發(fā)生跑車(chē)時(shí)，擺桿的動(dòng)作不能準(zhǔn)確擊落觸碰框內(nèi)閉鎖銷(xiāo)軸，造成跑車(chē)防護(hù)擋車(chē)杠不會(huì)脫落，即便擺桿將觸碰框內(nèi)閉鎖銷(xiāo)軸擊落后，擋車(chē)杠落下時(shí)不能準(zhǔn)確對(duì)車(chē)輛進(jìn)行攔截。同時(shí)，由于車(chē)輛通過(guò)時(shí)不斷撞擊擺桿，跑車(chē)防護(hù)裝置易發(fā)生誤動(dòng)作，需要人工到現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行處理。

（2）防護(hù)作用弱，由于自制擺桿式跑車(chē)防護(hù)裝置僅靠一道擋車(chē)杠阻攔車(chē)輛，無(wú)法保證將車(chē)輛牢固攔截，起不到攔截作用，就會(huì)造成跑車(chē)事故擴(kuò)大。

（3）不能滿(mǎn)足要求，《煤礦安全規(guī)程》明確要求，擋車(chē)裝置必須經(jīng)常關(guān)閉，放車(chē)時(shí)方準(zhǔn)打開(kāi)，因此，礦井在用的跑車(chē)防護(hù)裝置需要進(jìn)行更換。

2 ZDC30-2.5型自動(dòng)防跑車(chē)裝置介紹

2.1 適用范圍

ZDC30-2.5型自動(dòng)防跑車(chē)裝置主要在煤礦、金屬礦山、非金屬礦山等所有井上或井下傾角在30°以下的單軌或雙軌提升運(yùn)輸斜巷中使用。

2.2 工作原理

ZDC30-2.5型自動(dòng)防跑車(chē)裝置與提升機(jī)電控聯(lián)鎖互動(dòng)，即提升機(jī)通電，裝置通電工作；提升機(jī)斷電，裝置即停止工作。自動(dòng)防跑車(chē)裝置接通電源后，系統(tǒng)自動(dòng)檢測(cè)礦車(chē)實(shí)時(shí)位置、擋車(chē)欄是否下放到位等。當(dāng)?shù)V車(chē)正常下行時(shí)，擋車(chē)欄處于常閉狀態(tài)，礦車(chē)下行到PLC設(shè)定的第一設(shè)定值時(shí)，主控PLC將控制提升電機(jī)自動(dòng)完成升欄操作；礦車(chē)到達(dá)第二設(shè)定值時(shí)，主控PLC將控制電機(jī)完成降欄，恢復(fù)常閉狀態(tài)。當(dāng)?shù)V車(chē)正常上行到第二設(shè)定值時(shí)，PLC控制升欄操作；礦車(chē)到達(dá)第一設(shè)定值時(shí)，自動(dòng)完成降欄，恢復(fù)常閉狀態(tài)。當(dāng)?shù)V車(chē)超出正常行駛速度（跑車(chē)、溜車(chē)）時(shí)，PLC控制緩沖式擋車(chē)欄對(duì)礦車(chē)進(jìn)行可靠的阻攔，從而有效地避免事故的發(fā)生。對(duì)于多點(diǎn)多擋車(chē)跑車(chē)防護(hù)，采用PLC串行通信方式，大大減少了信號(hào)電纜，控制方便，安裝簡(jiǎn)捷，絞車(chē)房集中控制顯示箱還能夠及時(shí)準(zhǔn)確地反映和控制各擋車(chē)機(jī)構(gòu)和礦車(chē)的工作情況（圖2）。

圖2 ZDC30型斜井跑車(chē)防護(hù)裝置

2.3 技術(shù)參數(shù)

技術(shù)參數(shù)如表1所示。

2.4 性能特點(diǎn)

（1）ZDC30-2.5型自動(dòng)防跑車(chē)裝置功能強(qiáng)大，控制方便，可進(jìn)行“提人”“提物”“自動(dòng)”“手動(dòng)”“脫機(jī)選擇”“自檢”等操作，設(shè)計(jì)更人性化，可根據(jù)不同的情況便捷地選擇各種工作方式；具有實(shí)時(shí)監(jiān)控功能，擋車(chē)欄狀態(tài)、礦車(chē)位置能夠?qū)崟r(shí)數(shù)字顯示；具有自動(dòng)檢測(cè)故障顯示、故障報(bào)警功能；同時(shí)可實(shí)現(xiàn)深度失效、過(guò)卷、過(guò)速等絞車(chē)后備保護(hù)功能。

表1 技術(shù)參數(shù)

（2）ZDC30-2.5型自動(dòng)防跑車(chē)裝置系統(tǒng)測(cè)控精度高、可靠性高。采用霍爾傳感器旋轉(zhuǎn)編碼測(cè)速，抗干擾能力強(qiáng)，提高了系統(tǒng)的可靠性和安全性；采用PLC可編程控制技術(shù)，使時(shí)間和速度的測(cè)控精度達(dá)到1 ms和0.01 m/s，提高了系統(tǒng)控制的精度。運(yùn)用擋車(chē)欄是否到位控制和顯示，確保了對(duì)礦車(chē)攔截的準(zhǔn)確率。

（3）柔性擋車(chē)技術(shù)，采用新型緩沖器和柔性擋車(chē)欄，緩沖力可調(diào)，可根據(jù)不同情況調(diào)力，柔性緩沖攔截能力強(qiáng)。系統(tǒng)配置脫扣裝置，能有效避免裝置本身的損傷。系統(tǒng)各部件安裝方便，維護(hù)簡(jiǎn)單，性能穩(wěn)定，綜合性?xún)r(jià)比高。

2.5 跑車(chē)防護(hù)裝置改造主要技術(shù)關(guān)鍵

（1）跑車(chē)防護(hù)裝置必須實(shí)現(xiàn)常閉。傾斜井巷內(nèi)使用的跑車(chē)防護(hù)裝置須經(jīng)常關(guān)閉，放車(chē)時(shí)方準(zhǔn)打開(kāi)，車(chē)輛通過(guò)后及時(shí)閉合。

（2）跑車(chē)防護(hù)裝置能夠?qū)崿F(xiàn)在線監(jiān)測(cè)、自動(dòng)閉合功能，正常情況為常閉狀態(tài)，當(dāng)車(chē)輛即將通過(guò)時(shí)，提前自動(dòng)打開(kāi)，車(chē)輛通過(guò)后，自動(dòng)閉合，不影響運(yùn)輸安全。

（3）控制核心選用進(jìn)口品牌可編程控制器，具備故障自動(dòng)檢測(cè)和顯示功能；通過(guò)編碼器獲取礦車(chē)的位置數(shù)據(jù)。提升絞車(chē)運(yùn)行中，跑車(chē)防護(hù)裝置自動(dòng)控制擋車(chē)欄的打開(kāi)與關(guān)閉。擋車(chē)欄出現(xiàn)故障時(shí)，必須將提升絞車(chē)停車(chē)閉鎖，實(shí)現(xiàn)擋車(chē)欄與提升絞車(chē)的聯(lián)動(dòng)閉鎖。

（4）互鎖：提升絞車(chē)運(yùn)行中，礦車(chē)接近擋車(chē)欄，但擋車(chē)欄未能打開(kāi)時(shí)，提升絞車(chē)能自動(dòng)停止，防止礦車(chē)撞上擋車(chē)欄；當(dāng)?shù)V車(chē)運(yùn)行在擋車(chē)欄的必開(kāi)區(qū)域，因異常而停車(chē)時(shí)，開(kāi)著的擋車(chē)欄不得關(guān)閉，以防落在礦車(chē)上。當(dāng)檢測(cè)到礦車(chē)超速時(shí)，保持擋車(chē)欄的常閉狀態(tài)，同時(shí)向提升絞車(chē)發(fā)停車(chē)（超速報(bào)警）信號(hào)。

（5）攔截功能：當(dāng)檢測(cè)到礦車(chē)接近超速時(shí)，或發(fā)生了斷繩或脫鉤跑車(chē)事故時(shí)，能立即停止絞車(chē)運(yùn)行，同時(shí)擋車(chē)欄保持常閉狀態(tài)，將礦車(chē)攔截下來(lái)。

（6）當(dāng)檢測(cè)到礦車(chē)超速時(shí)，保持擋車(chē)欄的常閉狀態(tài)，同時(shí)向提升絞車(chē)發(fā)停車(chē)（超速報(bào)警）信號(hào)。

（7）具備手動(dòng)開(kāi)欄功能：系統(tǒng)可在絞車(chē)房進(jìn)行操作、顯示，在絞車(chē)房?jī)?nèi)，通過(guò)操作按鈕或按鍵，可以手動(dòng)方式開(kāi)、關(guān)各擋車(chē)欄。擋車(chē)欄出現(xiàn)故障時(shí)，可調(diào)整為脫機(jī)模式。

（8）功能：在擋車(chē)欄打開(kāi)、關(guān)閉及出現(xiàn)故障時(shí)，系統(tǒng)具備發(fā)出報(bào)警或提示的功能。

（9）顯示功能：可顯示運(yùn)輸絞車(chē)的工作狀態(tài)、礦車(chē)的位置和速度、各傳感器報(bào)警狀態(tài)、各道擋車(chē)欄的狀態(tài)。

（10）視頻監(jiān)控功能：每一道擋車(chē)欄處必須配備隔爆型攝像頭，視頻信號(hào)采用光纖傳輸，傳輸圖像必須高清，不能影響觀看質(zhì)量。

（11）跑車(chē)防護(hù)裝置不得影響軌道的完整性和強(qiáng)度。

3 ZDC30-2.5型自動(dòng)防跑車(chē)裝置在礦井的安裝應(yīng)用（以副斜井為例）

（1）通過(guò)改造，使副斜井跑車(chē)防護(hù)裝置實(shí)現(xiàn)井口平臺(tái)阻車(chē)器、上井口擋車(chē)杠、各跑車(chē)防護(hù)裝置相互間電氣聯(lián)鎖，并能根據(jù)提升容器位置進(jìn)行開(kāi)啟、閉合，動(dòng)作性能可靠。

（2）根據(jù)礦井副斜井實(shí)際情況，需進(jìn)行以下升級(jí)改造：

1）將副斜井上平臺(tái)氣動(dòng)阻車(chē)器更換為自動(dòng)阻車(chē)器。

2）將上井口目前安裝鋼絲繩聯(lián)鎖氣動(dòng)擋車(chē)杠改造為自動(dòng)升降擋車(chē)杠并與井口自動(dòng)阻車(chē)器實(shí)現(xiàn)同時(shí)動(dòng)作，井口變坡點(diǎn)以下約30 m安裝一套常閉式跑車(chē)防護(hù)裝置，同時(shí)能夠與井口自動(dòng)升降擋車(chē)杠實(shí)現(xiàn)電氣聯(lián)鎖。

3）在巷道中部、下車(chē)場(chǎng)各安裝一套常閉式跑車(chē)防護(hù)裝置（圖3）。

圖3 副斜井提升系統(tǒng)圖

4）各跑車(chē)防護(hù)裝置處安裝防爆攝像頭，副井車(chē)房安裝視頻監(jiān)控系統(tǒng)主機(jī)及配套操作系統(tǒng)；副井車(chē)房、井底信號(hào)硐室配備視頻顯示器，并有畫(huà)面顯示。

4 結(jié)語(yǔ)

對(duì)礦井各主要斜巷跑車(chē)防護(hù)裝置進(jìn)行了改造，更換為ZDC30-2.5型自動(dòng)防跑車(chē)裝置，省掉了人工操作環(huán)節(jié)，實(shí)現(xiàn)了全自動(dòng)化控制，且系統(tǒng)性能良好，便于維護(hù)，適合軌道斜巷推廣使用。常閉式自動(dòng)跑車(chē)防護(hù)裝置采用先進(jìn)的PLC控制和軌道雙傳感器測(cè)速，其應(yīng)用結(jié)束了礦井無(wú)全自動(dòng)常閉式跑車(chē)防護(hù)裝置的歷史，完全達(dá)到了《煤礦安全規(guī)程》的要求。ZDC30-2.5型自動(dòng)防跑車(chē)裝置利用高精度傳感器信號(hào)控制擋車(chē)欄的提升、下放，實(shí)現(xiàn)車(chē)輛運(yùn)行位置的準(zhǔn)確確定；將擋車(chē)欄狀態(tài)信息包括提升到位、提升中、下放到位的狀態(tài)指示在聲光報(bào)故障警顯示器上顯示，便于觀察；能實(shí)現(xiàn)擋車(chē)欄動(dòng)作、控制故障報(bào)警，便于問(wèn)題的及時(shí)發(fā)現(xiàn)處理；擋車(chē)欄采用吸能式結(jié)構(gòu)，能有效攔截車(chē)輛跑動(dòng)，從根本上杜絕了斜巷軌道運(yùn)輸?shù)陌踩[患，提高了煤礦的軌道運(yùn)輸安全系數(shù)，保證了礦井提升運(yùn)輸系統(tǒng)安全。