王晨達(dá)

（山西潞安礦業(yè)集團(tuán)慈林山煤業(yè)有限公司慈林山煤礦，山西 長(zhǎng)治 046000）

無(wú)極繩絞車(chē)存在因鋼絲繩斷開(kāi)、掉鉤、脫銷(xiāo)斷銷(xiāo)等情況引起的跑車(chē)事故[1-2]?；诖耍ㄟ^(guò)對(duì)無(wú)極繩絞車(chē)跑車(chē)原因以及防跑車(chē)機(jī)理進(jìn)行分析，設(shè)計(jì)一套無(wú)極繩絞車(chē)的防跑車(chē)保護(hù)裝置并改良梭車(chē)。

1 跑車(chē)原因分析

無(wú)極繩絞車(chē)在運(yùn)輸過(guò)程中普遍采用自落式擋車(chē)裝置來(lái)防止跑車(chē)時(shí)造成嚴(yán)重后果，其原理是當(dāng)無(wú)極繩絞車(chē)出現(xiàn)跑車(chē)時(shí)，擋車(chē)裝置根據(jù)鋼絲繩的張緊力瞬間變化自動(dòng)下落，擋住失控礦車(chē)，達(dá)到制動(dòng)效果[3-4]。自落式擋車(chē)裝置的優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，安裝以及維護(hù)較為容易，同時(shí)也存在可靠性不高、安全性能較差的缺點(diǎn)。當(dāng)無(wú)極繩絞車(chē)運(yùn)輸過(guò)程中，礦車(chē)行至巷道邊坡位置時(shí)，鋼絲繩張緊力會(huì)出現(xiàn)瞬間變化，自落式擋車(chē)裝置會(huì)出現(xiàn)誤判而造成下落，此外無(wú)極繩絞車(chē)的制動(dòng)性能以及梭車(chē)的制動(dòng)性能都存在一定的不足，有待提高。

2 防跑車(chē)保護(hù)裝置優(yōu)化方向

井下無(wú)極繩絞車(chē)防跑車(chē)保護(hù)裝置需要具備反應(yīng)靈敏且精確的車(chē)速測(cè)量能力，能夠直觀(guān)且詳細(xì)的顯示絞車(chē)在工作狀態(tài)下運(yùn)行速度的變化，可以預(yù)先設(shè)定車(chē)速上限，當(dāng)車(chē)速超過(guò)限定時(shí)自動(dòng)觸發(fā)保護(hù)裝置進(jìn)行緊急停車(chē)。改良一款具備自主制動(dòng)的安全梭車(chē)，在運(yùn)輸過(guò)程中，無(wú)極繩絞車(chē)牽引車(chē)輛出現(xiàn)鋼絲繩斷開(kāi)、掉鉤、脫銷(xiāo)斷銷(xiāo)等情況而引發(fā)車(chē)速失控時(shí)，梭車(chē)需要具備相當(dāng)?shù)淖灾髦苿?dòng)功能，確保在出現(xiàn)跑車(chē)現(xiàn)象時(shí)能夠保證梭車(chē)具備安全停車(chē)的能力。為進(jìn)一步加強(qiáng)安全梭車(chē)自主制動(dòng)系統(tǒng)的可靠性和安全性，設(shè)計(jì)對(duì)其采用液壓制動(dòng)以及電控制動(dòng)兩種緊急制動(dòng)模式[5-6]。

3 防跑車(chē)保護(hù)裝置設(shè)計(jì)方案

3.1 梭車(chē)制動(dòng)設(shè)計(jì)

慈林山煤礦安全梭車(chē)設(shè)計(jì)采用蝶形彈簧鉗盤(pán)式制動(dòng)方式實(shí)現(xiàn)自主制動(dòng)。安全梭車(chē)單輛安裝4 套制動(dòng)裝置，單套制動(dòng)裝置設(shè)計(jì)靜載制動(dòng)力不小于20 kN，蝶形彈簧不少于20 片。根據(jù)實(shí)際尺寸以及彈簧壓實(shí)體積確定彈簧數(shù)，鉗盤(pán)制動(dòng)開(kāi)閘距離根據(jù)外形尺寸確定，要求鉗盤(pán)制動(dòng)裝置具備足夠的制動(dòng)力，制動(dòng)閘瓦選用材料選擇摩擦系數(shù)大、摩擦無(wú)火花、高耐磨度的無(wú)石棉制作，確保制動(dòng)裝置安全制動(dòng)。安全梭車(chē)制動(dòng)裝置結(jié)構(gòu)如圖1。

3.2 液壓制動(dòng)系統(tǒng)

防跑車(chē)保護(hù)裝置液壓系統(tǒng)部分由人工加壓設(shè)備、速度監(jiān)測(cè)控制設(shè)備、鉗盤(pán)制動(dòng)設(shè)備組成，三個(gè)部分相互組合實(shí)現(xiàn)無(wú)極繩絞車(chē)的超速保護(hù)。人工加壓設(shè)備由液壓油濾芯、液壓油管路、雙級(jí)柱塞手動(dòng)液壓泵以及保安過(guò)濾器組成。通過(guò)人工操作加壓對(duì)液壓系統(tǒng)進(jìn)行啟動(dòng)，人工控制設(shè)備包括人工換向閥、溢流閥、調(diào)速閥、壓力表、順序閥、單向閥、截止閥，由工作人員操作手動(dòng)換向閥，液壓油從主回路將單向閥打開(kāi)，隨后鉗盤(pán)制動(dòng)設(shè)備啟動(dòng)，實(shí)現(xiàn)液壓制動(dòng)保護(hù)。液壓制動(dòng)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖2。

圖2 液壓制動(dòng)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

3.3 電子控制系統(tǒng)

電子控制系統(tǒng)部分包括防爆型鋰電池、控制主機(jī)、顯示屏、測(cè)速器。安全梭車(chē)在行駛過(guò)程中，由安裝在車(chē)輪上的測(cè)速器實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)其行駛速度并將相關(guān)數(shù)據(jù)上傳至系統(tǒng)主機(jī)。系統(tǒng)主機(jī)由防爆型鋰電池供電維持?jǐn)?shù)據(jù)分析工作，同時(shí)將分析完成的相關(guān)數(shù)據(jù)直觀(guān)地顯示在顯示屏上，當(dāng)梭車(chē)速度超限時(shí)，主機(jī)下達(dá)指令控制液壓制動(dòng)系統(tǒng)完成停車(chē)保護(hù)。

防跑車(chē)保護(hù)裝置采用PLC 控制器作為控制主機(jī)的控制核心，配備彩色顯示屏，能夠?qū)崟r(shí)顯示無(wú)極繩絞車(chē)的運(yùn)行速度等相關(guān)信息；采用霍爾感應(yīng)速度傳感器，反應(yīng)靈敏，將其安裝到無(wú)極繩絞車(chē)鋼絲繩出口位置，能夠快速精確采集絞車(chē)運(yùn)行速度數(shù)據(jù)，并將其傳送至控制主機(jī)；配備了鋼絲繩防過(guò)卷開(kāi)關(guān)，在無(wú)極繩絞車(chē)兩端分別安裝，達(dá)到防止鋼絲繩過(guò)卷的效果；應(yīng)用煤礦防爆型燈光語(yǔ)音警報(bào)器，沿絞車(chē)運(yùn)行路線(xiàn)間隔100 m 布設(shè)燈光語(yǔ)音警報(bào)器，在無(wú)極繩絞車(chē)啟動(dòng)時(shí)發(fā)出廣播，提醒巷道內(nèi)行人注意避讓?zhuān)邆湔Z(yǔ)音通話(huà)以及緊急關(guān)閉絞車(chē)的功能；工作人員配備防爆手持電臺(tái)，絞車(chē)操作員以及跟車(chē)員必須每人配備1 部，其他視情況可增加配備，能夠使人員實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)溝通；當(dāng)無(wú)極繩絞車(chē)運(yùn)行路線(xiàn)過(guò)長(zhǎng)，達(dá)到1200 m 以上時(shí)，需沿線(xiàn)間隔500 m 安裝1 臺(tái)無(wú)線(xiàn)電頻信號(hào)放大器，增強(qiáng)無(wú)極繩絞車(chē)沿線(xiàn)信號(hào)傳輸，保證系統(tǒng)可靠性。

4 現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用效果分析

4.1 運(yùn)行數(shù)據(jù)

無(wú)極繩絞車(chē)防跑車(chē)保護(hù)裝置設(shè)計(jì)完成后，在慈林山煤礦井下15 煤北翼軌道巷進(jìn)行安裝試運(yùn)行，在絞車(chē)空載及滿(mǎn)載狀態(tài)下分別進(jìn)行多次測(cè)試，采集該保護(hù)裝置的各項(xiàng)性能數(shù)據(jù)。試驗(yàn)數(shù)據(jù)見(jiàn)表1。

4.2 存在不足及改進(jìn)

通過(guò)對(duì)保護(hù)裝置在井下試運(yùn)行狀況及試驗(yàn)數(shù)據(jù)分析，發(fā)現(xiàn)該保護(hù)裝置主要存在以下不足，并分別提出改進(jìn)方案。

（1）工人在操作安全梭車(chē)手動(dòng)液壓泵時(shí)，較為吃力，難以加壓。分析為手動(dòng)液壓泵操作桿過(guò)短，不利于導(dǎo)力，將操作桿加長(zhǎng)，以增加力臂長(zhǎng)度。

（2）安全梭車(chē)與無(wú)極繩絞車(chē)無(wú)法進(jìn)行主機(jī)通訊，在安全梭車(chē)緊急制動(dòng)時(shí)，無(wú)極繩絞車(chē)不能做到同步停車(chē)?？赏ㄟ^(guò)在安全梭車(chē)液壓控制系統(tǒng)上安裝廠(chǎng)家定制手持機(jī)，當(dāng)安全梭車(chē)出現(xiàn)緊急制動(dòng)，自動(dòng)向絞車(chē)傳達(dá)停車(chē)指令，從而實(shí)現(xiàn)同步停車(chē)。

（3）在安全梭車(chē)行駛過(guò)程中，過(guò)巷道轉(zhuǎn)彎或狹窄處時(shí)，兩側(cè)護(hù)板較寬，有碰觸危險(xiǎn)。通過(guò)氣割手段對(duì)安全梭車(chē)兩側(cè)護(hù)板進(jìn)行調(diào)整，避免出現(xiàn)碰撞危險(xiǎn)。

表1 保護(hù)裝置性能試驗(yàn)數(shù)據(jù)

5 結(jié)論

無(wú)極繩絞車(chē)防護(hù)裝置的設(shè)計(jì)與應(yīng)用解決無(wú)極繩絞車(chē)在運(yùn)輸過(guò)程中導(dǎo)致跑車(chē)事故的掉鉤、脫銷(xiāo)、斷銷(xiāo)等問(wèn)題，保證無(wú)極繩絞車(chē)在發(fā)生跑車(chē)后，梭車(chē)及絞車(chē)兩部分都能夠有效地進(jìn)行安全停車(chē)，有效降低礦車(chē)掉道的頻率。安全梭車(chē)在出現(xiàn)緊急制動(dòng)時(shí)，可以通過(guò)手持機(jī)對(duì)絞車(chē)進(jìn)行控制。同時(shí)，無(wú)極繩絞車(chē)防護(hù)裝置極大地提高了絞車(chē)運(yùn)輸系統(tǒng)的穩(wěn)定性，降低了工人的勞動(dòng)強(qiáng)度，減少了人工投入。