王晨達

（山西潞安礦業(yè)集團慈林山煤業(yè)有限公司慈林山煤礦，山西 長治 046000）

無極繩絞車存在因鋼絲繩斷開、掉鉤、脫銷斷銷等情況引起的跑車事故[1-2]?；诖耍ㄟ^對無極繩絞車跑車原因以及防跑車機理進行分析，設(shè)計一套無極繩絞車的防跑車保護裝置并改良梭車。

1 跑車原因分析

無極繩絞車在運輸過程中普遍采用自落式擋車裝置來防止跑車時造成嚴(yán)重后果，其原理是當(dāng)無極繩絞車出現(xiàn)跑車時，擋車裝置根據(jù)鋼絲繩的張緊力瞬間變化自動下落，擋住失控礦車，達到制動效果[3-4]。自落式擋車裝置的優(yōu)點是結(jié)構(gòu)簡單，安裝以及維護較為容易，同時也存在可靠性不高、安全性能較差的缺點。當(dāng)無極繩絞車運輸過程中，礦車行至巷道邊坡位置時，鋼絲繩張緊力會出現(xiàn)瞬間變化，自落式擋車裝置會出現(xiàn)誤判而造成下落，此外無極繩絞車的制動性能以及梭車的制動性能都存在一定的不足，有待提高。

2 防跑車保護裝置優(yōu)化方向

井下無極繩絞車防跑車保護裝置需要具備反應(yīng)靈敏且精確的車速測量能力，能夠直觀且詳細(xì)的顯示絞車在工作狀態(tài)下運行速度的變化，可以預(yù)先設(shè)定車速上限，當(dāng)車速超過限定時自動觸發(fā)保護裝置進行緊急停車。改良一款具備自主制動的安全梭車，在運輸過程中，無極繩絞車牽引車輛出現(xiàn)鋼絲繩斷開、掉鉤、脫銷斷銷等情況而引發(fā)車速失控時，梭車需要具備相當(dāng)?shù)淖灾髦苿庸δ?，確保在出現(xiàn)跑車現(xiàn)象時能夠保證梭車具備安全停車的能力。為進一步加強安全梭車自主制動系統(tǒng)的可靠性和安全性，設(shè)計對其采用液壓制動以及電控制動兩種緊急制動模式[5-6]。

3 防跑車保護裝置設(shè)計方案

3.1 梭車制動設(shè)計

慈林山煤礦安全梭車設(shè)計采用蝶形彈簧鉗盤式制動方式實現(xiàn)自主制動。安全梭車單輛安裝4 套制動裝置，單套制動裝置設(shè)計靜載制動力不小于20 kN，蝶形彈簧不少于20 片。根據(jù)實際尺寸以及彈簧壓實體積確定彈簧數(shù)，鉗盤制動開閘距離根據(jù)外形尺寸確定，要求鉗盤制動裝置具備足夠的制動力，制動閘瓦選用材料選擇摩擦系數(shù)大、摩擦無火花、高耐磨度的無石棉制作，確保制動裝置安全制動。安全梭車制動裝置結(jié)構(gòu)如圖1。

3.2 液壓制動系統(tǒng)

防跑車保護裝置液壓系統(tǒng)部分由人工加壓設(shè)備、速度監(jiān)測控制設(shè)備、鉗盤制動設(shè)備組成，三個部分相互組合實現(xiàn)無極繩絞車的超速保護。人工加壓設(shè)備由液壓油濾芯、液壓油管路、雙級柱塞手動液壓泵以及保安過濾器組成。通過人工操作加壓對液壓系統(tǒng)進行啟動，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換向閥，液壓油從主回路將單向閥打開，隨后鉗盤制動設(shè)備啟動，實現(xiàn)液壓制動保護。液壓制動系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖2。

圖2 液壓制動系統(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、顯示屏、測速器。安全梭車在行駛過程中，由安裝在車輪上的測速器實時監(jiān)測其行駛速度并將相關(guān)數(shù)據(jù)上傳至系統(tǒng)主機。系統(tǒng)主機由防爆型鋰電池供電維持?jǐn)?shù)據(jù)分析工作，同時將分析完成的相關(guān)數(shù)據(jù)直觀地顯示在顯示屏上，當(dāng)梭車速度超限時，主機下達指令控制液壓制動系統(tǒng)完成停車保護。

防跑車保護裝置采用PLC 控制器作為控制主機的控制核心，配備彩色顯示屏，能夠?qū)崟r顯示無極繩絞車的運行速度等相關(guān)信息；采用霍爾感應(yīng)速度傳感器，反應(yīng)靈敏，將其安裝到無極繩絞車鋼絲繩出口位置，能夠快速精確采集絞車運行速度數(shù)據(jù)，并將其傳送至控制主機；配備了鋼絲繩防過卷開關(guān)，在無極繩絞車兩端分別安裝，達到防止鋼絲繩過卷的效果；應(yīng)用煤礦防爆型燈光語音警報器，沿絞車運行路線間隔100 m 布設(shè)燈光語音警報器，在無極繩絞車啟動時發(fā)出廣播，提醒巷道內(nèi)行人注意避讓，具備語音通話以及緊急關(guān)閉絞車的功能；工作人員配備防爆手持電臺，絞車操作員以及跟車員必須每人配備1 部，其他視情況可增加配備，能夠使人員實現(xiàn)實時溝通；當(dāng)無極繩絞車運行路線過長，達到1200 m 以上時，需沿線間隔500 m 安裝1 臺無線電頻信號放大器，增強無極繩絞車沿線信號傳輸，保證系統(tǒng)可靠性。

4 現(xiàn)場應(yīng)用效果分析

4.1 運行數(shù)據(jù)

無極繩絞車防跑車保護裝置設(shè)計完成后，在慈林山煤礦井下15 煤北翼軌道巷進行安裝試運行，在絞車空載及滿載狀態(tài)下分別進行多次測試，采集該保護裝置的各項性能數(shù)據(jù)。試驗數(shù)據(jù)見表1。

4.2 存在不足及改進

通過對保護裝置在井下試運行狀況及試驗數(shù)據(jù)分析，發(fā)現(xiàn)該保護裝置主要存在以下不足，并分別提出改進方案。

（1）工人在操作安全梭車手動液壓泵時，較為吃力，難以加壓。分析為手動液壓泵操作桿過短，不利于導(dǎo)力，將操作桿加長，以增加力臂長度。

（2）安全梭車與無極繩絞車無法進行主機通訊，在安全梭車緊急制動時，無極繩絞車不能做到同步停車?？赏ㄟ^在安全梭車液壓控制系統(tǒng)上安裝廠家定制手持機，當(dāng)安全梭車出現(xiàn)緊急制動，自動向絞車傳達停車指令，從而實現(xiàn)同步停車。

（3）在安全梭車行駛過程中，過巷道轉(zhuǎn)彎或狹窄處時，兩側(cè)護板較寬，有碰觸危險。通過氣割手段對安全梭車兩側(cè)護板進行調(diào)整，避免出現(xiàn)碰撞危險。

表1 保護裝置性能試驗數(shù)據(jù)

5 結(jié)論

無極繩絞車防護裝置的設(shè)計與應(yīng)用解決無極繩絞車在運輸過程中導(dǎo)致跑車事故的掉鉤、脫銷、斷銷等問題，保證無極繩絞車在發(fā)生跑車后，梭車及絞車兩部分都能夠有效地進行安全停車，有效降低礦車掉道的頻率。安全梭車在出現(xiàn)緊急制動時，可以通過手持機對絞車進行控制。同時，無極繩絞車防護裝置極大地提高了絞車運輸系統(tǒng)的穩(wěn)定性，降低了工人的勞動強度，減少了人工投入。