姚志功

(中國(guó)煤炭科工集團(tuán) 太原研究院有限公司， 山西 太原 030006)

0 引言

近年來(lái)，高效、安全一直是國(guó)內(nèi)煤礦深化改革發(fā)展的主題。隨著煤礦井下機(jī)械化程度的逐步提高，煤礦安全也越來(lái)越多地被關(guān)注。煤礦無(wú)軌膠輪式支架搬運(yùn)車(以下簡(jiǎn)稱“支架搬運(yùn)車”)，可實(shí)現(xiàn)設(shè)備一次裝載后從井口至工作面或工作面至井口的直達(dá)運(yùn)輸，憑借其“點(diǎn)對(duì)點(diǎn)”的作業(yè)優(yōu)勢(shì)，越來(lái)越多地被應(yīng)用于煤礦井下綜采工作面的輔助作業(yè)中，逐漸成為了國(guó)內(nèi)大中型礦井綜采工作面快速搬家倒面不可或缺的設(shè)備[1]。目前，針對(duì)不同規(guī)模綜采工作面的支架搬運(yùn)成套裝備已經(jīng)成熟化、系列化，成為煤礦高效生產(chǎn)的有力保障。

在支架搬運(yùn)成套裝備型譜系列逐步完善的同時(shí)，支架搬運(yùn)車的自身安全性能也相應(yīng)提高，如：輪邊大扭矩制動(dòng)裝置、瓦斯超標(biāo)報(bào)警裝置、下坡緩速裝置、防跑車安全裝置等，這些裝置在井下車輛的安全運(yùn)行中起到了一定的作用。對(duì)煤礦無(wú)軌膠輪車事故進(jìn)行總結(jié)，不難發(fā)現(xiàn)，在這些事故中絕大部分是由于駕駛員的反應(yīng)不及時(shí)、視野受限等因素造成的。因此，急需通過(guò)研究支架搬運(yùn)車主動(dòng)安全防護(hù)技術(shù)來(lái)提高車輛的安全避險(xiǎn)能力，在事故發(fā)生前采取相應(yīng)的措施，避免事故的發(fā)生。

1 支架搬運(yùn)車安全因素分析

支架搬運(yùn)車是綜采工作面輔助作業(yè)專用車輛，相比于其他井下無(wú)軌膠輪車，支架搬運(yùn)車主要用于搬運(yùn)工作面液壓支架、采煤機(jī)、刮板機(jī)、帶式輸送機(jī)、中部槽等大型設(shè)備。支架搬運(yùn)車結(jié)構(gòu)如圖1所示，其自身重量較重，外形尺寸較大，車輛裝載設(shè)備在井下運(yùn)行時(shí)，駕駛員的視野范圍受限，盲區(qū)較多，加之煤礦井下巷道空間狹小、光線昏暗、路面顛簸不平、上坡下坡及轉(zhuǎn)彎道路較多，這些因素直接或間接地加大了支架搬運(yùn)車事故發(fā)生的概率。另外，目前部分煤礦采取工作面搬家業(yè)務(wù)整體外包的辦法，由于外包隊(duì)若干駕駛員短時(shí)間內(nèi)頻繁交互式使用支架搬運(yùn)車，車輛的故障信息不能準(zhǔn)確傳遞，同時(shí)車輛管理維護(hù)人員不能及時(shí)對(duì)車輛進(jìn)行維護(hù)保養(yǎng)，使得車輛的小故障最終演變成大問(wèn)題，進(jìn)而影響了車輛的安全使用。

圖1 支架搬運(yùn)車搬運(yùn)液壓支架示意圖

2 支架搬運(yùn)車防人員接近防護(hù)技術(shù)

支架搬運(yùn)車在井下巷道運(yùn)行時(shí)，光線昏暗、道路顛簸，駕駛員容易出現(xiàn)疲勞駕駛，加之車輛外形尺寸較大，駕駛員視野盲區(qū)范圍較廣，駕駛員往往難以完全掌握周圍巷道內(nèi)作業(yè)人員的分布情況，存在撞傷人員的安全隱患[2]。車載式基于無(wú)線通信的防人員接近防護(hù)系統(tǒng)，能夠?qū)崟r(shí)探測(cè)捕捉車輛周圍一定范圍內(nèi)的人員和機(jī)械，具備自動(dòng)識(shí)別障礙、智能剎車制動(dòng)等功能，可以避免撞人事故的發(fā)生，如圖2所示。

圖2 支架搬運(yùn)車防人員接近系統(tǒng)工作區(qū)域

支架搬運(yùn)車防人員接近防護(hù)系統(tǒng)基于測(cè)距通信的無(wú)線定位技術(shù)，應(yīng)井下巷道內(nèi)作業(yè)人員的安全帽上安裝無(wú)線定位標(biāo)識(shí)卡，支架搬運(yùn)車在巷道內(nèi)運(yùn)行時(shí)，車載式基站時(shí)刻捕捉佩戴標(biāo)識(shí)卡人員的位置信息，巷道人員進(jìn)入車輛周圍危險(xiǎn)區(qū)域時(shí)，車載基站會(huì)將該人員位置信息傳遞給控制系統(tǒng)，并進(jìn)行計(jì)算[3]，計(jì)算控制過(guò)程如圖3所示。通過(guò)確定該人員與支架搬運(yùn)車中心的相對(duì)位置，若人員處于警告區(qū)，車輛則發(fā)出聲光報(bào)警信息；若人員處于停機(jī)區(qū)，車輛則自動(dòng)熄火停機(jī)，從而避免了撞人事故的發(fā)生，保證了巷道作業(yè)人員的人身安全，同時(shí)降低了車輛的停機(jī)率，保證了煤礦正常生產(chǎn)。

圖3 支架搬運(yùn)車防人員接近系統(tǒng)控制流程

3 支架搬運(yùn)車自動(dòng)監(jiān)控滅火技術(shù)

支架搬運(yùn)車在煤礦井下作業(yè)時(shí)，防爆柴油機(jī)系統(tǒng)常常處于高溫狀態(tài)，柴油機(jī)周圍往往布置著數(shù)量較多的各種油液管路，車輛使用或維修時(shí)，避免不了油液滲漏，存在火災(zāi)隱患。目前多數(shù)井下支架搬運(yùn)車僅僅配備手持式滅火器，發(fā)生火災(zāi)時(shí)，由于防爆柴油機(jī)倉(cāng)四周布置有大容積的柴油箱、液壓油箱等易燃易爆危險(xiǎn)源，箱體周邊往往存在滴漏油液，使得火勢(shì)迅速蔓延[4]，此時(shí)駕駛員因顧及自身安全，手持式滅火器基本派不上用場(chǎng)。針對(duì)這種情況，在支架搬運(yùn)車上配備車載式自動(dòng)監(jiān)控滅火裝置，智能判定車倉(cāng)內(nèi)是否發(fā)生火災(zāi)，并自動(dòng)實(shí)施滅火，可以有效阻止車輛火災(zāi)事故的發(fā)生。

如圖4所示，將自動(dòng)監(jiān)控滅火裝置若干火焰探頭布置安裝于車輛防爆柴油機(jī)容易出現(xiàn)火情的部位，這些探頭在一定環(huán)境溫度的作用下，其熱敏元件會(huì)自行熔斷，從而觸發(fā)啟動(dòng)自動(dòng)滅火裝置，實(shí)施滅火[5]。該裝置能在車輛出現(xiàn)燃燒初期的最佳滅火時(shí)間內(nèi)，進(jìn)行滅火操作，能有效控制車體燃燒。該裝置基于溫度、可燃物及氧氣等火災(zāi)形成的條件進(jìn)行設(shè)計(jì)，其特殊設(shè)計(jì)的噴頭可噴出大量細(xì)顆粒狀滅火劑，可在火源表面形成巨大反應(yīng)面，帶走大量火源熱量，溫度可迅速降低。冷卻效應(yīng)破壞了火的熱反應(yīng)條件，降低了反應(yīng)速度，最終達(dá)到滅火的目的，使用該裝置，可以為駕駛員提供火情警報(bào)和滅火操作，從而有效保證駕駛員的人生安全，減少火災(zāi)損失[6]。

4 支架搬運(yùn)車輔助倒車技術(shù)

煤礦井下巷道狹窄、環(huán)境復(fù)雜，支架搬運(yùn)車在井下作業(yè)時(shí)，因?yàn)檠b載、卸載、錯(cuò)車、調(diào)頭等需要，往往需要頻繁倒車，倒車時(shí)，由于支架搬運(yùn)車外形龐大，環(huán)境光線較弱，倒車?yán)щy，存在撞人撞物的安全隱患。礦用車輛專用防爆低照度工況可視倒車?yán)走_(dá)系統(tǒng)，兼有倒車?yán)走_(dá)和倒車影像功能，具有夜視和紅外補(bǔ)光特點(diǎn)，可較為直觀地顯示倒車情況，保證車輛的倒車安全[7]。

這類系統(tǒng)多數(shù)具備存儲(chǔ)記錄功能，可對(duì)車輛行車、倒車、駕駛員操作視頻影像等進(jìn)行記錄和存儲(chǔ)，以供查閱。同時(shí)這類系統(tǒng)可增加人員離車熄火功能，系統(tǒng)通過(guò)探測(cè)器結(jié)合帶定位標(biāo)簽礦燈判定駕駛員是否在車內(nèi)駕駛，當(dāng)駕駛員離開(kāi)駕駛室區(qū)域時(shí)，車輛會(huì)自動(dòng)熄火，從而保證車輛井下使用的安全性。

5 支架搬運(yùn)車主動(dòng)安全技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)

隨著煤礦采掘領(lǐng)域智能化的不斷發(fā)展，井下無(wú)軌輔助運(yùn)輸領(lǐng)域也將不斷進(jìn)步，在國(guó)家針對(duì)煤礦高效、安全的大力號(hào)召下，井下車輛的主動(dòng)安全性越來(lái)越多地被關(guān)注，除上述主動(dòng)安全技術(shù)外，車輛自動(dòng)制動(dòng)技術(shù)、車輛自動(dòng)緩速控制技術(shù)、車輛防疲勞駕駛技術(shù)將是支架搬運(yùn)車的發(fā)展方向[8]。

未來(lái)井下車輛的主動(dòng)安全技術(shù)終將朝著智能化和集成化的方向發(fā)展。智能化支架搬運(yùn)車將會(huì)實(shí)現(xiàn)無(wú)人控制化，減少人員參與的操作，確保車輛主動(dòng)安全技術(shù)的自動(dòng)性和智能性，實(shí)現(xiàn)車輛的主動(dòng)安全控制特性。高度集成化支架搬運(yùn)車將在車輛分類安全技術(shù)不斷發(fā)展的基礎(chǔ)上，進(jìn)行高度集成，各部分的聯(lián)系更加緊密，整個(gè)主動(dòng)安全系統(tǒng)的控制技術(shù)將更便于信息的傳遞，從而保證車輛主動(dòng)預(yù)警時(shí)的及時(shí)性與準(zhǔn)確性，提高車輛安全的保障效率。

6 結(jié)論

通過(guò)闡述煤礦井下支架搬運(yùn)車的車型特征及作業(yè)特點(diǎn)，分析了車輛井下作業(yè)運(yùn)行時(shí)的安全因素，提出了車輛配備主動(dòng)安全防護(hù)系統(tǒng)的重要性，分別從車輛防人員接近技術(shù)、車輛自動(dòng)監(jiān)控滅火技術(shù)及車輛輔助倒車技術(shù)等方面，對(duì)支架搬運(yùn)車的主動(dòng)安全技術(shù)進(jìn)行了總結(jié)，研究了各類技術(shù)的先進(jìn)性及安全保障范圍，并分析了井下車輛主動(dòng)安全技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)，對(duì)支架搬運(yùn)車主動(dòng)安防水平的提高提供了參考。