柴里煤礦保障礦用架空乘人裝置安全運行的創新實踐

李華興 石義輝 劉瑞存

摘 要：通過對柴里煤礦二暗斜井架空乘人裝置運行狀況及隱患類型的研究分析，有針對性的對驅動裝置、電控裝置、保護設施等進行了技術創新：（1）研制應用了新型鋼絲繩落地保護裝置（2）應用了高可靠性多面體減速箱，創新使用了減速箱本體機械鎖防逆止裝置。（3）研究應用了工作閘、安全閘時差控制（4）設置了變頻、軟啟動雙套控制系統并實現快速切換，大大提高了架空乘人裝置安全運行能力，實現了連續4年安全運行。

關鍵詞：礦用架空乘人裝置；安全運行能力；保障；創新實踐

引言

礦用架空乘人裝置是一種礦山井下斜巷人員輸送設備，在煤礦俗稱“猴車”，是礦井重要的輔助運輸設備。其基本構成是由電動機、減速機帶動驅動輪，通過一根架空在沿線拖繩輪上并作循環運行的鋼絲繩作為牽引和承載，將固定或可摘掛乘人吊椅循環地送至機頭、機尾兩端。機尾用重錘或液壓張緊。

近十幾年來，因其使用安全、經濟、快捷及操作簡單、維護方便等原因，許多煤礦大量使用架空乘人裝置運送人員，以求縮短上下的路途時間及職工體力。但由于架空乘人裝置總體市場需求較小，雖然出臺了部分國家標準、檢驗規范，但無論是生產廠家還是使用單位對其運行安全隱患及防護研究均處于初級階段，國家、行業相關標準、技術要求不甚完善，特別是2010 年1 月28 日，山東泰安市蓮花山煤礦發生一起架空乘人裝置因驅動裝置突發故障致礦工傷亡事故，給礦用架空乘人裝置的安全運行敲響了警鐘。柴里煤礦結合本礦架空乘人裝置運行實際，在保障其安全運行上做了部分技術創新并成功應用，取得了很好的效果，2010年至2013年，成功實現了連續安全運行。

1 柴里煤礦井下架空乘人裝置運行概況及隱患分析

1.1 運行概況

柴里煤礦二暗斜井架空乘人裝置于2005年7月安裝使用，型號RJY75-17/1400，長沙正忠科技發展有限公司生產。YB315S-6型防爆電機，無錫市南方防爆電機有限公司生產；減速機型號SR1880750LRNF。制動器分為工作制動及安全制動，型號分別為BYWZ3-400/90及YLBZ40-160-CK，均為焦作制動器集團生產；巷道傾角16.5°，運輸距離1400米。驅動輪直徑1.6米，運行速度1.2m/s，吊椅間距18米。

1.2 運行中存在的主要隱患類型

我礦二暗斜井架空乘人裝置投運以來，通過對其事故、故障檔案的分析，運行隱患主要有以下方面：

（1）驅動裝置故障：驅動輪直接與減速機低速軸連接，鋼絲繩張緊力直接作用到減速機低速軸，造成驅動輪軸承箱、減速箱低速軸非正常磨損、故障較頻繁，僅2006年9月-2007年7月，先后損壞驅動輪軸承箱兩次，更換減速箱兩次。若發現不及時，極有可能導致架空乘人裝置運行中因提升負力較大時發生逆向“飛車”，造成較大的事故隱患。

（2）鋼絲繩脫槽落地：根據煤礦采煤及開拓的特點和巷道的隨機性，不可避免地會出現大傾角及復雜的變坡，在這些條件復雜的地方抱索器在通過時容易發生跳動或橫向擺動，鋼絲繩極易發生掉繩脫槽事故，將對設備、乘坐人員造成嚴重的后果，造成人身、財產的嚴重損失。

（3）制動裝置配置不完善、設計不合理。安全閘、工作閘的工作配合設計不合理，無法進行二級制動配合，制動平穩性差，對制動效果、機械設備沖擊等影響較大。

（4）安全保護設置不完善、誤動作率較高。沒有設置減速箱油位、電機溫度保護等驅動裝置保護，造成較大安全隱患。

（5）架空乘人裝置控制裝置為軟啟動，當發生纜車停止運行再啟動、單邊上人時，存在負力過大造成纜車逆行或下行加速失控飛車的隱患。

（6）乘人裝置電控裝置為軟啟動，其電子元件使用壽命受煤礦井下潮濕、惡劣環境響較大，故障率較高，處理時間較長，影響正常的運送人員。

2 保障架空乘人裝置安全運行的創新實踐

根據以上分析的隱患，我們組織技術人員做了大量的研究，并與生產廠家、服務人員做了深入交流，創新實施了以下解決方案：

2.1 研制應用了一種新型鋼絲繩脫槽落地保護裝置

本裝置的研制目的在于實現架空乘人裝置鋼絲繩脫槽落地的主動保護，防止鋼絲繩脫槽落地傷人。此裝置的核心是實時檢測鋼絲繩位置參數和拖繩輪轉速參數，拖繩輪速度檢測采用霍爾元件，鋼絲繩位置檢測采用光電開關，速度信號送入處理器與架空乘人裝置的速度信號進行比較，當兩者同時發生變化時，即可判定為鋼絲繩脫槽，由控制裝置發出指令，汽缸驅動防護活塞桿動作，棚住從架空拖繩輪上下落的鋼絲繩，并發出緊急停車信號，避免事故進一步擴大。

2.2 應用了高可靠性多面體減速箱，創新使用了減速箱本體機械防逆止裝置

架空乘人裝置驅動是保證系統安全運行的關鍵部位。在提高其可靠性性，除使用高性能的弗蘭德B3 SV 10D多面體減速箱外，對其進行了技術改造，在減速箱中間軸上設計安設機械逆止器，實現自鎖功能，防止逆行飛車、負力逆行狀態下事故擴大。

2.3 研究應用了工作閘、安全閘時差控制

架空乘人裝置電機、減速箱之間配置了BYWZ3-400/90工作制動器，驅動輪邊配置了YLBZ40-160-CK制動器。針對架空乘人裝置故障停車、正常停車期間制動閘的配合進行了研究。在裝置故障停車時，根據控制裝置故障停車前電流信號自動判斷負荷大小，進而控制安全閘及工作閘動作時間及配合順利，實現二級制動，保證制動穩定性和安全可靠性。電流信號反應負荷信息，從變頻、軟啟動裝置采集后，送入PLC控制器進行運算判斷。故障停車時，若負荷較大，在保證制動力矩的前提下，需減少工作閘、安全閘投入時間，以保證制動平穩可靠，防止飛車；若負荷較小，為減少機械沖擊，可延長制動投入時間，并保證制動效果。

2.4 創新應用了架空乘人裝置變頻、軟啟動雙套控制裝置快速切換

架空乘人裝置電控裝置電子元件使用壽命受煤礦井下潮濕、惡劣環境影響較大，故障率較高，處理時間較長，影響正常的運送人員。為此，我礦架空乘人裝置控制方式為變頻控制為主、軟啟動控制現場備用。但當變頻出現故障需使用軟起控制時，需將負荷線進行切換，對控制線進行調整，需要大量處理時間，嚴重影響二斜井人員上下。為此，我們進一步創新，將QBZ-2X80/1140（660）SF型礦用風機用隔爆雙電源真空電磁啟動器作為變頻啟動、軟啟動的電源開關，啟動控制箱增加FW型轉換開關，一個方向為變頻控制方式，另一方向為軟起控制方式，當其中一控制系統出現故障時能在10分鐘內完成另一種控制方式的啟動，大大提高了事故處理效率。

3 結束語

通過對柴里煤礦架空乘人裝置前期運行存在的負力倒車、鋼絲繩脫槽、驅動裝置故障率高等安全問題，創新并應用了新型鋼絲繩落地保護裝置，應用了高可靠性多面體自鎖減速箱，研究應用了工作閘、安全閘時差控制，設置了變頻、軟啟動雙套控制系統并實現快速切換，切實保障了安全運行，對礦井的安全運輸具有十分重要的意義。我們對保障架空乘人裝置安全運行方面的探索和創新，不僅顯著提高我礦輔助運行管理水平，而且也為兄弟單位、整個行業領域提供了可借鑒的經驗，對于整體提高國內架空乘人裝置安全運行能力、規范行業標準起到了積極的作用。

作者簡介：李華興（1978-），男，山東棗莊滕州市人，工學學士，助理工程師、國家注冊安全工程師