礦井單軌吊運輸安全、節能創效實踐研究與應用

摘要：文章介紹了協莊煤礦單軌吊機車使用現狀，針對現場運行中存在各類安全保護問題進行探索實踐，解決機車運行中存在問題，確保其安全、可靠、穩定運行。

關鍵詞：單軌吊；運輸安全；節能

1 概述

目前，協莊煤礦共有9部單軌吊機車，單軌吊運輸系統由吊掛在巷道頂部的軌道線路和單軌吊機車及起吊梁組成。單軌吊機車由柴油動力發動機與主泵，兩個駕駛室以及多組驅動單元（根據需求決定）組成。每一組驅動單元中安裝有大功率液壓缸，液壓缸將驅動輪壓緊在軌道上，再通過液壓馬達帶動驅動輪旋轉，靠驅動輪與軌道之間產生的摩擦力提供牽引力牽引機車運行。起吊梁通過連桿與機車相連，在專門設置的換裝站將物料、設備等吊掛在起吊梁上，通過機車牽引，運送到各個采掘工作面及其他工作地點。

用于采區輔助運輸，由采區軌道上下山、各工作面順槽、各掘進巷道等組成的單軌吊運輸網絡，替代原絞車地軌運輸系統，為整個采區服務，為回采工作面安裝、撤除和物料、人員運輸服務；為各掘進工作面運送物料、設備和人員等；為采區內其他施工地點運送物料、設備。

2 問題提出

為了最大化發揮單軌吊機車運輸效能，防止單軌吊機車出現跑車事故，確保單軌吊機車安全運行，對單軌吊機車液壓制動系統進行研究，安裝瓦斯斷電儀、離心式保護、自動滅火器及單軌吊視頻裝置，尤其在復雜巷道條件下，巷道高低起伏，坡度較大的回風巷內，巷道內無照明，另加單軌吊機車車身較長，單軌吊司機在駕駛室內運行單軌吊時無法觀察前方，對巷道動態變換無法及時的跟蹤查看，無法確認單軌吊運行前方是否有行人以及有行人的情況下是否已經躲避至躲避硐室內，只能靠管理制度進行約束，無法達到本質安全；為了保證單軌吊運輸線路暢通無阻，保證運輸過程人員安全，對單軌吊機車安裝視頻監控系統，通過安裝單軌吊視頻監控系統，給單軌吊司機擴展了“視力范圍”。

3 研究實施

3.1單軌吊機車液壓制動系統

3.1.1當柴油機車啟動之后，液壓油沿著管路經濾油器通過單向閥之后，液壓油將沿著液壓管路進入二位三通閥，該三通閥組為并聯連接使用，當任意一個二位三通閥出現故障問題以后，另外一個二位三通閥可以繼續使用。溢流閥具有雙向保護作用，一方面保證液壓油能夠穩定的供給二位三通閥，另一方面能夠保證在二位三通閥出現故障問題時，確保液壓油順利回歸到油箱，不對液壓泵以及液壓管路造成損害。

3.1.2當柴油機車啟動并帶動制動液壓泵運行時，如果三位氣控閥還未打開，也即處于復位狀態時，液壓油將無法進入制動液壓缸，此時機車處于抱閘止動安全狀態；當三位氣控閥控制二位三通閥打開以后，液壓油順利進入制動液壓缸，實現單軌吊機車松閘運行。

3.1.3當單軌吊柴油機車熄火停止運行時，三位氣控閥復位，二位三通閥在彈簧彈性勢能的作用下，產生復位動作。此時單軌吊制動液壓缸內的液壓油在彈簧作用下處于回油狀態，液壓油通過二位三通閥經球形開關回到油箱，該球形開關始終處于常開狀態，確保液壓油沿著液壓油回油管路回到油箱內，這樣就可以保證單軌吊機車熄火停車瞬間，順利實現抱閘停車。

3.1.4運行速度：單軌吊運行過程當中，單軌吊運行速度快慢，一方面受主機變量泵的變化而影響液壓流量，單位時間內流量越大，單軌吊運行的速度越快。另一方面如果變量泵一定的情況下，單軌吊七個驅動全部啟動，此時單軌吊運行速度是最慢的，但輸出力矩是最大的，當單軌吊只啟動三個驅動，單軌吊運行速度較大，輸出力矩較小，此時單軌吊適合輕載或者空載情況下運行。

3.2瓦斯斷電儀安裝

系統組成：瓦斯檢測報警裝置、電源接線盒、電源開關組成整套系統。

當瓦斯檢測裝置檢測到單軌吊機車周圍瓦斯濃度超限以后，將模擬量信號轉化為數字量信號傳給CPU，尤其發出指令控制單軌吊熄火。

3.3離心式超速保護

該保護為機械式保護，當運行區段巷道坡度較大（超過25度），單軌吊所運輸的負載較大時，容易出現超速，一旦機車出現超速現象，離心式保護機構動作，熄滅發動機。

3.4自動滅火裝置

該裝置安裝于單軌吊機車驅動部，當單軌吊發生火災時，自動熄滅發動機，進行噴灑式滅火。

3.5單軌吊視頻裝置安裝

3.5.1監控系統是由攝像、傳輸、控制、顯示、記錄登記5大部分組成。攝像機通過同軸視頻電纜將視頻圖像傳輸到控制主機，控制主機再將視頻信號分配到各監視器及錄像設備，同時可將需要傳輸的語音信號同步錄入到錄像機內。通過控制主機，操作人員可發出指令，對云臺的上、下、左、右的動作進行控制及對鏡頭進行調焦變倍的操作，并可通過控制主機實現在多路攝像機及云臺之間的切換。利用特殊的錄像處理模式，可對圖像進行錄入、回放、處理等操作，使錄像效果達到最佳。

鏡頭：通過改變鏡頭來調整攝像范圍以獲得合適圖像，鏡頭能夠與系列攝像機配合。分為：定焦鏡頭和變焦鏡頭。定焦鏡頭有廣角、標準和長焦距型，還可選擇適合照明條件不變場所使用的手動光圈鏡頭或更適合光照經常變化場所使用的自動光圈鏡頭；變焦鏡頭的調整可以滿足對被攝物體的視場要求。

3.5.2在單軌吊起吊梁前端加裝視頻探頭，視頻探頭可以檢測單軌吊線路狀況以及運行線路內是否有行走人員。

3.5..3在單軌吊駕駛室內安裝實時畫面屏幕，能夠及時將單軌吊起吊梁前端情況進行實時播放。

3.5.4駕駛室內單軌吊司機可以通過觀察實時畫面屏幕，可以隨時了解掌握單軌吊運行線路巷道條件、運輸線路質量以及人員行走情況。

4 取得效益

4.1 安全效益

4.1.1在單軌吊制動、停止過程中，液壓油供應及回油全部由兩個二位三通通閥完成，具有雙保險作用。另外，單軌吊具有超溫保護、欠壓保護、超轉速保護、機油壓力保護、機油溫度保護、尾氣溫度保護、主機溫度保護等，當任何一項保護裝置動作，機車就無法啟動運行。而且，只有在7組液壓驅動馬達、壓力調節閥及兩個三位氣控閥同時出現故障的時候，才出現跑車事故發生，這樣同時發生的概率極低，有利于單軌吊司機安全駕駛操作；液壓回路存有兩個并聯三位氣控閥，提高液壓回路的安全性，防止跑車事故發生。

4.1.2安裝瓦斯斷電儀、離心式保護、自動滅火裝置，能夠保證緊急情況下，能夠可靠停車，保證人員、設備安全，避免事故擴大化。

4.1.3 通過安裝視頻監控系統，可以保證單軌吊運輸線路安全運行，提高單軌吊運行的安全性和可靠性；每班可以減少1人巡查單軌吊線路質量，提高單軌吊運行速度，降低工人勞動強度。

4.2經濟效益

4.2.1新型瓦斯斷電保護裝置協莊礦自行研發應用，利用現成設備設施進行改造，整體構造簡單、便于組裝，費用投入底，每套可節省資金5萬余元，

4.2.2新型單軌吊自動滅火裝置結構簡單，安裝方便，動作靈敏，新型自動滅火器每套比原裝自動滅火器價格可節省3.9萬，大大減少了資金投入，具有推廣價值。

4.2.3節省人工費：每天節約3人，3x365天x0.25x0.6=164.25萬元。

因此，一部單軌吊共節約費用為173.15萬元。

作者簡介：

薛德強，男，山東新泰人，1973年出生，研究生學歷，高級工程師，從事井下機電運輸管理工作。