大傾角長距離架空乘人裝置打滑飛車預(yù)防措施分析

劉 洋

（中煤科工集團(tuán)武漢設(shè)計(jì)研究院有限公司，新疆烏魯木齊 830000）

0 前言

隨著是近年來由于斜井人車引發(fā)的事故時(shí)有發(fā)生，斜井人員提升方式得到高度重視，2014年2月28日煤安監(jiān)司《關(guān)于加強(qiáng)煤礦斜井運(yùn)人系統(tǒng)安全管理工作的指導(dǎo)意見》（征求意見稿）中提出在選用新的斜井運(yùn)人系統(tǒng)時(shí)，宜優(yōu)先選用架空乘人裝置或異型軌卡軌斜井運(yùn)人系統(tǒng)，對新建和擴(kuò)建礦井不得采用普通軌斜井人車運(yùn)輸，生產(chǎn)礦井應(yīng)在3年內(nèi)淘汰斜井人車。

隨后2015年山西省煤炭工業(yè)廳關(guān)于加快淘汰煤礦斜井（巷）人車的通知，決定于2015年對全省煤礦斜井（巷）人車進(jìn)行限期淘汰。

國家安全生產(chǎn)監(jiān)督管理總局頒布的《煤礦安全規(guī)程》[2016]第384條對新建和擴(kuò)建礦井嚴(yán)禁采用普通軌斜井人車運(yùn)輸。

為落實(shí)國家政策，各地方企業(yè)紛紛抓緊落實(shí)斜井人車的工作，掀起礦井架空乘人裝置改造的浪潮。

但對于大傾角長距離的架空乘人裝置，由于單邊負(fù)載大，更容易出現(xiàn)打滑、飛車等事故，如何解決打滑，防止飛車成為架空乘人裝置的主要面臨的問題。

1 大傾角長距離的架空乘人裝置打滑，飛車原因分析

根據(jù)選型計(jì)算可知：當(dāng)下放側(cè)無人而上升側(cè)滿員時(shí)，驅(qū)動(dòng)輪張力差最大，電機(jī)功率最大，且最容易出現(xiàn)打滑現(xiàn)象。

根據(jù)鋼絲繩最小點(diǎn)張力的計(jì)算Smin=C q0g

驅(qū)動(dòng)輪入繩口最大張力：

式中：Smin——最小張力；

q0——鋼絲繩每米長度質(zhì)量；

Q1——人員重量（包括負(fù)重）；

嬰兒在被動(dòng)訓(xùn)練后機(jī)體往往處于疲憊狀態(tài)，有助于睡眠。良好的睡眠對生長激素分泌促進(jìn)嬰幼兒生長發(fā)育有重要意義。有研究證明，睡眠不好的兒童易出現(xiàn)生長發(fā)育遲緩、免疫力、記憶力、組織及創(chuàng)造能力和運(yùn)動(dòng)能力等多系統(tǒng)功能受損，并出現(xiàn)情緒及行為問題[5]。故被動(dòng)訓(xùn)練可以從多方面促進(jìn)窒息患兒體格的發(fā)育。

Q2——吊椅重量；

λ1——線性摩擦驅(qū)動(dòng)帶式輸送機(jī)提升高度；

ω——線路阻力系數(shù)；

L——運(yùn)行長度；

驅(qū)動(dòng)輪出繩口最小張力：

防滑計(jì)算：S1/S2＜eμa。

由公式可知：為滿足不打滑條件：

方法一：增大吊椅間距，減少單邊最大載荷S1數(shù)值。

方法三：保證摩擦系數(shù)。

根據(jù)《煤炭工業(yè)礦井設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB50215-2015）規(guī)定[1]，斜井最大班工人下井時(shí)間不應(yīng)超過45 min，為滿足下井時(shí)間。對于大傾角長距離的架空乘人裝置，必須減小吊椅間距，因此更容易出現(xiàn)打滑及飛車現(xiàn)象。

2 大傾角長距離的架空乘人裝置防打滑，防飛車措施

2.1 設(shè)計(jì)分析

從設(shè)計(jì)來講，首先要根據(jù)運(yùn)輸距離，最大班下井人員數(shù)量及運(yùn)行速度，在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)計(jì)算最合理的乘人間距，在此基礎(chǔ)上確定滿足防滑要求的驅(qū)動(dòng)輪圍包角。目前架空乘人裝置設(shè)計(jì)通常采用單輪驅(qū)動(dòng)，最大單輪驅(qū)動(dòng)的圍包角約200h，當(dāng)傾角達(dá)到25h，運(yùn)行距離超過1.2 km時(shí)，單輪驅(qū)動(dòng)已經(jīng)無法滿足防滑要求。就目前架空乘人裝置國內(nèi)發(fā)展的現(xiàn)狀來講，增加圍包角最有效的就是采用雙輪驅(qū)動(dòng)裝置，圍包角接近360h，基本可以有效解決上訴問題。

2.2 使用管理分析

從管理上來講，在設(shè)計(jì)院已經(jīng)將各參數(shù)設(shè)計(jì)完成，使用單位如何確保在使用中與設(shè)計(jì)確定的吊椅間距保持一致，成為問題的關(guān)鍵。固定抱索器吊椅間距已經(jīng)完全確定，可摘掛抱索器和活動(dòng)抱索器則需要運(yùn)行時(shí)控制。目前國內(nèi)廠家普遍采用架空乘人裝置吊椅間距強(qiáng)制措施。其原理為在機(jī)頭和機(jī)尾上車點(diǎn)前設(shè)置圍欄，當(dāng)架空乘人裝置運(yùn)轉(zhuǎn)后，推動(dòng)器會(huì)根據(jù)電控箱PLC設(shè)定的時(shí)間啟動(dòng)和停止，例如設(shè)計(jì)速度為1.0 m/s，吊椅間距為10 m，則設(shè)置PLC的控制時(shí)間10 s，推動(dòng)器將在啟動(dòng)推起擋桿后延時(shí)2 s自動(dòng)停止將擋桿放下，10 s后再啟動(dòng)，如此循環(huán)來控制吊椅間距。

再者就是加強(qiáng)企業(yè)自身管理，提高工人素質(zhì)，準(zhǔn)守使用規(guī)程，以保證行人間距。加強(qiáng)日常維護(hù)，保證有效的鋼絲繩張緊力，定期對鋼絲繩用水泥灰去油，保證有效摩擦力等措施。

2.3 事故防范措施分析

從事故防范上來講，當(dāng)乘坐人員出現(xiàn)攜帶物品過重，或者系統(tǒng)失靈，同樣會(huì)出現(xiàn)過載現(xiàn)象，一旦出現(xiàn)過載現(xiàn)象勢必出現(xiàn)打滑事故。

目前打滑保護(hù)措施主要分為三種，第一種是架空乘人裝置專用簡易的打滑保護(hù)，利用兩個(gè)速度傳感器分別安驅(qū)動(dòng)輪進(jìn)繩和出繩兩端，計(jì)算繩運(yùn)行速度來確定鋼絲繩是否存在運(yùn)行過快的打滑現(xiàn)象。這種簡易打滑保護(hù)嚴(yán)格來講只是一種打滑檢測裝置，因?yàn)橹荒軝z測到鋼絲繩是否在驅(qū)動(dòng)輪上打滑，檢測到有打滑現(xiàn)象后只能停車，與皮帶機(jī)打滑原理相同，并不能制止鋼絲繩在驅(qū)動(dòng)輪挪動(dòng)。

該方式對平巷效果顯著，但對大傾角長距離的架空乘人裝置來講無法解決出現(xiàn)打滑事故和飛車時(shí)對乘坐人員的保護(hù)。

第二種就是制繩式打滑保護(hù)，制繩式打滑保護(hù)技術(shù)特性是發(fā)生鋼絲繩在驅(qū)動(dòng)輪打滑時(shí)，利用機(jī)械裝置抓住鋼絲繩，制止鋼絲繩挪動(dòng)，起到保護(hù)乘坐人員的作用；制繩式打滑保護(hù)充電時(shí)為常開狀態(tài)，檢測到打滑信號后立即抓住鋼絲繩；斷電后自動(dòng)松開鋼絲繩回復(fù)原位。該方式也可作為，當(dāng)高速制動(dòng)器和安全制動(dòng)器失效情況的三級制動(dòng)。

湖南湘潭恒欣生產(chǎn)的鋼絲繩制動(dòng)器，根據(jù)結(jié)構(gòu)和工作原理不同分為斜楔式和直壓式兩種，動(dòng)力源可采用液壓式[2]。

（1）斜楔式

斜楔式適用于活動(dòng)抱索器和可摘掛抱索器的煤礦架空乘人裝置，在驅(qū)動(dòng)輪和上下車點(diǎn)之間的驅(qū)動(dòng)輪入繩側(cè)和出繩側(cè)各安裝一臺。斜楔式鋼絲繩制動(dòng)裝置由GSZDX-150型斜楔式鋼絲繩制動(dòng)器、信號控制箱、直流穩(wěn)壓電源、速度傳感器、速度檢測托輪、速度安裝支架組成。

圖1 斜楔式鋼絲繩制動(dòng)器

當(dāng)鋼絲繩正常運(yùn)行時(shí)，活動(dòng)斜楔不動(dòng)作；當(dāng)速度傳感器檢測到鋼絲繩嚴(yán)重超速（一般設(shè)定超過正常速度30%）信號控制箱輸出信號，控制推動(dòng)器動(dòng)作，推動(dòng)器通過推板組推動(dòng)活動(dòng)斜楔夾住鋼絲繩；當(dāng)活動(dòng)斜楔上的摩擦塊接觸鋼絲繩時(shí)，鋼絲繩會(huì)帶著活動(dòng)斜楔沿著牽引方向移動(dòng)，使其夾緊力越來越大，直至完全被制動(dòng)，最大制動(dòng)力可達(dá)150 kN。

（2）直壓式鋼絲繩制動(dòng)裝置

直壓式適用于所有抱索器，其制動(dòng)裝置由直壓式鋼絲繩抓捕器、信號控制箱、直流穩(wěn)壓電源、速度傳感器、跑偏傳感器、速度檢測托輪、速度安裝支架、跑偏傳感器安裝支架、液壓站或氣源等組成。同理當(dāng)速度傳感器檢測到鋼絲繩嚴(yán)重超速（一般設(shè)定超過正常速度30%）信號控制箱輸出信號，控制電磁閥動(dòng)作，從而實(shí)現(xiàn)對液壓缸的動(dòng)作控制，通過上下制動(dòng)條夾住鋼絲繩，最大制動(dòng)力可達(dá)50 kN。

圖2 直壓式鋼絲繩制動(dòng)器

制繩式打滑保護(hù)同樣也存在一定缺陷，他雖然能有效制動(dòng)鋼絲繩，但未必能有效立即將吊椅制動(dòng)，因?yàn)殡S著鋼絲繩使用時(shí)間過久，繩直徑逐漸變小以及抱索器自鎖力不夠，都會(huì)使得鋼絲繩與抱索器之間同樣會(huì)出現(xiàn)滑動(dòng)。

第三種就是在吊椅上制動(dòng)[2]，利用逆止的原理，在托繩輪架上向上伸出一個(gè)支架，支架上裝有可轉(zhuǎn)動(dòng)擋板，彈簧作用下呈立起狀態(tài)，擋板和彈簧之間設(shè)有脫口裝置，脫口裝置固定一根拉線，通過當(dāng)架空乘人裝置產(chǎn)生飛車、打滑時(shí)，通過人為控制拉線對吊椅進(jìn)行強(qiáng)制阻擋，每兩跨橫梁之內(nèi)能擋住且停留一人或最多兩人，以避免乘坐礦工在飛車或打滑時(shí)不至于疊加相撞而產(chǎn)生群死群傷。該裝置設(shè)計(jì)簡單，操作方便，是當(dāng)前三級制動(dòng)裝置（高速制動(dòng)、安全制動(dòng)、鋼絲繩制動(dòng)）均失去制動(dòng)力時(shí)，能最后有效保護(hù)乘坐礦工的人身安全的措施，堪稱是礦工乘坐“猴車”的最后一道生命保護(hù)線。

3 結(jié)束語

近年來也發(fā)表了一些架空乘人裝置防飛車的相關(guān)論文，本文根據(jù)以往的論文及筆者在設(shè)計(jì)中遇到的問題相結(jié)合，分別從事前、事中和事后進(jìn)行了充分的分析，基本上徹底有效的解決了打滑飛車事故，由于《煤礦安全規(guī)程》只是簡單要求設(shè)有打滑保護(hù)（通常是指簡易打滑保護(hù)），但在《煤礦用架空乘人裝置安全檢驗(yàn)規(guī)范》[AQ1038-2007]對此還規(guī)定要設(shè)有捕繩器裝置，但生產(chǎn)企業(yè)已針對各種可能性均想到相應(yīng)的防范措施。因此再設(shè)計(jì)時(shí)設(shè)計(jì)院和設(shè)備廠家需結(jié)合礦井實(shí)際巷道特點(diǎn)、抱索器形式以及企業(yè)自身管理水平選配防止打滑、飛車措施的保護(hù)裝置，以保證更安全可靠的運(yùn)行。

［1］GB50215-2015.煤炭工業(yè)礦井設(shè)計(jì)規(guī)范［S］.

［2］肖公平.煤礦井下架空乘人裝置［M］.徐州：中國礦業(yè)大學(xué)出版社，2003.

［3］ MT/T1117-2011.煤礦用架空乘人裝置［S］.

［4］國家安全生產(chǎn)監(jiān)督管理總局.煤礦安全規(guī)程［M］.北京：中國法制出版社，2016.

［5］AQ1038-2007.煤礦用架空乘人裝置安全檢驗(yàn)規(guī)范［S］.