架空乘人裝置（猴車）在煤礦井下的應用研究

貴永全

（山西汾西礦業(yè)集團柳灣煤礦， 山西 孝義 032303）

引言

隨著國內(nèi)煤礦生產(chǎn)設備的發(fā)展，煤礦架空乘人裝置開始逐漸被應用于井下生產(chǎn)作業(yè)，是結(jié)合生產(chǎn)環(huán)境、巷道特點所設計的一種繩索式人員運輸系統(tǒng)，可供作業(yè)人員于井下、地面之間往返，是一種無極繩運輸系統(tǒng)。與機械式人員輸送方式相比，架空乘人裝置優(yōu)勢突出，譬如人員輸送安全性明顯提高，運行耗費更低，而且后期維修工作量較小，逐漸得到廣泛應用。

1 井下架空乘人裝置的工作原理與結(jié)構(gòu)設計

井下架空乘人裝置實際上是配備有纜車和運行軌道的一種架空索道，其中架空索道是井下纜車裝置不可或缺的部分，主要用于礦山井下斜巷作業(yè)中人員的往返輸送。該系統(tǒng)包括驅(qū)動模塊、電控模塊、線路模塊、尾輪模塊和張緊模塊等構(gòu)成，人員運輸量比較大，人員靜止上下運送方便，操作簡單、安全性比較高，而且動力消耗低，便于檢修維護，是礦山井下與地面人員往返輸送的一種新型高效設備。

就工作原理而言，架空乘人裝置與地面旅游索道較為相似，均為循環(huán)運輸方式。其驅(qū)動裝置主要是由系統(tǒng)電動機驅(qū)動減速機摩擦輪，牽引承載物為無極循環(huán)的架空鋼絲繩，由張緊系統(tǒng)將鋼絲繩張緊并搭配沿途繩輪作為依托支撐，確保不同托輪之間的鋼絲繩部分保持足夠的張力與繞度。抱索器主要用于連接無極循環(huán)鋼絲繩和纜車裝置，不斷循環(huán)運行，實現(xiàn)人員輸送的功能[1]。

1）驅(qū)動模塊。驅(qū)動模塊主要設備為絞車，構(gòu)成設備由圖1所示。

圖1 井下架空乘人裝置驅(qū)動模塊示意

2）托輪模塊。主要分為單托輪、托亞輪和雙托輪，其中后兩者主要用于變坡處。托輪設備主要結(jié)合巷道實際情況選擇錨桿定位懸掛安裝，或者經(jīng)由橫梁定位懸掛安裝。各個安裝區(qū)段均應參照中心線（腰線亦可）為基準，確保區(qū)段內(nèi)凸輪在同一水平線上安裝校正。

3）乘人設備。常用的乘人設備為吊箱或者吊椅。以吊椅為例，當架空乘人裝置啟動時，搭載人員從乘人點取下吊椅，然后將抱索器搭扣在啟動索道上，系統(tǒng)牽引人和吊椅向前移動，致抵達目的地時雙足落地然后取下吊椅[2-3]。

4）張緊設備。對重錘以及迂回輪的位置可自由調(diào)節(jié)，并且能夠結(jié)合索道載荷實現(xiàn)鋼絲繩拉力的自動調(diào)節(jié)，確保整個系統(tǒng)裝置提供充足的牽引力。

5）電氣保護設備。在系統(tǒng)軟硬件接口技術(shù)的支持下，通過遠程監(jiān)控系統(tǒng)即可就地監(jiān)控或者遠程監(jiān)控，這是對架空乘人裝置保護功能的完善，也是現(xiàn)代煤礦井下作業(yè)設備的科技創(chuàng)新體現(xiàn)。

2 井下架空乘人裝置的應用問題

1）張緊滑道長度短于鋼絲繩伸長量。按照礦業(yè)生產(chǎn)相關(guān)規(guī)定，煤礦井下架空乘人裝置設計時應確保張緊滑道長度超出系統(tǒng)安裝長度的0.5%，其數(shù)值最好維持在0.5%～0.8%范圍內(nèi)。但是大部分裝置實際參數(shù)指標并不符合相關(guān)規(guī)定，難以有效應對人員輸送過程中的技術(shù)要求。這可能導致正常范圍內(nèi)鋼絲繩性能不能趨于穩(wěn)定，進而誘發(fā)牽引打滑問題。

2）牽引繩掉繩。導致牽引繩掉繩的影響因素主要是搭載人員未嚴格遵循相關(guān)規(guī)定乘坐架空乘人裝置，引起吊座失穩(wěn)，進而導致牽引鋼絲繩脫離系統(tǒng)托繩輪，造成“脫軌”現(xiàn)象。筆者曾參與某礦井下-540 m處設置架空乘人裝置的工作，初期對離地高度缺乏充分考量，設計吊座人員過多，引起吊座以及托繩拖地問題，在吊座牽引的影響下牽引鋼絲繩脫離托繩輪，導致架空乘人裝置發(fā)生故障。

3）牽引鋼絲繩時缺乏足夠的插接強度。插接強度不足是引起牽引鋼絲繩使用壽命和運載故障的重要因素，因為隨著架空乘人裝置的運行時間加長，插接強度較弱的接頭部位逐漸被拉開，該部位鋼絲繩物理性能受到影響，使用年限縮短，同時運行過程中也有較大幾率引起危險故障事件[4]。

3 井下架空乘人裝置應用問題的解決措施

1）合理設計張緊滑道長度。鋼絲繩打滑可影響架空乘人裝置整體的穩(wěn)定性，需要合理留取張緊滑道長度。分析實際參數(shù)發(fā)現(xiàn)，架空乘人裝置鋼絲繩處于懸掛運行狀態(tài)下2 h時，裝置整體性能處于最佳狀態(tài)，此時鋼絲繩伸長率維持在0.5%；經(jīng)過50 h的運行周期后，鋼絲繩伸長率增加至0.8%；經(jīng)過4個月的運行后，鋼絲繩伸長率提升至1.5%。結(jié)合實踐分析和數(shù)據(jù)計算，建議設計架空乘人裝置時留取張緊滑道長度為系統(tǒng)安裝長度的1.2%，這一數(shù)值是比較合理的[5]。

2）全面檢修系統(tǒng)，按照規(guī)范執(zhí)行相關(guān)操作。對于出現(xiàn)鋼絲繩脫落托輪的現(xiàn)象，應及時全面檢修架空乘人裝置，檢查設備有無安裝錯誤或者使用違規(guī)之處。特別是人員輸送期間，必須遵循相關(guān)規(guī)范進行操作，正常乘人的狀態(tài)下吊座在井下的最低點必須與地面的垂直距離不超過250～500 mm范圍，通常情況下維持在300 mm即可，鋼絲繩運行方向必須與托輪繩支架輪軸中心線保持垂直狀態(tài)。此外，巷道變坡點、搭載集中點應選擇繩輪組，這樣有助于保證人員搭載安全性。對搭載人員也應參加安全教育培訓，嚴格要求其遵循乘坐和使用規(guī)范，不得出現(xiàn)違規(guī)操作行為。

3）插接強度問題。所用插接鋼絲繩，注意盡量選取相同的規(guī)格和繩徑，或上述參數(shù)保持高度一致。進行插接操作時注意清潔鋼絲繩表面，做好周圍環(huán)境的維護，不要過于潮濕，以干燥為佳，確保鋼絲繩接頭處咬合緊密。所用鋼絲繩長度適中，不要過長或者過短，因為過長的情況下插接后的鋼絲繩難以充分張緊，過短則不符合使用條件。插接時鋼絲繩每一股鋼絲彼此都應嚴密咬合，最后對鋼絲繩咬合間隙徹底砸實，以免產(chǎn)生毛刺和縫隙，外表面采用防銹油漆噴涂處理。除此之外，該裝置通常還存在鋼絲繩自旋、凈安裝寬度數(shù)值過小等情況，需要設計安裝人員予以重視。隨著架空乘人裝置的不斷應用，其安裝規(guī)范和使用要求逐漸嚴格，建議遵循相關(guān)規(guī)章制度加以安裝和應用，以免引起不必要的故障[6]。

4 結(jié)語

架空乘人裝置在煤礦井下的運用越來越廣泛，并且有著其他設備難以比擬的優(yōu)勢，為煤礦生產(chǎn)帶來更多便捷。在相關(guān)科研成果和生產(chǎn)實踐中看到，架空乘人裝置的具體類型也越來越多，但是其基本原理類似，都利用了摩擦力，是某種帶驅(qū)動的傳輸裝置。因此，應掌握其基本原理，把握故障排除要點，避免事故的發(fā)生。

[1]胡燕平，莫虎，余洪偉，等.基于比例減壓閥控制的液壓架空乘人裝置特性研究 [J].湖南科技大學學報（自然科學版），2011，26（3）：22-25.

[2]高自成，徐學林，陳自力，等.礦山架空乘人裝置連接系統(tǒng)的設計研究[J].煤礦機械，2011，32（9）：153-155.

[3]丁守強.煤礦在用架空乘人裝置存在問題及解決方法[J].能源與環(huán)保，2017，39（6）：172-175.

[4]張紅帥.煤礦單向架空乘人裝置的技術(shù)研發(fā)與應用[J].煤礦機械，2015，36（2）：217-218.

[5]姜良亮.新型自動脫掛式抱索裝置在煤礦井下架空乘人裝置的應用研究[J].中國煤炭，2013，39（1）：70-73.

[6]沃磊.架空乘人裝置存在的問題及對策措施[J].中國煤炭，2014（4）：76-78.