猴車變坡點鋼絲繩防落輪裝置研究與應用

周鵬飛

摘 要：近年來，隨著我國科學技術的不斷進步，煤礦行業(yè)機械化程度大幅提高，人們對井下安全管理水平越來越重視。隨著礦井開采深度的不斷延伸，煤礦工人上下井的路程逐漸增加，猴車成為了必不可少的井下輔助運人系統(tǒng)。猴車又叫架空乘人裝置，其具有較高的安全性、較強的適用性以及簡單的結構等特點，不僅能夠提高煤礦井下人員的運輸效率，而且能夠提高井下運輸自動化管理水平，進一步降低了職工勞動強度，實現(xiàn)了運人系統(tǒng)的無人值守和自動化運行。

關鍵詞：礦井猴車；變坡點；鋼絲繩防落輪裝置

猴車作為井下快速運人設備，被廣泛應用在煤礦井下運輸作業(yè)中，其顯著優(yōu)勢在于高效實用、運行方便以及維護簡單。隨著礦井機械化程度的不斷提高，智能控制系統(tǒng)被應用于猴車中，使猴車實現(xiàn)了自動化運行。但在實際使用中，經(jīng)常出現(xiàn)鋼絲繩落輪、變速箱機械故障、猴車失控快速下滑等故障，對職工人身安全造成嚴重威脅，需要煤礦企業(yè)管理人員加以重視，采取有效措施預防安全事故的發(fā)生。

1 架空乘人裝置運行概況

架空乘人裝置作為現(xiàn)代化礦井的運人系統(tǒng)，主要用于礦井斜巷和平巷運送礦工，在井下輔助運輸工作中發(fā)揮著至關重要的作用。該裝置是在驅動輪、托繩輪、壓繩輪、迂回輪上安裝鋼絲繩，并張緊拉緊裝置，然后利用架空的無極循環(huán)的鋼絲繩作為牽引承載帶動驅動輪和鋼絲繩運行，乘人吊椅與鋼絲繩通過抱索器連接，在循環(huán)作業(yè)中實現(xiàn)井上下職工運送。該系統(tǒng)安裝了越位保護、速度保護、斷繩保護以及吊椅過擺保護等裝置，當?shù)V工乘坐吊椅上井或下井時，越位保護裝置能夠防止職工進入機頭或機尾，速度保護能夠避免猴車失控下滑，斷繩保護能夠提前對鋼絲繩壽命進行極限報警，吊椅過擺保護能夠防止礦工掉落摔傷。與此同時，在架空乘人裝置的中心線裝有緊急停車拉線開關，每間隔50米1個，并由鋼絲繩連接起來，在緊急情況下能夠啟動緊急停車保護。使用架空乘人裝置的主要目的是減少礦工勞動強度，縮短職工上下井時間，因此需要不斷優(yōu)化控制系統(tǒng)，實時監(jiān)控運行過程，完善各類保護裝置，提高裝置安全性能，實現(xiàn)架空乘人裝置安全高效運行。

2 架空乘人裝置運行中存在的安全隱患

隨著猴車在煤礦中的廣泛應用，在猴車運行中出現(xiàn)的工傷事故也逐漸增多。通過對眾多煤礦的猴車運人事故進行分析可知，在井下運人系統(tǒng)中，一旦猴車出現(xiàn)機械故障，會導致架空乘人裝置運行失控，猴車飛速下滑過程中甩落乘坐人員，造成嚴重的人身傷亡事故。目前鋼絲繩落輪已成為影響猴車安全運行的最大安全隱患，嚴重影響著井下設備的安全運行，威脅著職工的生命安全。然而鋼絲繩變坡點落輪事故在猴車落輪事故中所造成的損害最大。

由于受煤礦井下煤層的走向、巷道掘進等各種客觀條件的限制，很少能夠在一個平穩(wěn)的坡度上安裝猴車，大部分是高低起伏，變坡點較多，頂板高低不等的情況會出現(xiàn)在猴車安裝過程中。為了保障猴車能夠順利安裝使用，作業(yè)人員會將托輪和壓輪安裝在各種變坡點來對鋼絲繩的走向進行調(diào)節(jié)，以確保其能夠適應巷道的變化。這種變坡點的壓輪和托輪處于運行鋼絲繩的拐點處，所承受的壓力遠大于鋼絲繩對其他托輪造成的壓力，因此如果變坡點鋼絲繩出現(xiàn)脫輪，會產(chǎn)生巨大的彈力，直接作用于座椅和乘車人員，造成職工人身傷亡。因此，在安裝和運行猴車過程中，需要采取有效措施避免變坡點的鋼絲繩出現(xiàn)落輪問題。

3 井下猴車鋼絲繩落輪保護措施及不足

目前，大部分煤礦使用的架空乘人裝置都會配備低速打滑、超速停車、張緊限位、沿線急停等安全保護裝置，很大程度上提高了猴車的安全性能。但是現(xiàn)有的鋼絲繩落輪保護裝置僅有霍爾感應式傳感器和擺桿式防堵塞傳感器兩種，霍爾感應式傳感器防護的原理是在猴車鋼絲繩內(nèi)側安裝霍爾感應式傳感器，猴車鋼絲繩在正常運行狀態(tài)下傳感器常閉觸電為閉合狀態(tài)，鋼絲繩一旦出現(xiàn)落輪，會使傳感器常閉觸電變?yōu)閿嚅_狀態(tài)，停止猴車的運行狀態(tài)；擺桿式防堵塞傳感器防護的原理是用一個伸長的彈簧擺桿控制一個萬向觸電，當鋼絲繩出現(xiàn)落輪，會使鋼絲繩觸碰到擺桿，觸點動作時猴車運行狀態(tài)停止。在猴車鋼絲繩落輪時，上述兩種方法都可以緊急停止猴車運行，但無法從根本上杜絕鋼絲繩落輪現(xiàn)象，而且擺桿式傳感器具有較低的靈敏性，假如落輪鋼絲繩只是掃過傳感器擺桿的話，猴車就無法停止。在使用霍爾式傳感器過程中，由于傳感器在變坡點的壓繩輪或托繩輪上安裝，具有較短的感應距離，但是一旦巷道地壓振動或座椅出現(xiàn)晃動，鋼絲繩出現(xiàn)短距離的振動偏離，就會觸發(fā)感應器，導致猴車急停，影響猴車的正常運行，具有較差的落繩保護效果。

4 改進變坡點鋼絲繩落輪保護裝置的措施

1）變坡點壓繩輪處防落輪改造。由于壓繩輪是巷道凹拐點，猴車鋼絲繩通過拐點向上運行，因此如果在此處猴車鋼絲繩出現(xiàn)落輪，彈力會作用于巷道頂板，對巷道頂板的巖石造成嚴重摩擦，如果落輪停車保護不動作的話就會使鋼絲繩磨斷，造成嚴重的猴車失控下滑事故。為了有效降低鋼絲繩落輪故障，煤礦生產(chǎn)單位可以根據(jù)實際情況對猴車進行改造，適當增加壓繩輪的長度，在原有猴車壓繩輪基礎上增加一個輪襯長度，將兩個輪襯安裝在一個托輪上，調(diào)整鋼絲繩中心線至里側的輪襯，正常工作時一般使用里側的輪襯。在受到震動情況下，鋼絲繩一旦出現(xiàn)偏離落輪，能夠落在外側的輪襯上，確保壓繩輪仍可正常工作，而且受到鋼絲繩彈力的作用，落在外側輪襯后能夠逐漸向內(nèi)側運動，避免了鋼絲繩繼續(xù)落向外側。當機電檢修人員發(fā)現(xiàn)鋼絲繩在外側輪襯運動后，能夠及時對猴車系統(tǒng)進行檢修維護，并恢復至里側托繩輪襯上，確保猴車鋼絲繩的安全運行。

2）鋼絲繩落輪停車保護改造。防堵塞傳感器式鋼絲繩落輪保護一般是在鋼絲繩掉落方向側進行安裝，在變坡點鋼絲繩落輪時，鋼絲繩快速彈出，防堵塞傳感器彈簧擺桿彎曲后又迅速彈起，由于彈簧擺桿的彈性原因，導致猴車短時間停止后又恢復擺桿并重新啟動，無法起到停車保護的作用。通過長期實踐應用，可以對擺桿的觸動方式進行改造，在托繩輪處鋼絲繩上方安裝擺桿式傳感器，將一個帶擺桿的滾輪安裝在傳感器彈簧擺桿上方，滾輪始終滾動在運行的鋼絲繩上，如果鋼絲繩出現(xiàn)偏離落輪，滾輪下落至限位座上，隨后觸動彈簧擺桿動作，猴車停止運行。

3）變坡點托繩處防落輪改造。在猴車運行過程中，鋼絲繩通過托繩輪處向下轉向運行，鋼絲繩如果落輪向下彈出，乘坐人員會受到巨大彈力的作用而出現(xiàn)傷亡情況，因此需要將一個機械防脫繩裝置增加在變坡點拖繩輪的外側。防脫繩裝置為正六角形，中間帶軸承，能夠實現(xiàn)轉動，每個角之間的空隙可以自由進出一個卡爪，而且能夠按照卡爪的寬度對正六角形的半徑進行合理設計。另外將配重塊增加至其中兩個角上，使六角形偏重，在每次卡爪撞擊轉動后確保兩個重角保持垂直位置，為卡爪的進出提供有利條件。在安裝時，防脫繩裝置和托繩輪緊密配合，由于震蕩導致鋼絲繩出現(xiàn)偏離時，防脫繩裝置能夠限制鋼絲繩脫離輪襯。為了防止落輪鋼絲繩對變坡點的托輪造成影響，可以將一套鋼絲繩落輪停車保護開關安裝在變坡點鋼絲繩運行方向的前方，確保變坡點防脫繩裝置的安全運行。

5 結束語

綜上所述，在煤礦井下生產(chǎn)中，受地壓振動和人員不規(guī)則乘車影響，經(jīng)常出現(xiàn)變坡點鋼絲繩掉輪情況，給職工的上下井造成不安全隱患。煤礦企業(yè)要高度重視礦井猴車保護裝置的優(yōu)化，不斷提高猴車控制水平，增強猴車安全可靠性，減少事故發(fā)生率，促進煤礦企業(yè)健康可持續(xù)發(fā)展。

參考文獻

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