新型無極繩絞車防護裝置應用研究

王晨達

（山西潞安礦業集團慈林山煤業有限公司慈林山煤礦，山西 長治 046000）

無極繩絞車存在因鋼絲繩斷開、掉鉤、脫銷斷銷等情況引起的跑車事故[1-2]。基于此，通過對無極繩絞車跑車原因以及防跑車機理進行分析，設計一套無極繩絞車的防跑車保護裝置并改良梭車。

1 跑車原因分析

無極繩絞車在運輸過程中普遍采用自落式擋車裝置來防止跑車時造成嚴重后果，其原理是當無極繩絞車出現跑車時，擋車裝置根據鋼絲繩的張緊力瞬間變化自動下落，擋住失控礦車，達到制動效果[3-4]。自落式擋車裝置的優點是結構簡單，安裝以及維護較為容易，同時也存在可靠性不高、安全性能較差的缺點。當無極繩絞車運輸過程中，礦車行至巷道邊坡位置時，鋼絲繩張緊力會出現瞬間變化，自落式擋車裝置會出現誤判而造成下落，此外無極繩絞車的制動性能以及梭車的制動性能都存在一定的不足，有待提高。

2 防跑車保護裝置優化方向

井下無極繩絞車防跑車保護裝置需要具備反應靈敏且精確的車速測量能力，能夠直觀且詳細的顯示絞車在工作狀態下運行速度的變化，可以預先設定車速上限，當車速超過限定時自動觸發保護裝置進行緊急停車。改良一款具備自主制動的安全梭車，在運輸過程中，無極繩絞車牽引車輛出現鋼絲繩斷開、掉鉤、脫銷斷銷等情況而引發車速失控時，梭車需要具備相當的自主制動功能，確保在出現跑車現象時能夠保證梭車具備安全停車的能力。為進一步加強安全梭車自主制動系統的可靠性和安全性，設計對其采用液壓制動以及電控制動兩種緊急制動模式[5-6]。

3 防跑車保護裝置設計方案

3.1 梭車制動設計

慈林山煤礦安全梭車設計采用蝶形彈簧鉗盤式制動方式實現自主制動。安全梭車單輛安裝4 套制動裝置，單套制動裝置設計靜載制動力不小于20 kN，蝶形彈簧不少于20 片。根據實際尺寸以及彈簧壓實體積確定彈簧數，鉗盤制動開閘距離根據外形尺寸確定，要求鉗盤制動裝置具備足夠的制動力，制動閘瓦選用材料選擇摩擦系數大、摩擦無火花、高耐磨度的無石棉制作，確保制動裝置安全制動。安全梭車制動裝置結構如圖1。

3.2 液壓制動系統

防跑車保護裝置液壓系統部分由人工加壓設備、速度監測控制設備、鉗盤制動設備組成，三個部分相互組合實現無極繩絞車的超速保護。人工加壓設備由液壓油濾芯、液壓油管路、雙級柱塞手動液壓泵以及保安過濾器組成。通過人工操作加壓對液壓系統進行啟動，人工控制設備包括人工換向閥、溢流閥、調速閥、壓力表、順序閥、單向閥、截止閥，由工作人員操作手動換向閥，液壓油從主回路將單向閥打開，隨后鉗盤制動設備啟動，實現液壓制動保護。液壓制動系統結構如圖2。

圖2 液壓制動系統結構

3.3 電子控制系統

電子控制系統部分包括防爆型鋰電池、控制主機、顯示屏、測速器。安全梭車在行駛過程中，由安裝在車輪上的測速器實時監測其行駛速度并將相關數據上傳至系統主機。系統主機由防爆型鋰電池供電維持數據分析工作，同時將分析完成的相關數據直觀地顯示在顯示屏上，當梭車速度超限時，主機下達指令控制液壓制動系統完成停車保護。

防跑車保護裝置采用PLC 控制器作為控制主機的控制核心，配備彩色顯示屏，能夠實時顯示無極繩絞車的運行速度等相關信息；采用霍爾感應速度傳感器，反應靈敏，將其安裝到無極繩絞車鋼絲繩出口位置，能夠快速精確采集絞車運行速度數據，并將其傳送至控制主機；配備了鋼絲繩防過卷開關，在無極繩絞車兩端分別安裝，達到防止鋼絲繩過卷的效果；應用煤礦防爆型燈光語音警報器，沿絞車運行路線間隔100 m 布設燈光語音警報器，在無極繩絞車啟動時發出廣播，提醒巷道內行人注意避讓，具備語音通話以及緊急關閉絞車的功能；工作人員配備防爆手持電臺，絞車操作員以及跟車員必須每人配備1 部，其他視情況可增加配備，能夠使人員實現實時溝通；當無極繩絞車運行路線過長，達到1200 m 以上時，需沿線間隔500 m 安裝1 臺無線電頻信號放大器，增強無極繩絞車沿線信號傳輸，保證系統可靠性。

4 現場應用效果分析

4.1 運行數據

無極繩絞車防跑車保護裝置設計完成后，在慈林山煤礦井下15 煤北翼軌道巷進行安裝試運行，在絞車空載及滿載狀態下分別進行多次測試，采集該保護裝置的各項性能數據。試驗數據見表1。

4.2 存在不足及改進

通過對保護裝置在井下試運行狀況及試驗數據分析，發現該保護裝置主要存在以下不足，并分別提出改進方案。

（1）工人在操作安全梭車手動液壓泵時，較為吃力，難以加壓。分析為手動液壓泵操作桿過短，不利于導力，將操作桿加長，以增加力臂長度。

（2）安全梭車與無極繩絞車無法進行主機通訊，在安全梭車緊急制動時，無極繩絞車不能做到同步停車。可通過在安全梭車液壓控制系統上安裝廠家定制手持機，當安全梭車出現緊急制動，自動向絞車傳達停車指令，從而實現同步停車。

（3）在安全梭車行駛過程中，過巷道轉彎或狹窄處時，兩側護板較寬，有碰觸危險。通過氣割手段對安全梭車兩側護板進行調整，避免出現碰撞危險。

表1 保護裝置性能試驗數據

5 結論

無極繩絞車防護裝置的設計與應用解決無極繩絞車在運輸過程中導致跑車事故的掉鉤、脫銷、斷銷等問題，保證無極繩絞車在發生跑車后，梭車及絞車兩部分都能夠有效地進行安全停車，有效降低礦車掉道的頻率。安全梭車在出現緊急制動時，可以通過手持機對絞車進行控制。同時，無極繩絞車防護裝置極大地提高了絞車運輸系統的穩定性，降低了工人的勞動強度，減少了人工投入。