架空乘人裝置設計選型及管理措施

趙高亮

（山西陽城山城煤業有限公司， 山西 晉城 048102）

引言

在斜井人員提升運輸中，煤炭企業多選用架空乘人裝置進行工作[1]。因其具有高安全性、高實用性、維護量較小、操作簡便等特點[2]。但由于井下圍巖、礦壓、斷層、埋深等條件各不相同，架空乘人裝置在使用過程中受巷道支護、斷面布局、施工等影響，會產生不同的故障問題，因此如何對架空乘人裝置進行選型并制定針對性的管理措施，對于保證煤礦運人安全具有重要意義[3-4]。

1 架空乘人裝置的選型

山城煤業猴車行人巷斷面形式為矩形，采用錨噴支護，凈寬3.0 m，凈高2.2 m，凈斷面6.6 m2。運送長度380 m，傾角5°，巷道標高差31.4 m。針對于此，企業將選用架空乘人裝置運送職工、技術人員來往井上井下，有效地減少了職工的疲勞程度。路線設置為: 地面→副斜井→自行車行人巷→猴車行人巷→30114 下分層回采工作面。

1.1 主要參數的確定

猴車行人巷兩端標高差31.4 m，根據《山西省煤礦建設標準》運送人員條件適宜時優先選擇架空乘人裝置，猴車行人巷選用架空乘人裝置運人。由于猴車行人巷主要擔負運人進風任務，所以選用固定抱索器，可以雙側運行。運送長度L=380 m（上下人員平臺長度8 m），傾角β=5°，運輸方式為雙側運行。

因此，抱索器結構采用固定抱索器，速度v 設置為1.2 m/s；控制抱索器與乘坐間距離L1為12 m；托輪間距 L2設置為 8 m。鋼絲繩預選 22NAT6×19+NFC1670 ZZ 型天然纖維芯鋼絲繩，直徑22 mm，單位質量q0=1.78 kg/m，公稱抗拉強度σB=1 670 N/mm2，鋼絲繩破斷拉力Fp=251 kN。

1.2 最小張力的確定

牽引鋼絲繩最小張力由公式（1）進行計算[1]。

式中：Fmin為最小張力點張力，N；C 為鋼絲繩的撓度系數，取1 000；q0為鋼絲繩單位質量，取1.78 kg/m。

將數值代入公式得Fmin=17 444 N。

1.3 運行阻力及各點張力計算

針對運行阻力的工況條件，將選取最大載荷狀態下的阻力進行計算。分析表明，當下降側無人乘坐而上升側滿員時，為動力系統所承受的最大載荷狀態，因此針對此工況下進行張力計算：

上升側線路運行阻力根據公式（2）進行計算：

式中：Q1為運載人員及其攜帶物品質量，按95 kg計；Q2為抱索器和吊椅質量，20 kg；ω 為牽引鋼絲繩與托輪間阻力系數，動力時0.02。

下降側線路運行阻力根據公式（3）進行計算：

計算結果為FS=4 531 N，FX＝-863 N。如下頁圖1，現取驅動輪出繩側運載鋼絲繩張力為最小張力點，則各點張力計算結果如下：驅動輪出繩側張力F2＝17 444 N；迂回輪進繩側張力F3＝F2+FS=21 975 N；迂回輪出繩側張力F4＝1.01F2＝22 195 N；驅動輪進繩側張力 F1＝F3+FX＝21 332 N。

1.4 電動機的選擇

電動機為架空乘人裝置提供所需的提成做功，所需功率的計算見公式（4）：

式中：K 為電動機備用系數，取1.2；η 為電動機傳動效率，取0.8；v 為鋼絲繩平均速度，取1.2 m/s。計算結果為當下放側無人乘坐而上升側滿員時所需功率6.59 kW。因此將選用YBBP-200L2-6 型防爆電動機，功率22 kW，電壓660 V，轉速970 r/min。

圖1 迂回輪/驅動輪進/出繩側各點張力示意圖

1.5 驅動輪直徑D1 及迂回輪直徑D2 的確定

驅動輪與迂回輪是架空乘人裝置的主要設備部件之一，承擔著設備聯動作用。按照煤礦安全規程要求，D1=D2，將選用直徑1 400 mm 驅動輪和尾輪。

1.6 架空乘人裝置運人能力

合理計算單側最長運送人員的運行時間，可以很好的掌握猴車的全程時長，對礦井的提升計劃提出建議，根據公式（5）：

式中：t 為單程運輸（最多30 人）時長；L1為控制抱索器距離（即乘車），取1.2 m；L 為運送長度取380 m。經計算，t=11.28 min，即最大運送人員能力159 人/h。

2 選型結果

猴車行人巷設計選用RJY22-28/400 型煤礦固定抱索器架空乘人裝置，安裝長度380 m，傾角5°，運送人員能力159 人/h，一側最多同時乘坐人數30人，繩速1.2 m/s，托繩輪跨距8 m，人員乘坐間距12 m，驅動輪和尾輪直徑1 400 mm；鋼絲繩選用直徑22 mm同向捻天然纖維芯鋼絲繩，公稱抗拉強度1 670 MPa；選用YBBP-200L2-6 型防爆電動機，功率22 kW，電壓660 V，轉速980 r/min。減速選用MC3RVSF06 型減速器。工作制動選用BYWZ-300/45 型隔爆型電力液壓制動器，安全制動選用YLBZ6-25-121 型電力液壓輪邊制動器。

3 架空成人裝置安全技術措施

3.1 架空乘人裝置安裝安全措施

架空乘人裝置的安裝質量是影響裝置能否按期運行的關鍵環節。首先，在架空承認裝置安裝期間，將指定安裝施工負責人進行主要負責工作，按照規章制度統一指揮、統一調度，向所有參與施工的工作人員傳達安裝執令，不得擅自行動；其次，對安裝過程中所使用的大型設備器械要嚴格檢查，不得損壞、超載；再次，裝車運輸設備零部件時，不得超高、超寬、超長。封車、綁扎要牢固；最后，在安裝完畢后，要進行設備驗收和運行情況的確認，待試運行通過后方可正式投入使用。

3.2 架空乘人裝置使用安全措施

在架空乘人裝置投入使用后，需每日進行一次常規檢查，每年進行一次的安全設施檢驗檢測。每班運送人員前，須對絞車、鋼絲繩、連接裝置、保護裝置的性能進行檢查，嚴格執行運送人員制度，制定明確的掛鉤距離，嚴禁超員乘坐，嚴禁架空乘人器超負荷運行。另外，蹬座中心至巷道一側的最小距離大于0.7 m；運行速度不得超過1.2 m/s，乘坐間距12 m，符合乘坐間距不應小于牽引鋼絲繩5 s 的運行距離，且不得小于6 m。

4 結論

經過計算，最終選擇安裝一部RJY22-28/400 型架空乘人裝置，電機功率22 kW，驅動輪直徑1 400 mm，尾輪直徑1 400 mm。本套裝置采用新工藝集成斷軸保護措施等保障乘坐人員的多種安全機制，對架空乘人裝置安全性的提升，提供了很好的幫助。