斜井提升防跑車雙重安全門裝置設(shè)計(jì)和應(yīng)用

楊明山

（湖南黃金洞礦業(yè)有限責(zé)任公司，湖南 岳陽 414506）

一、斜井提升防跑車雙重安全門裝置概述

在礦山安全生產(chǎn)中，斜井是運(yùn)輸人員和物資的重要通道，安全門是保證礦安全生產(chǎn)的重要防護(hù)設(shè)備。《礦山安全規(guī)程》規(guī)定: 全國部分礦山斜井安全門采用人工操作，不與提升系統(tǒng)連鎖，不僅增加了工人的勞動強(qiáng)度，而且不能保證人身安全。礦山使用的鏈?zhǔn)桨踩T沒有框架保護(hù)，鏈條和動力部分暴露，既不安全又不美觀，影響了礦井評價。

斜井運(yùn)輸是礦山運(yùn)輸中的一個重要環(huán)節(jié)。斜井跑車是礦山安全生產(chǎn)中比較常見的事故。跑車事故一旦發(fā)生，可能造成設(shè)備損壞，中斷斜井運(yùn)輸，造成嚴(yán)重的經(jīng)濟(jì)損失，最壞的情況是造成人員傷亡。所以斜井防跑車裝置是斜井運(yùn)輸中是必不可少的安全防護(hù)措施之一。

二、斜井提升雙重安全門發(fā)展現(xiàn)狀分析

安全門是防止礦車通過的最后執(zhí)行結(jié)構(gòu)。一般礦山安全門被安裝在斜井上端部。在沒有跑車事故的情況下，礦車正常運(yùn)行時，安全門總是打開的。安全門只有在跑車事故發(fā)生時才關(guān)閉，防止礦車通過安全門。當(dāng)安全門阻止礦車通過時，安全門也會受到?jīng)_擊。安全門不僅要避免自我破壞，還要防止破壞礦車。安全門受巷道截面影響，所以安全門不宜過重，結(jié)構(gòu)不宜過于復(fù)雜。

安全門的結(jié)構(gòu)如圖1 所示。門柱、門梁和門組的結(jié)構(gòu)如圖1 所示。門柱和門梁采用18#I 型鋼。門柱上有兩塊垂直的巷道頂板和底板，分別固定在軌道兩側(cè)，兩門柱之間的寬度以通過礦車為宜。為了使門柱牢固，門柱兩端應(yīng)分別深入巷道頂板和底板300mm 以上。門柱的長度根據(jù)巷道的高度而定。門梁位于巷道的上部和門柱的下部，用于連接和加固門柱，增加門柱的穩(wěn)定性，門柱的兩端用支吊鉤固定在巷道內(nèi)，門柱與門柱之間，用卡箍連接。安全門采用鋼絲繩，由于鋼絲繩具有柔韌性，在受力的情況下，能適當(dāng)?shù)匮由欤瑫r延伸到物體的反作用力，鋼絲繩本身延伸的過程，也是一個吸收能量，減少物體沖擊力的過程。當(dāng)?shù)V車門關(guān)閉時，安全門約束礦車，當(dāng)?shù)V車撞擊礦車時，礦車門自行延伸一點(diǎn)，以化解礦車的撞擊力，避免安全門與礦車撞擊造成的損壞，防止礦車通過。因此，用鋼絲繩制成的門，目的是使門具有相應(yīng)的吸能效果。門簾是由四根（或五根）鋼絲繩組成。鋼絲繩的兩端呈環(huán)形，可以在門柱上上下滑動，但受到門柱的約束。鋼絲繩的兩端用繩夾連接，為了使門在關(guān)閉時能快速移動，在鋼絲繩簾的底部固定一個短鋼(用于配重)，在門梁和門簾的頂部安裝一個限位繩，以防止門在關(guān)閉時沒有拉繩的約束而滑落到路面地面，導(dǎo)致攔車面積受限。門的拉繩是用來拉動門的。拉繩的一端與門相連。當(dāng)門被打開時，拉繩的另一端與控制箱相連。如果捕獸器的控制箱對拉繩失去約束，拉繩就會從捕獸器的控制箱中滑落，當(dāng)拉繩失去張力時，門就會立即落下，阻止設(shè)備通過。

圖1 裝置機(jī)械設(shè)計(jì)示意圖

三、斜井提升防跑車雙重安全門設(shè)計(jì)

（一）設(shè)計(jì)思路分析

手動跑車裝置在設(shè)計(jì)的過程中分為單門和雙門兩種，對于手動的單門防跑車裝置，應(yīng)當(dāng)在靠近變坡點(diǎn)的主斜井上平車場內(nèi)，安裝了一個能控制車輛進(jìn)入卸鉤處的制動器。該裝置結(jié)構(gòu)簡單，成本低，易于安裝。適用于斜坡10°至35°的礦山斜井防跑車。缺點(diǎn)是手工操作，人為因素多，操作人員要求責(zé)任心強(qiáng)。對于雙門聯(lián)動的防跑車裝置，由于該裝置處于手動操作的工作模式，設(shè)置在井口停車場上，在坡度轉(zhuǎn)換點(diǎn)略大于礦車長度的點(diǎn)上，每個點(diǎn)上設(shè)置一個相互聯(lián)動的擋車板。該裝置結(jié)構(gòu)簡單，連桿機(jī)構(gòu)控制安全可靠，適用于軌道坡度10°至30°的斜井。但不夠的是，取掛鉤工應(yīng)始終觀察礦車在斜井中的位置，需要高度集中，誤操作可能性較大。不能通過設(shè)備本質(zhì)安全解決實(shí)際防跑車作用。需設(shè)計(jì)一個通過電控自身保護(hù)以及連鎖提升設(shè)備電控，真正有效實(shí)現(xiàn)對于斜井防跑車系統(tǒng)的全自動控制。該裝置利用控制提升機(jī)正反轉(zhuǎn)實(shí)現(xiàn)開關(guān)門。通過即時數(shù)據(jù)監(jiān)控礦車位置，實(shí)現(xiàn)開關(guān)門，起到防跑車作用。該裝置結(jié)構(gòu)簡單，成本低，適用于10°ー35°的坡度和1 ー1.8m的礦車高度。

（二）設(shè)計(jì)效果實(shí)驗(yàn)

在本文中，該設(shè)備采用電控方式，有手動和自動兩種模式，由旋鈕選擇，當(dāng)主空氣開關(guān)關(guān)閉時，即可進(jìn)行操作。由操作者自行選擇所需的模式。當(dāng)選擇手動模式時，提升機(jī)處于慢跑模式，操作者可以將門提升和降低到所需位置。當(dāng)選擇自動模式時，通過編碼檢測值、兩個光電開關(guān)和兩個行程開關(guān)，由PLC 程序控制提升絞車控制設(shè)備運(yùn)行。當(dāng)雙門達(dá)到指定高度時，行程開關(guān)被觸發(fā)，設(shè)備停止運(yùn)行。雙重門的最大開門高度被設(shè)定為緊急停止裝置。當(dāng)箕斗或礦車提升時，在門上方25m處由編碼器檢測數(shù)據(jù)觸發(fā)第二個光電開關(guān)，箕斗或者礦車通過。

在機(jī)械設(shè)計(jì)方面，第一道拖網(wǎng)門采用24.5 鋼絲繩減速，防止傳統(tǒng)拖網(wǎng)門硬接觸，離開緩沖區(qū)，在緩沖區(qū)后減速，防止拖網(wǎng)和拖網(wǎng)門受損。當(dāng)?shù)V車的沖擊力大于硬鋼絲繩時，礦車將通過第二個金屬提礦門被阻塞。最終機(jī)械的設(shè)計(jì)示意圖如下所示：

通過對圖中的裝置進(jìn)行分析和研究能看出，該設(shè)計(jì)不僅改變了跑車的硬接觸情況，而且首先撞擊由 φ24.5 mm 鋼絲繩組成的軟接觸門，為了緩沖和減慢速度，將撞擊力分配到 φ40 * 150 mm 圓鋼絲繩串聯(lián)的每個嵌入部分。當(dāng)沖擊力足夠大時，沖破第一個車門后，第二個車門由200 毫米工字鋼組成。龍骨再次被120 毫米 i-steel 金屬門阻塞，最終確保沖擊停止，確保人員和打撈門下面的斜井的安全。同時還可以避免對雙打撈門和下面斜井的損壞，從而從根本上保證斜井提升的安全。

四、斜井提升防跑車雙重安全門應(yīng)用探究

（一）應(yīng)用過程中的常見故障分析和探究

第一個問題是對于提升機(jī)工作效果欠佳的問題進(jìn)行處理和分析，在不同的雙重安全門工作和應(yīng)用的過程中往往會存在這樣的問題，所以在實(shí)際的操作過程中需要檢查是否有電源，確認(rèn)電源沒有問題，檢查交流接觸器是否手動吸入，跳閘開關(guān)是否正常關(guān)閉，最后檢查電動機(jī)線圈三相電阻是否正常，是否有燒損現(xiàn)象。

其次，在實(shí)際的操作過程中對于提升機(jī)處于自動模式或停機(jī)狀態(tài)，要停止位置不停止，繼續(xù)操作問題，需檢查跳閘開關(guān)是否損壞，或跳閘開關(guān)觸點(diǎn)接觸不良或更換跳閘開關(guān)。

最后，當(dāng)?shù)V車通過起點(diǎn)時，切換到自動模式時，門不會移動。能夠有效解決這種問題的方法是檢查光電開關(guān)是短路還是通道，觸發(fā)點(diǎn)是否正常。

（二）應(yīng)用成本的控制和優(yōu)化

該設(shè)計(jì)類似于一坡三擋，具有減速、緩沖和阻擋，以保證斜井提升的安全性，但現(xiàn)在市場上如果需要安裝一坡三擋，價格從40,000 起，不包括手工安裝和調(diào)試的費(fèi)用問題。

該產(chǎn)品的優(yōu)點(diǎn)是能完全滿足礦山的安全要求，只需安裝必要的材料和人工費(fèi)用，安裝調(diào)試難度也大大降低。采用最簡單的電子控制方法，便于以后的檢修或更換成本，只需按圖紙和施工方法進(jìn)行安裝，其余部分與傳統(tǒng)的門安裝方法沒有很大的差別，也可以安裝在維修技術(shù)不是很高的地方，因此產(chǎn)品能夠保證安全系數(shù)，安裝使用不需要花費(fèi)大量的物利，而且后期維修相對簡單。

五、結(jié)束語

綜上所述，本文從原理和結(jié)構(gòu)上介紹了煤礦生產(chǎn)中廣泛使用的幾種防跑車裝置，分析了它們的優(yōu)缺點(diǎn)，對煤礦斜井防跑車裝置的選型具有一定的指導(dǎo)意義。