煤礦架空乘人裝置安全保護(hù)設(shè)備的設(shè)計(jì)

□ 武永斌

山西高平科興龍頂山煤業(yè)有限公司 山西高平 048400

1 設(shè)計(jì)背景

煤礦架空乘人裝置是煤礦的重要輔助運(yùn)輸設(shè)備,特別是在斜井運(yùn)輸中,架空乘人裝置的使用提高了施工人員的運(yùn)輸效率,縮短了上下井時(shí)間,并且保證了施工人員的人身安全。在實(shí)際運(yùn)輸過程中,煤礦架空乘人裝置存在一些安全隱患,主要表現(xiàn)在設(shè)備掉繩、斷軸等,威脅運(yùn)輸安全。筆者以龍頂山煤礦為例,為煤礦架空乘人裝置設(shè)計(jì)了一套安全保護(hù)設(shè)備。

龍頂山煤礦斜井斜長380 m,上平巷長50 m,井口處有天輪,下平巷長70 m,斷面最小尺寸為3.6 m高、4 m寬,最大坡度為20°。巷道兩處變坡,中間有軌道,軌道兩側(cè)安裝架空乘人裝置。巷道中部9號煤層處要設(shè)置人員出入口平臺,架空乘人裝置橫梁底部距離軌道底不得小于2.6 m。9號煤層人員出入口平臺可以安裝在岔道口或岔道口向下約15 m處,需要在巷道兩側(cè)預(yù)留吊椅存放位置,長度約為10 m。

2 安全保護(hù)設(shè)備結(jié)構(gòu)

為了保證煤礦架空乘人裝置的運(yùn)行安全,避免輔助運(yùn)輸事故發(fā)生,決定為煤礦架空乘人裝置設(shè)計(jì)一套安全保護(hù)設(shè)備。

煤礦架空乘人裝置安全保護(hù)設(shè)備由斷軸保護(hù)裝置、乘人間距識別裝置、防掉繩保護(hù)裝置組成。

2.1 斷軸保護(hù)裝置

斷軸保護(hù)裝置為卡鉗式,共計(jì)三套,均布在驅(qū)動輪四周。斷軸保護(hù)裝置的框架由厚度為50 mm的鋼板焊制而成,柱體為長方形,長度為500 mm,寬度為300 mm。柱體的上方焊接底座,底座上安裝四根固定錨桿。在柱體上焊接兩個(gè)卡鉗,卡鉗上分別安裝兩個(gè)滑輪,卡鉗的間距為150 mm。斷軸保護(hù)裝置結(jié)構(gòu)如圖1所示。

▲圖1 斷軸保護(hù)裝置結(jié)構(gòu)

2.2 乘人間距識別裝置

乘人間距識別裝置由傳感器、聲光報(bào)警裝置、可編程序控制器組成。傳感器、聲光報(bào)警裝置通過信號線與可編程序控制器連接,傳感器安裝在乘人地點(diǎn)前方5～10 m處的頂板上,聲光報(bào)警裝置安裝在乘人側(cè)巷幫上。

2.3 防掉繩保護(hù)裝置

防掉繩保護(hù)裝置在原托繩裝置的基礎(chǔ)上進(jìn)行優(yōu)化改進(jìn),主要由固定架、正反向托繩輪組成。固定架由長度為650 mm、寬度為80 mm的槽鋼焊接而成。在槽鋼一端焊接一個(gè)底座,底座上有兩個(gè)直徑為25 mm的圓孔。在固定架上有兩個(gè)直徑為35 mm的圓孔,孔間距為400 mm。防掉繩保護(hù)裝置結(jié)構(gòu)如圖2所示。

▲圖2 防掉繩保護(hù)裝置結(jié)構(gòu)

3 工作原理

3.1 斷軸保護(hù)裝置

斷軸保護(hù)裝置底座與頂板固定,卡鉗與驅(qū)動輪形成 360°均布配置,卡鉗上的兩個(gè)滑輪與驅(qū)動輪接觸。驅(qū)動輪運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí),三套斷軸保護(hù)裝置對驅(qū)動輪產(chǎn)生一個(gè)向上的托力,防止驅(qū)動輪承載力過大時(shí)出現(xiàn)斷軸事故。在驅(qū)動輪運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí),卡鉗上的滑輪與驅(qū)動輪接觸滑動,保證斷軸保護(hù)裝置的固定穩(wěn)定性。

3.2 乘人間距識別裝置

當(dāng)傳感器監(jiān)測到有人員乘坐時(shí),傳感器及時(shí)將信號傳送至可編程序控制器,聲光報(bào)警裝置發(fā)出“正在通過,注意安全”語音提示。當(dāng)乘人間距符合設(shè)計(jì)要求時(shí),報(bào)警裝置發(fā)出“可以通過,注意安全”語音提示,架空乘人裝置正常運(yùn)行。當(dāng)乘人間距小于設(shè)計(jì)間距時(shí),報(bào)警裝置發(fā)出“乘人間距過近,請等待”語音提示,架空乘人裝置停止運(yùn)行,待調(diào)整乘人間距后人工重啟,方可繼續(xù)運(yùn)行。

3.3 防掉繩保護(hù)裝置

將直徑為240 mm的兩個(gè)托繩輪通過軸承安裝在固定架上,兩個(gè)托繩輪正反向安裝。托繩輪安裝后能夠在軸承上活動,兩個(gè)托繩輪側(cè)面處于同一平面,間距控制為18 mm,誤差不大于2 mm。使用時(shí),將鋼絲繩安裝在滑輪組中間間隙處,使鋼絲繩在運(yùn)行時(shí)不會掉落,乘人座椅能順利通過不產(chǎn)生卡殼,提高架空乘人裝置運(yùn)行的安全穩(wěn)定性。

4 安全保護(hù)設(shè)備特點(diǎn)

4.1 斷軸保護(hù)裝置

斷軸保護(hù)裝置結(jié)構(gòu)簡單,制造成本低,便于安裝維護(hù)。可根據(jù)驅(qū)動輪承載的載荷來確定斷軸保護(hù)裝置的安裝數(shù)量。斷軸保護(hù)裝置加工方便,占用空間小,安裝后對架空乘人裝置運(yùn)行的影響小。

傳統(tǒng)煤礦架空乘人裝置主要采用轉(zhuǎn)軸連接驅(qū)動輪,驅(qū)動輪不具有任何斷軸保護(hù)裝置,在乘人高峰期或長期運(yùn)轉(zhuǎn)情況下,驅(qū)動輪會出現(xiàn)疲勞現(xiàn)象,導(dǎo)致斷軸、軸承變形等故障。安裝斷軸保護(hù)裝置后,不會影響驅(qū)動輪正常運(yùn)行,而且斷軸保護(hù)裝置對驅(qū)動輪施加承載作用力,減小驅(qū)動輪的承載質(zhì)量,可以有效避免斷軸事故的發(fā)生。

4.2 乘人間距識別裝置

乘人間距識別裝置主要利用傳感器及可編程序控制器進(jìn)行聯(lián)鎖控制,與傳統(tǒng)人工控制相比,動作靈敏可靠,自動化水平高,精度高,故障率低,便于檢修維護(hù)。

乘人間距識別裝置能夠?qū)崟r(shí)識別乘人間距,乘人間距識別誤差控制在200～500 mm范圍內(nèi)。乘人間距識別裝置可以對人員起到保護(hù)作用,避免乘人高峰期因乘人間距過近引起架空乘人裝置急停,或架空乘人裝置重啟時(shí)造成撞人、倒轉(zhuǎn)等事故,大大提高架空乘人裝置的安全性能。

4.3 防掉繩保護(hù)裝置

防掉繩保護(hù)裝置結(jié)構(gòu)簡單,取材方便,制造成本低,便于安裝、維護(hù)。可根據(jù)斜井角度適當(dāng)增加防掉繩保護(hù)裝置的數(shù)量。防掉繩保護(hù)裝置對于地質(zhì)條件、施工環(huán)境的局限性小,可用于煤礦、隧道、橋梁等領(lǐng)域,實(shí)用性強(qiáng)。

傳統(tǒng)煤礦架空乘人裝置承載鋼絲繩的滑輪為單滑輪,鋼絲繩鋪設(shè)在滑輪上方,一旦出現(xiàn)鋼絲繩抖動或承載力過大的情況,很容易出現(xiàn)掉繩現(xiàn)象。防掉繩保護(hù)裝置中,兩個(gè)托繩輪在豎直平面上垂直安裝,從而將鋼絲繩固定在有限空間內(nèi),有效防止掉繩現(xiàn)象。

5 結(jié)束語

筆者為龍頂山煤礦架空乘人裝置設(shè)計(jì)安裝了一套安全保護(hù)設(shè)備,并進(jìn)行6個(gè)月的實(shí)際應(yīng)用。

安裝安全保護(hù)設(shè)備后,煤礦架空乘人裝置未發(fā)生一起斷軸、掉繩事故,乘人間距與設(shè)計(jì)值誤差控制在200～500 mm,大大提高了煤礦架空乘人裝置的運(yùn)行穩(wěn)定性,故障率由原來的15%降低至3%以下,全年可節(jié)約煤礦架空乘人裝置維修費(fèi)用20余萬元,取得了顯著的應(yīng)用效果。