煤礦無極繩絞車保護裝置的分析與應用

侯曉光

（晉能控股煤業集團機電管理分公司電氣科，山西 大同 037003）

1 項目概況

無極繩絞車是煤礦井下巷道以鋼絲繩牽引的一種普通軌道運輸設備，適用于長距離、大傾角、多變坡、大噸位工況條件下的工作面順槽、采區上（下）山和集中軌道等材料與設備的不經轉載的直達運輸[1]；是替代傳統小絞車接力、對拉運輸方式，實現運輸整體液壓支架和礦井各種設備的一種理想設備。無極繩絞車在井下進行直線運輸時，表現狀態較為良好，但在過道岔及相應彎曲巷道時，鋼絲繩易與道岔鋼軌摩擦，造成鋼絲繩磨損加劇或損壞，嚴重影響無極繩絞車安全運行[2]。而傳統的無極繩絞車上并未安裝任何控制保護裝置，無保護效果，嚴重影響煤礦井下生產運輸的安全性[3]。因此，應為無極繩絞車安裝相應的保護裝置。

2 無極繩絞車保護裝置的設計

2.1 結構分析

一種具有語音提示功能的無極繩絞車保護裝置結構如圖1所示。機殼內部固定安裝有紅外線發射器與揚聲器，機殼正面外壁上固定安裝有紅外接收器，機殼一側外壁上固定安裝有散熱側板，機殼側殼腔內安裝有散熱風扇，電板固定安裝在機殼內部，且電板上固定安裝有數據接收芯片與單片機。

圖1 無極繩絞車保護裝置結構示意圖

如圖2所示，障礙監測模塊的輸出端與數據處理模塊的輸入端電性連接，數據處理模塊的輸出端與單片機的輸入端電性連接，單片機的輸出端與語音提示模塊的輸入端電性連接，語音提示模塊的輸出端與揚聲器的輸入端電性連接。

圖2 無極繩絞車保護裝置工作原理模塊結構示意圖

機殼的頂面與底面均固定安裝有安裝片，安裝片內部螺紋安裝固定螺絲，便于將該裝置固定安裝在絞車上。紅外線發射器的檢測端位于機殼外側，大大提高了紅外線發射器的紅外線接收效果。

具體的，散熱風扇外側位于散熱側板上可拆卸安裝有防塵散熱網，在該裝置工作時，裝置內的熱量可通過防塵散熱網有效地散出至裝置外。散熱風扇呈線性等間距規則安裝有三個，大大提高了該裝置內部的散熱效果。紅外線發射器的輸出端與紅外線發射模塊的輸入端電性連接，紅外線發射模塊的輸出端與紅外線回傳模塊的輸入端電性連接，紅外線回傳模塊的輸出端與紅外接收器的輸入端電性連接，紅外接收器的輸出端與計時模塊的輸入端電性連接，紅外線發射器發射出紅外線，紅外線發射至障礙物上，進而進行反射回傳，最終被紅外接收器回收，此過程計時模塊可測定時間，從而測定障礙物與運行中絞車的間距。

2.2 工作原理及使用流程

將該裝置通過固定螺絲安裝在絞車上，在絞車移動運行過程中，紅外線發射器發射出紅外線，紅外線發射至障礙物上，進而進行反射回傳，最終被紅外接收器回收，此過程計時模塊可測定時間，從而測定障礙物與運行中絞車的間距，當距離的間距小于設定的最小間距時，則單片機會自動控制揚聲器進行語音提示，提示碰撞情況，且進一步控制絞車運行機構系統進行剎車，慢慢使絞車停止運行。在該裝置工作時，散熱風扇可自動開啟，將一部分熱量通過防塵散熱網散失，另一部分熱量通過散熱側板導熱散失。

2.3 特點分析

1）通過在裝置側壁上安裝散熱板與散熱風扇，可有效使裝置內產生的熱量有效散出至裝置外，且散熱板也可將大部分熱量通過傳導的方式導出至裝置外，有效保障了該裝置的整體散熱效果。

2）通過在裝置上安裝紅外線發射器與紅外接收器，在對于絞車運行過程中前方障礙物進行監測時，紅外線發射器可發射紅外線，紅外線發射遇到障礙物反射回紅外接收器內，大大提高了對于障礙物監測的精準度[4]。

3）通過在裝置的內部設置語音提示模塊，且在外部安裝揚聲器，在紅外線發射器監測到障礙物時，且距離較近時，可直接控制揚聲器工作進行語音報警提示，從而對于碰撞隱患進行提前預警，且可同時控制絞車內的制動系統進行制動，使絞車慢慢停止運行，有效保護了絞車。

3 實踐應用及效果分析

3.1 工程概況

晉能控股煤業集團白洞礦位于山西省大同市云岡區口泉鄉，生產能力為150萬t/年。該礦井開拓方式為主立副斜，井筒數量為4個，開采水平為+930 m，現采煤層為5號煤層，采煤工藝為綜采放頂煤，瓦斯等級為低瓦斯，水文地質類型為中等，自燃傾向性為自燃。

該煤礦C3號煤層軌道運輸大巷安裝有SQ-120/132P型無極繩絞車運輸系統，該無極繩絞車在工作過程中發生過多起碰撞事故，造成了絞車因碰撞導致的脫軌安全事故。由于物料重量大、人員復軌難度高，因此有必要為無極繩絞車安裝具有語音提示功能的保護裝置。

3.2 應用及效果

白洞礦C3號煤層軌道運輸大巷采用SQ-120/132P型無極繩絞車，安裝巷道底板坡度最大為12°，鋪設22 kg/m鋼軌，全長703 m。通過該絞車將所有設備運至工作面。將具有語音提示功能的保護裝置在該絞車上進行安裝調試，并投入實踐應用。在軌道巷運輸過程中，由該保護裝置運行控制，多次安全完成采區工作面搬家倒面及設備的出入井運輸任務。無極繩絞車保護裝置的應用對于碰撞隱患可進行提前預警，且可同時控制絞車內的制動系統進行制動，有效地保護了該絞車的運行安裝，無一起因碰撞問題導致的安全事故發生。