斜巷運輸綜合監控系統在某礦的應用

張 慶

（河南焦煤能源有限公司 中馬村礦，河南 焦作 454150）

煤礦井下斜巷軌道運輸系統是煤礦人員與物料運輸的重要設備。為了確保道岔和擋車欄、擋車桿等位置正確可靠，并對工作人員進行實時監控、確保施工安全[1-4]，研制了斜巷運輸綜合監控系統，并在某礦得以應用。實踐證明，該系統的應用效果較好。

1 礦區概況

某礦位于焦作煤田東部，距焦作市8 km，井田范圍北以李河斷層、二1煤層-75 m底板等高線和李莊斷層為界與小馬村礦井田相鄰，東以第11勘探線與馮營礦井田相接，東南以九里山斷層與韓王礦、演馬莊礦井田毗鄰，西南以鳳凰嶺斷層為界。礦井走向長10 km，傾向寬約1.69 km，井田面積約17.12 km2。該礦29軌道是該礦井下的主要提升運輸斜巷，其中斜巷運輸監控的監控裝置簡單或規模很小，且各部件之間互獨立，硬件設備之間不匹配、不兼容，存在較多問題急需優化改進。為此，設計了一種新型斜巷運輸綜合監控系統。

2 系統組成

該系統的整體組成如圖1所示。該綜合監控系統可以細分為以下4個子系統，上平道至外車場防跑車系統、斜巷道岔系統、跑車防護裝置系統、車房集中控制顯示系統[5-10]。這里主要介紹跑車防護裝置系統與車房集中控制顯示系統。

圖1 礦井斜巷運輸綜合監控系統Fig.1 Comprehensive monitoring system for inclined roadway transportation in mine

3 跑車防護裝置系統

3.1 防護系統概述

采用ZDC30-1.89型礦用斜巷常閉防跑車保護裝置（圖2），Z代表裝置，DC表示為跑車防護擋車，30為斜巷坡度，1.89為吸收能量。

圖2 礦用斜巷常閉防跑車保護裝置實體示意Fig.2 Entity diagram of protection device for normally closed anti sports car in mining inclined roadway

主要參數和技術要求：①電源電壓AC127 V，660 V/380 V；②本安輸出電壓DC 12 V；③本安輸出電流DC 450 mA；④提升方式為單軌或者雙軌；⑤擋車制動距離小于10 m；⑥車位檢測精度小于等于0.1 m；⑦提升機功率1.5 kW。

3.2 工作原理

擋車裝置如圖3所示。

圖3 擋車裝置示意Fig.3 Schematic diagram of car stopper

正常情況下，礦車的運行速度設為Ve。當礦車上行時，本擋車裝置的擋車機構、擺動機構隨礦車經過而擺動，與礦車的運行方向一致，礦車過后兩機構立即恢復為常開狀態，不影響正常提升運輸。常開狀態即擋車狀態，關閉狀態即放行狀態。

當礦車下行時，擺動機構隨礦車的運行、向下方擺動，與礦車運行方向一致，礦車過后，在提升鋼絲繩張力和重力的作用下，保持關閉狀態，同時聯動擋車機構動作、由常開變為關閉狀態；礦車正常運行下放到車場后，擺動機構在其擺動架配重的作用下立即恢復到常開狀態，同時聯動擋車機構復位。

當礦車運行位于該裝置以上時，假如發生礦車跑車事故，礦車以速度Vz向下方運行，當礦車越過擺動機構后，由于沒有提升鋼絲繩的壓力，擺動機構在tx的時間內迅速復位，同時擋車機構處于常開狀態。礦車以Vz速度在to的時間內，加速運行到擋車機構時，由于擺動機構與擋車機構的間距L>擺動架從下擺位置到復位期間礦車跑車的距離，故tz>tx，礦車被阻斷運行，從而起到了擋車作用。

主控PLC柜為核心部件，安裝在絞車房，便于司機觀察。

3.3 電氣控制原理

3.3.1 裝置的相互閉鎖關系

ZDC30斜巷運輸綜合監控裝置閉鎖關系如下：從調車場至斜巷變坡點的阻車器，依次為1號阻車器、2號阻車器、3號阻車器。

（1）1號和2號有閉鎖關系，如果需要打開1號阻車器，必須關閉2號阻車器。

（2）2號和1號、3號2個阻車器都有閉鎖關系，如果需要打開2號阻車器，必須同時關閉1號、3號阻車器。

（3）3號和2號、擋車欄有閉鎖關系，如果需要打開3號阻車器，必須關閉2號阻車器和變坡點下擋車欄。

（4）變坡點下擋車欄和3號阻車器有閉鎖關系，如果需要打開擋車欄，必須關閉3號阻車器。如選取“就地”控制方式，則閉鎖關系全部解除。

由于阻車器中間、阻車器與擋車欄之間均相互閉鎖，即使信號把鉤工操作錯誤時，也無法打開阻車器或擋車欄，避免了人為操作阻車器或擋車欄的失誤而引發的跑車事故。

3.3.2 自動控制原理

程序控制采取可靠的PLC可編程控制器，電磁閥動作，使用風能驅動執行，可靠性更強。根據預先設定的超限參數，對串車速度進行實時檢測，實現超速報警以及超限防護。若電氣控制方面出現故障，可以切除程序控制，改為“就地”控制方式，利用比較可靠的手動轉閥實現壓風的開或閉，從而直接控制阻車器。

3.3.3 紅外技術的使用

斜巷上車場變坡點以下安裝1個紅外攝像頭，該攝像頭能夠感知斜巷內的行人，并在絞車房的監視器上實時顯示，根據顯示情況，絞車司機能夠嚴格遵循“行人不開車”原則，實現安全作業。熱釋電紅外傳感器的使用，能夠將“是否有行人”信號輸入處理器。絞車運行時一旦檢測到斜巷有行人，絞車立即執行“制動”作業，并在人機界面顯示報警。

4 車房集中控制顯示系統

現場安裝攝像監控顯示屏，配備4個防爆攝像頭，分別位于29軌道的下車場、上車場變坡點以下、上車場變坡點以及上車場雙股道的岔道。其中，防爆攝像頭選用KBA12（Q）型礦用本安型網絡攝像儀，其支持4倍光學變焦，具備區域入侵偵測、越界偵測、移動偵測等智能偵測功能，在最低環境照度下能看清實物，并采集實時圖像，將其轉換為以太網電信號和光信號輸出；可以實現350°水平旋轉，垂直方向的轉動范圍為0°～90°，并可以實現定時抓圖與事件抓圖。具有定時任務、一鍵守望、一鍵鍵巡航功能；具備對講和拾音器功能；內置1路報警輸入和1路報警輸出，支持振警聯動。

軌道的關鍵地點也實施了現場監視，便于絞車司機掌握現場車輛的安全運行情況，進而實現安全生產。

5 結語

通過斜巷運輸監控系統項目的實施，能夠對斜巷運輸中各設備進行監控，實時了解和控制各車場及巷道中的情況，保證了礦井斜巷提升的高可靠性和安全性，在煤礦運輸中有積極意義。