柴里煤礦保障礦用架空乘人裝置安全運(yùn)行的創(chuàng)新實(shí)踐

李華興 石義輝 劉瑞存

摘 要：通過對柴里煤礦二暗斜井架空乘人裝置運(yùn)行狀況及隱患類型的研究分析，有針對性的對驅(qū)動裝置、電控裝置、保護(hù)設(shè)施等進(jìn)行了技術(shù)創(chuàng)新：（1）研制應(yīng)用了新型鋼絲繩落地保護(hù)裝置（2）應(yīng)用了高可靠性多面體減速箱，創(chuàng)新使用了減速箱本體機(jī)械鎖防逆止裝置。（3）研究應(yīng)用了工作閘、安全閘時(shí)差控制（4）設(shè)置了變頻、軟啟動雙套控制系統(tǒng)并實(shí)現(xiàn)快速切換，大大提高了架空乘人裝置安全運(yùn)行能力，實(shí)現(xiàn)了連續(xù)4年安全運(yùn)行。

關(guān)鍵詞：礦用架空乘人裝置；安全運(yùn)行能力；保障；創(chuàng)新實(shí)踐

引言

礦用架空乘人裝置是一種礦山井下斜巷人員輸送設(shè)備，在煤礦俗稱“猴車”，是礦井重要的輔助運(yùn)輸設(shè)備。其基本構(gòu)成是由電動機(jī)、減速機(jī)帶動驅(qū)動輪，通過一根架空在沿線拖繩輪上并作循環(huán)運(yùn)行的鋼絲繩作為牽引和承載，將固定或可摘掛乘人吊椅循環(huán)地送至機(jī)頭、機(jī)尾兩端。機(jī)尾用重錘或液壓張緊。

近十幾年來，因其使用安全、經(jīng)濟(jì)、快捷及操作簡單、維護(hù)方便等原因，許多煤礦大量使用架空乘人裝置運(yùn)送人員，以求縮短上下的路途時(shí)間及職工體力。但由于架空乘人裝置總體市場需求較小，雖然出臺了部分國家標(biāo)準(zhǔn)、檢驗(yàn)規(guī)范，但無論是生產(chǎn)廠家還是使用單位對其運(yùn)行安全隱患及防護(hù)研究均處于初級階段，國家、行業(yè)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)、技術(shù)要求不甚完善，特別是2010 年1 月28 日，山東泰安市蓮花山煤礦發(fā)生一起架空乘人裝置因驅(qū)動裝置突發(fā)故障致礦工傷亡事故，給礦用架空乘人裝置的安全運(yùn)行敲響了警鐘。柴里煤礦結(jié)合本礦架空乘人裝置運(yùn)行實(shí)際，在保障其安全運(yùn)行上做了部分技術(shù)創(chuàng)新并成功應(yīng)用，取得了很好的效果，2010年至2013年，成功實(shí)現(xiàn)了連續(xù)安全運(yùn)行。

1 柴里煤礦井下架空乘人裝置運(yùn)行概況及隱患分析

1.1 運(yùn)行概況

柴里煤礦二暗斜井架空乘人裝置于2005年7月安裝使用，型號RJY75-17/1400，長沙正忠科技發(fā)展有限公司生產(chǎn)。YB315S-6型防爆電機(jī)，無錫市南方防爆電機(jī)有限公司生產(chǎn)；減速機(jī)型號SR1880750LRNF。制動器分為工作制動及安全制動，型號分別為BYWZ3-400/90及YLBZ40-160-CK，均為焦作制動器集團(tuán)生產(chǎn)；巷道傾角16.5°，運(yùn)輸距離1400米。驅(qū)動輪直徑1.6米，運(yùn)行速度1.2m/s，吊椅間距18米。

1.2 運(yùn)行中存在的主要隱患類型

我礦二暗斜井架空乘人裝置投運(yùn)以來，通過對其事故、故障檔案的分析，運(yùn)行隱患主要有以下方面：

（1）驅(qū)動裝置故障：驅(qū)動輪直接與減速機(jī)低速軸連接，鋼絲繩張緊力直接作用到減速機(jī)低速軸，造成驅(qū)動輪軸承箱、減速箱低速軸非正常磨損、故障較頻繁，僅2006年9月-2007年7月，先后損壞驅(qū)動輪軸承箱兩次，更換減速箱兩次。若發(fā)現(xiàn)不及時(shí)，極有可能導(dǎo)致架空乘人裝置運(yùn)行中因提升負(fù)力較大時(shí)發(fā)生逆向“飛車”，造成較大的事故隱患。

（2）鋼絲繩脫槽落地：根據(jù)煤礦采煤及開拓的特點(diǎn)和巷道的隨機(jī)性，不可避免地會出現(xiàn)大傾角及復(fù)雜的變坡，在這些條件復(fù)雜的地方抱索器在通過時(shí)容易發(fā)生跳動或橫向擺動，鋼絲繩極易發(fā)生掉繩脫槽事故，將對設(shè)備、乘坐人員造成嚴(yán)重的后果，造成人身、財(cái)產(chǎn)的嚴(yán)重?fù)p失。

（3）制動裝置配置不完善、設(shè)計(jì)不合理。安全閘、工作閘的工作配合設(shè)計(jì)不合理，無法進(jìn)行二級制動配合，制動平穩(wěn)性差，對制動效果、機(jī)械設(shè)備沖擊等影響較大。

（4）安全保護(hù)設(shè)置不完善、誤動作率較高。沒有設(shè)置減速箱油位、電機(jī)溫度保護(hù)等驅(qū)動裝置保護(hù)，造成較大安全隱患。

（5）架空乘人裝置控制裝置為軟啟動，當(dāng)發(fā)生纜車停止運(yùn)行再啟動、單邊上人時(shí)，存在負(fù)力過大造成纜車逆行或下行加速失控飛車的隱患。

（6）乘人裝置電控裝置為軟啟動，其電子元件使用壽命受煤礦井下潮濕、惡劣環(huán)境響較大，故障率較高，處理時(shí)間較長，影響正常的運(yùn)送人員。

2 保障架空乘人裝置安全運(yùn)行的創(chuàng)新實(shí)踐

根據(jù)以上分析的隱患，我們組織技術(shù)人員做了大量的研究，并與生產(chǎn)廠家、服務(wù)人員做了深入交流，創(chuàng)新實(shí)施了以下解決方案：

2.1 研制應(yīng)用了一種新型鋼絲繩脫槽落地保護(hù)裝置

本裝置的研制目的在于實(shí)現(xiàn)架空乘人裝置鋼絲繩脫槽落地的主動保護(hù)，防止鋼絲繩脫槽落地傷人。此裝置的核心是實(shí)時(shí)檢測鋼絲繩位置參數(shù)和拖繩輪轉(zhuǎn)速參數(shù)，拖繩輪速度檢測采用霍爾元件，鋼絲繩位置檢測采用光電開關(guān)，速度信號送入處理器與架空乘人裝置的速度信號進(jìn)行比較，當(dāng)兩者同時(shí)發(fā)生變化時(shí)，即可判定為鋼絲繩脫槽，由控制裝置發(fā)出指令，汽缸驅(qū)動防護(hù)活塞桿動作，棚住從架空拖繩輪上下落的鋼絲繩，并發(fā)出緊急停車信號，避免事故進(jìn)一步擴(kuò)大。

2.2 應(yīng)用了高可靠性多面體減速箱，創(chuàng)新使用了減速箱本體機(jī)械防逆止裝置

架空乘人裝置驅(qū)動是保證系統(tǒng)安全運(yùn)行的關(guān)鍵部位。在提高其可靠性性，除使用高性能的弗蘭德B3 SV 10D多面體減速箱外，對其進(jìn)行了技術(shù)改造，在減速箱中間軸上設(shè)計(jì)安設(shè)機(jī)械逆止器，實(shí)現(xiàn)自鎖功能，防止逆行飛車、負(fù)力逆行狀態(tài)下事故擴(kuò)大。

2.3 研究應(yīng)用了工作閘、安全閘時(shí)差控制

架空乘人裝置電機(jī)、減速箱之間配置了BYWZ3-400/90工作制動器，驅(qū)動輪邊配置了YLBZ40-160-CK制動器。針對架空乘人裝置故障停車、正常停車期間制動閘的配合進(jìn)行了研究。在裝置故障停車時(shí)，根據(jù)控制裝置故障停車前電流信號自動判斷負(fù)荷大小，進(jìn)而控制安全閘及工作閘動作時(shí)間及配合順利，實(shí)現(xiàn)二級制動，保證制動穩(wěn)定性和安全可靠性。電流信號反應(yīng)負(fù)荷信息，從變頻、軟啟動裝置采集后，送入PLC控制器進(jìn)行運(yùn)算判斷。故障停車時(shí)，若負(fù)荷較大，在保證制動力矩的前提下，需減少工作閘、安全閘投入時(shí)間，以保證制動平穩(wěn)可靠，防止飛車；若負(fù)荷較小，為減少機(jī)械沖擊，可延長制動投入時(shí)間，并保證制動效果。

2.4 創(chuàng)新應(yīng)用了架空乘人裝置變頻、軟啟動雙套控制裝置快速切換

架空乘人裝置電控裝置電子元件使用壽命受煤礦井下潮濕、惡劣環(huán)境影響較大，故障率較高，處理時(shí)間較長，影響正常的運(yùn)送人員。為此，我礦架空乘人裝置控制方式為變頻控制為主、軟啟動控制現(xiàn)場備用。但當(dāng)變頻出現(xiàn)故障需使用軟起控制時(shí)，需將負(fù)荷線進(jìn)行切換，對控制線進(jìn)行調(diào)整，需要大量處理時(shí)間，嚴(yán)重影響二斜井人員上下。為此，我們進(jìn)一步創(chuàng)新，將QBZ-2X80/1140（660）SF型礦用風(fēng)機(jī)用隔爆雙電源真空電磁啟動器作為變頻啟動、軟啟動的電源開關(guān)，啟動控制箱增加FW型轉(zhuǎn)換開關(guān)，一個(gè)方向?yàn)樽冾l控制方式，另一方向?yàn)檐浧鹂刂品绞剑?dāng)其中一控制系統(tǒng)出現(xiàn)故障時(shí)能在10分鐘內(nèi)完成另一種控制方式的啟動，大大提高了事故處理效率。

3 結(jié)束語

通過對柴里煤礦架空乘人裝置前期運(yùn)行存在的負(fù)力倒車、鋼絲繩脫槽、驅(qū)動裝置故障率高等安全問題，創(chuàng)新并應(yīng)用了新型鋼絲繩落地保護(hù)裝置，應(yīng)用了高可靠性多面體自鎖減速箱，研究應(yīng)用了工作閘、安全閘時(shí)差控制，設(shè)置了變頻、軟啟動雙套控制系統(tǒng)并實(shí)現(xiàn)快速切換，切實(shí)保障了安全運(yùn)行，對礦井的安全運(yùn)輸具有十分重要的意義。我們對保障架空乘人裝置安全運(yùn)行方面的探索和創(chuàng)新，不僅顯著提高我礦輔助運(yùn)行管理水平，而且也為兄弟單位、整個(gè)行業(yè)領(lǐng)域提供了可借鑒的經(jīng)驗(yàn)，對于整體提高國內(nèi)架空乘人裝置安全運(yùn)行能力、規(guī)范行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)起到了積極的作用。

作者簡介：李華興（1978-），男，山東棗莊滕州市人，工學(xué)學(xué)士，助理工程師、國家注冊安全工程師