礦井斜巷軌道提升綜合配套運輸系統研究與應用

國繼征 薛德強 張慶

摘要：文章介紹了協莊煤礦斜巷軌道提升綜合綜合配套運輸系統現狀，針對現場運行中存在各類安全問題進行研究，減少人為操作環節，降低工人勞動強度，提高運輸安全系數，確保安全生產。

關鍵詞：斜巷軌道；運輸安全；配套運輸系統

1概述

協莊煤礦現有4條斜井、4條采區軌道上、下山；其中，1#副井提升機由洛陽礦山機械廠生產，型號2JK-3.5/20，額定最大靜張力為15噸，最大靜張力差10.5噸，主電機為YR143/39-12-630kw，提升方式為斜井雙勾串車、人物混合提升，提升容器為一噸礦車五輛，XRC人車三輛，井筒斜長1360米，井筒最大傾角為22度，鋼絲繩為6×7-φ34.5，長度1800米，所配電控為TKD-A-0289型及KZG-180/320-3三相可控硅動力制動電源柜。為了確保斜巷軌道安全運輸，保證人員安全，對1#副井軌道提升系統化完善，其中，平巷上車場安裝完成彎道推車機、雙PLC控制斜巷防跑車裝置、實踐安裝視頻監控系統。

2課題提出

我國部分煤礦只具有簡單的推車設備，如對拉小絞車、無極繩等調車方式，車輛調車主要靠人工完成，不但消耗體力大、所需時間長，而且安全系數極低，極易造成人員傷亡事故。《煤礦安全規程》第三百七十條規定，傾斜井巷內安設能夠將運行中斷繩、脫鉤的車輛阻止住的跑車防護裝置，為解決煤礦斜巷運輸中存在上車場彎道推車、斷繩跑車、“行車行人”等問題，在斜巷軌道安裝完成彎道推車機、雙PLC控制斜巷防跑車裝置、實踐安裝視頻監控系統。

3 實施過程

3.1彎道推車機安裝應用

其工作原理：采用YKC型液壓站，液壓站設有電磁溢流閥，當電磁換向閥不工作時，電磁溢流閥卸荷，液壓泵空載運轉；當電磁閥工作時，電磁溢流閥動作，保證系統穩定壓力。液壓站與設備工作機構（馬達）采用高壓膠管或高壓鋼管連接，通過馬達的驅動從而帶動繩輪的轉動來帶動主動小車的往復工作。

斜巷彎道操車優點：

一是可實現彎道推車、過道岔推車。

二是低速大扭矩液壓馬達直接驅動推車機驅動繩輪，取代了電動推車機的一整套傳動裝置。結構簡單，不僅成本降低，更主要的是故障點少，故障率低，維護方便。

三是液壓系統的調速、調壓功能使推車機的推力、速度皆可調整為最理想狀態，不僅操作者得心應手，而且保護了設備，延長了設備壽命。

四是以一臺液壓站作為整套設備的動力源，把以往氣動、電動或電動、電液推桿相混雜使用變為單一的液壓驅動。

五是液壓站采用雙電機雙泵的雙液壓源系統，其中一臺泵工作，另一臺泵備用，系統使用安全可靠。

六是以一臺電機驅動整套設備，并且當設備不動作時，此電機處于空負荷運轉狀態，節省了電力，降低了生產運營費用，延長了設備壽命。

七是推車機使用低速大扭矩液壓馬達驅動，不需要減速機構，安裝布置方便，減少了投資。傳動系統轉動慣性小，可滿載起動，而且換向時不需要停機。

八是根據現場實際情況通過調節系統壓力、流量對設備的載荷、速度進行控制。液壓系統設有加熱裝置，當油溫過低時，加熱器工作，保證介質溫度。

九是液壓系統的液壓溢流保護功能充分保護了推車機的機械結構，即使發生頂牛、別卡，液壓溢流閥會使系統壓力保持恒定，使機械結構不受損害。

十是液壓系統設有過載保護，當溢流裝置出現問題不溢流或電機“飛車”時，過載保護起作用，將直接控制電機工作，保證整個液壓系統的安全穩定。

3.2斜巷防跑車裝置安裝

工作原理：為保證跑車防護裝置的正常使用，專業與泰安科創公司聯合研制雙PLC控制系統，首先在車房主控箱內安裝雙PLC控制系統，兩套PLC互相獨立，互為備份，相互冗余，正常工作時，以其中一套PLC為主控單元，備用PLC的外部控制線路和主PLC一致，并仍然采集輸入信息，但閉鎖其全部輸出信號，兩個PLC對各自采集的傳感器信息進行處理，當有一套PLC出現異常，備份PLC會自動接管控制，確保系統穩定運行，實現“雙線制控制與保護。

安裝使用過程：綜合保護裝置采用位置傳感器來對礦車的運行位置和擋車欄的提升高度進行定位。第一處安裝在提升機（或提升絞車）的絞車深度指示器上，深度指示器安裝有編碼器，傳感元件為軸編碼傳感器，可有效定位礦車運行位置。第二處安裝在電動收放器上，傳感元件為接近開關，可有效定位擋車欄的提升高度。第三處安裝在擋車攔固定支架上，傳感元件為接近開關，用于檢測擋車欄是否提升到位。第四處安裝在斜巷變坡點軌道內側或安裝在深度指示器上，傳感元件為接近開關，起到清零限位的作用。

當提升機（或提升絞車）向下送車時，當最前面的礦車（頭車）到達距離擋車欄一定距離時，電動收放器接收到軸編碼傳感器發出的控制信號，提升裝置將擋車欄提起，礦車通過。同樣，當提升機（或提升絞車）再次向上提車時，向下松車時的尾車成為了頭車，當最后面的礦車（尾車）經過并離開擋車欄同樣距離時，電動收放器再次接收到軸編碼傳感器發出的控制信號，擋車欄落下。

如果正常過車時，擋車欄提起不到位或因故障未提起，保護裝置將發出聲光報警信號。

如果礦車出現跑車或脫軌等情況時，由于攔車欄門始終處于常關閉狀態，將礦車柔性攔住，保證了井下工作人員和設備的安全。

3.3斜巷運輸監控裝置安裝

該系統主要由片口預警分站、乘人地點屏蔽分站、讀卡分站、控制臺四大部分構成。

預警分站主要安裝于各人員上下片口，用于檢測片口人員信息，讀卡分站讀取到片口內的人員識別卡信息后，即會在片口音響發出報警信號以提示人員退回到安全區域。

乘人地點屏蔽分站安裝于各片口安全區域內，主要用于屏蔽安全區域及乘人地點內人員信息，以避免讀卡分站及預警分站發生誤動作，影響絞車提升。

讀卡分站主要依靠自身信息采集控制單元接收巷道中所有人員識別卡的無線射頻信號，并通過絞車房內的控制臺主界面顯示，以提示絞車司機巷道內有人。

4效益分析

4.1彎道推車機效益分析

安全效益：實現推車過彎道、道岔，保證上車場調車安全高效。減少崗位人員和操作環節，無重復勞動，提高工作效率，消除安全隱患，提高運輸安全性和可靠性。

經濟效益：彎道操車每天節約3個崗位工，年節省人員工資9萬元；年節約無極繩鋼絲繩費用2萬元。

4.2斜巷跑車防護裝置效益分析

安全效益：跑車防護裝置雙PLC控制系統的研究與應用，使跑車防護裝置運行更趨安全、穩定，同時該系統操作簡單，切換快捷，保證跑車防護裝置的正常使用，提高斜巷提升安全系數，保證提升安全。

經濟效益：斜巷綜合保護裝置每天節約3個巡檢工，年節省人員工資9萬元。

4.3斜巷運輸監控裝置效益分析

社會效益：該系統基于礦井人員定位系統，具有人員檢測、身份識別等功能，徹底杜絕了“行車行人”的情況出現，為礦井采區軌道實施封閉巷道管理創造了有利條件，提供了合理、安全的檢測手段，確保斜巷提升安全。

作者簡介：

國繼征，男，山東新泰人，協莊煤礦機電礦長，高級工程師，從事井下機電運輸管理工作。