大傾角長距離架空乘人裝置打滑飛車預防措施分析

劉 洋

（中煤科工集團武漢設計研究院有限公司，新疆烏魯木齊 830000）

0 前言

隨著是近年來由于斜井人車引發的事故時有發生，斜井人員提升方式得到高度重視，2014年2月28日煤安監司《關于加強煤礦斜井運人系統安全管理工作的指導意見》（征求意見稿）中提出在選用新的斜井運人系統時，宜優先選用架空乘人裝置或異型軌卡軌斜井運人系統，對新建和擴建礦井不得采用普通軌斜井人車運輸，生產礦井應在3年內淘汰斜井人車。

隨后2015年山西省煤炭工業廳關于加快淘汰煤礦斜井（巷）人車的通知，決定于2015年對全省煤礦斜井（巷）人車進行限期淘汰。

國家安全生產監督管理總局頒布的《煤礦安全規程》[2016]第384條對新建和擴建礦井嚴禁采用普通軌斜井人車運輸。

為落實國家政策，各地方企業紛紛抓緊落實斜井人車的工作，掀起礦井架空乘人裝置改造的浪潮。

但對于大傾角長距離的架空乘人裝置，由于單邊負載大，更容易出現打滑、飛車等事故，如何解決打滑，防止飛車成為架空乘人裝置的主要面臨的問題。

1 大傾角長距離的架空乘人裝置打滑，飛車原因分析

根據選型計算可知：當下放側無人而上升側滿員時，驅動輪張力差最大，電機功率最大，且最容易出現打滑現象。

根據鋼絲繩最小點張力的計算Smin=C q0g

驅動輪入繩口最大張力：

式中：Smin——最小張力；

q0——鋼絲繩每米長度質量；

Q1——人員重量（包括負重）；

嬰兒在被動訓練后機體往往處于疲憊狀態，有助于睡眠。良好的睡眠對生長激素分泌促進嬰幼兒生長發育有重要意義。有研究證明，睡眠不好的兒童易出現生長發育遲緩、免疫力、記憶力、組織及創造能力和運動能力等多系統功能受損，并出現情緒及行為問題[5]。故被動訓練可以從多方面促進窒息患兒體格的發育。

Q2——吊椅重量；

λ1——線性摩擦驅動帶式輸送機提升高度；

ω——線路阻力系數；

L——運行長度；

驅動輪出繩口最小張力：

防滑計算：S1/S2＜eμa。

由公式可知：為滿足不打滑條件：

方法一：增大吊椅間距，減少單邊最大載荷S1數值。

方法三：保證摩擦系數。

根據《煤炭工業礦井設計規范》（GB50215-2015）規定[1]，斜井最大班工人下井時間不應超過45 min，為滿足下井時間。對于大傾角長距離的架空乘人裝置，必須減小吊椅間距，因此更容易出現打滑及飛車現象。

2 大傾角長距離的架空乘人裝置防打滑，防飛車措施

2.1 設計分析

從設計來講，首先要根據運輸距離，最大班下井人員數量及運行速度，在規定的時間內計算最合理的乘人間距，在此基礎上確定滿足防滑要求的驅動輪圍包角。目前架空乘人裝置設計通常采用單輪驅動，最大單輪驅動的圍包角約200h，當傾角達到25h，運行距離超過1.2 km時，單輪驅動已經無法滿足防滑要求。就目前架空乘人裝置國內發展的現狀來講，增加圍包角最有效的就是采用雙輪驅動裝置，圍包角接近360h，基本可以有效解決上訴問題。

2.2 使用管理分析

從管理上來講，在設計院已經將各參數設計完成，使用單位如何確保在使用中與設計確定的吊椅間距保持一致，成為問題的關鍵。固定抱索器吊椅間距已經完全確定，可摘掛抱索器和活動抱索器則需要運行時控制。目前國內廠家普遍采用架空乘人裝置吊椅間距強制措施。其原理為在機頭和機尾上車點前設置圍欄，當架空乘人裝置運轉后，推動器會根據電控箱PLC設定的時間啟動和停止，例如設計速度為1.0 m/s，吊椅間距為10 m，則設置PLC的控制時間10 s，推動器將在啟動推起擋桿后延時2 s自動停止將擋桿放下，10 s后再啟動，如此循環來控制吊椅間距。

再者就是加強企業自身管理，提高工人素質，準守使用規程，以保證行人間距。加強日常維護，保證有效的鋼絲繩張緊力，定期對鋼絲繩用水泥灰去油，保證有效摩擦力等措施。

2.3 事故防范措施分析

從事故防范上來講，當乘坐人員出現攜帶物品過重，或者系統失靈，同樣會出現過載現象，一旦出現過載現象勢必出現打滑事故。

目前打滑保護措施主要分為三種，第一種是架空乘人裝置專用簡易的打滑保護，利用兩個速度傳感器分別安驅動輪進繩和出繩兩端，計算繩運行速度來確定鋼絲繩是否存在運行過快的打滑現象。這種簡易打滑保護嚴格來講只是一種打滑檢測裝置，因為只能檢測到鋼絲繩是否在驅動輪上打滑，檢測到有打滑現象后只能停車，與皮帶機打滑原理相同，并不能制止鋼絲繩在驅動輪挪動。

該方式對平巷效果顯著，但對大傾角長距離的架空乘人裝置來講無法解決出現打滑事故和飛車時對乘坐人員的保護。

第二種就是制繩式打滑保護，制繩式打滑保護技術特性是發生鋼絲繩在驅動輪打滑時，利用機械裝置抓住鋼絲繩，制止鋼絲繩挪動，起到保護乘坐人員的作用；制繩式打滑保護充電時為常開狀態，檢測到打滑信號后立即抓住鋼絲繩；斷電后自動松開鋼絲繩回復原位。該方式也可作為，當高速制動器和安全制動器失效情況的三級制動。

湖南湘潭恒欣生產的鋼絲繩制動器，根據結構和工作原理不同分為斜楔式和直壓式兩種，動力源可采用液壓式[2]。

（1）斜楔式

斜楔式適用于活動抱索器和可摘掛抱索器的煤礦架空乘人裝置，在驅動輪和上下車點之間的驅動輪入繩側和出繩側各安裝一臺。斜楔式鋼絲繩制動裝置由GSZDX-150型斜楔式鋼絲繩制動器、信號控制箱、直流穩壓電源、速度傳感器、速度檢測托輪、速度安裝支架組成。

圖1 斜楔式鋼絲繩制動器

當鋼絲繩正常運行時，活動斜楔不動作；當速度傳感器檢測到鋼絲繩嚴重超速（一般設定超過正常速度30%）信號控制箱輸出信號，控制推動器動作，推動器通過推板組推動活動斜楔夾住鋼絲繩；當活動斜楔上的摩擦塊接觸鋼絲繩時，鋼絲繩會帶著活動斜楔沿著牽引方向移動，使其夾緊力越來越大，直至完全被制動，最大制動力可達150 kN。

（2）直壓式鋼絲繩制動裝置

直壓式適用于所有抱索器，其制動裝置由直壓式鋼絲繩抓捕器、信號控制箱、直流穩壓電源、速度傳感器、跑偏傳感器、速度檢測托輪、速度安裝支架、跑偏傳感器安裝支架、液壓站或氣源等組成。同理當速度傳感器檢測到鋼絲繩嚴重超速（一般設定超過正常速度30%）信號控制箱輸出信號，控制電磁閥動作，從而實現對液壓缸的動作控制，通過上下制動條夾住鋼絲繩，最大制動力可達50 kN。

圖2 直壓式鋼絲繩制動器

制繩式打滑保護同樣也存在一定缺陷，他雖然能有效制動鋼絲繩，但未必能有效立即將吊椅制動，因為隨著鋼絲繩使用時間過久，繩直徑逐漸變小以及抱索器自鎖力不夠，都會使得鋼絲繩與抱索器之間同樣會出現滑動。

第三種就是在吊椅上制動[2]，利用逆止的原理，在托繩輪架上向上伸出一個支架，支架上裝有可轉動擋板，彈簧作用下呈立起狀態，擋板和彈簧之間設有脫口裝置，脫口裝置固定一根拉線，通過當架空乘人裝置產生飛車、打滑時，通過人為控制拉線對吊椅進行強制阻擋，每兩跨橫梁之內能擋住且停留一人或最多兩人，以避免乘坐礦工在飛車或打滑時不至于疊加相撞而產生群死群傷。該裝置設計簡單，操作方便，是當前三級制動裝置（高速制動、安全制動、鋼絲繩制動）均失去制動力時，能最后有效保護乘坐礦工的人身安全的措施，堪稱是礦工乘坐“猴車”的最后一道生命保護線。

3 結束語

近年來也發表了一些架空乘人裝置防飛車的相關論文，本文根據以往的論文及筆者在設計中遇到的問題相結合，分別從事前、事中和事后進行了充分的分析，基本上徹底有效的解決了打滑飛車事故，由于《煤礦安全規程》只是簡單要求設有打滑保護（通常是指簡易打滑保護），但在《煤礦用架空乘人裝置安全檢驗規范》[AQ1038-2007]對此還規定要設有捕繩器裝置，但生產企業已針對各種可能性均想到相應的防范措施。因此再設計時設計院和設備廠家需結合礦井實際巷道特點、抱索器形式以及企業自身管理水平選配防止打滑、飛車措施的保護裝置，以保證更安全可靠的運行。

［1］GB50215-2015.煤炭工業礦井設計規范［S］.

［2］肖公平.煤礦井下架空乘人裝置［M］.徐州：中國礦業大學出版社，2003.

［3］ MT/T1117-2011.煤礦用架空乘人裝置［S］.

［4］國家安全生產監督管理總局.煤礦安全規程［M］.北京：中國法制出版社，2016.

［5］AQ1038-2007.煤礦用架空乘人裝置安全檢驗規范［S］.