架空乘人裝置（猴車）在煤礦井下的應用研究

貴永全

（山西汾西礦業集團柳灣煤礦， 山西 孝義 032303）

引言

隨著國內煤礦生產設備的發展，煤礦架空乘人裝置開始逐漸被應用于井下生產作業，是結合生產環境、巷道特點所設計的一種繩索式人員運輸系統，可供作業人員于井下、地面之間往返，是一種無極繩運輸系統。與機械式人員輸送方式相比，架空乘人裝置優勢突出，譬如人員輸送安全性明顯提高，運行耗費更低，而且后期維修工作量較小，逐漸得到廣泛應用。

1 井下架空乘人裝置的工作原理與結構設計

井下架空乘人裝置實際上是配備有纜車和運行軌道的一種架空索道，其中架空索道是井下纜車裝置不可或缺的部分，主要用于礦山井下斜巷作業中人員的往返輸送。該系統包括驅動模塊、電控模塊、線路模塊、尾輪模塊和張緊模塊等構成，人員運輸量比較大，人員靜止上下運送方便，操作簡單、安全性比較高，而且動力消耗低，便于檢修維護，是礦山井下與地面人員往返輸送的一種新型高效設備。

就工作原理而言，架空乘人裝置與地面旅游索道較為相似，均為循環運輸方式。其驅動裝置主要是由系統電動機驅動減速機摩擦輪，牽引承載物為無極循環的架空鋼絲繩，由張緊系統將鋼絲繩張緊并搭配沿途繩輪作為依托支撐，確保不同托輪之間的鋼絲繩部分保持足夠的張力與繞度。抱索器主要用于連接無極循環鋼絲繩和纜車裝置，不斷循環運行，實現人員輸送的功能[1]。

1）驅動模塊。驅動模塊主要設備為絞車，構成設備由圖1所示。

圖1 井下架空乘人裝置驅動模塊示意

2）托輪模塊。主要分為單托輪、托亞輪和雙托輪，其中后兩者主要用于變坡處。托輪設備主要結合巷道實際情況選擇錨桿定位懸掛安裝，或者經由橫梁定位懸掛安裝。各個安裝區段均應參照中心線（腰線亦可）為基準，確保區段內凸輪在同一水平線上安裝校正。

3）乘人設備。常用的乘人設備為吊箱或者吊椅。以吊椅為例，當架空乘人裝置啟動時，搭載人員從乘人點取下吊椅，然后將抱索器搭扣在啟動索道上，系統牽引人和吊椅向前移動，致抵達目的地時雙足落地然后取下吊椅[2-3]。

4）張緊設備。對重錘以及迂回輪的位置可自由調節，并且能夠結合索道載荷實現鋼絲繩拉力的自動調節，確保整個系統裝置提供充足的牽引力。

5）電氣保護設備。在系統軟硬件接口技術的支持下，通過遠程監控系統即可就地監控或者遠程監控，這是對架空乘人裝置保護功能的完善，也是現代煤礦井下作業設備的科技創新體現。

2 井下架空乘人裝置的應用問題

1）張緊滑道長度短于鋼絲繩伸長量。按照礦業生產相關規定，煤礦井下架空乘人裝置設計時應確保張緊滑道長度超出系統安裝長度的0.5%，其數值最好維持在0.5%～0.8%范圍內。但是大部分裝置實際參數指標并不符合相關規定，難以有效應對人員輸送過程中的技術要求。這可能導致正常范圍內鋼絲繩性能不能趨于穩定，進而誘發牽引打滑問題。

2）牽引繩掉繩。導致牽引繩掉繩的影響因素主要是搭載人員未嚴格遵循相關規定乘坐架空乘人裝置，引起吊座失穩，進而導致牽引鋼絲繩脫離系統托繩輪，造成“脫軌”現象。筆者曾參與某礦井下-540 m處設置架空乘人裝置的工作，初期對離地高度缺乏充分考量，設計吊座人員過多，引起吊座以及托繩拖地問題，在吊座牽引的影響下牽引鋼絲繩脫離托繩輪，導致架空乘人裝置發生故障。

3）牽引鋼絲繩時缺乏足夠的插接強度。插接強度不足是引起牽引鋼絲繩使用壽命和運載故障的重要因素，因為隨著架空乘人裝置的運行時間加長，插接強度較弱的接頭部位逐漸被拉開，該部位鋼絲繩物理性能受到影響，使用年限縮短，同時運行過程中也有較大幾率引起危險故障事件[4]。

3 井下架空乘人裝置應用問題的解決措施

1）合理設計張緊滑道長度。鋼絲繩打滑可影響架空乘人裝置整體的穩定性，需要合理留取張緊滑道長度。分析實際參數發現，架空乘人裝置鋼絲繩處于懸掛運行狀態下2 h時，裝置整體性能處于最佳狀態，此時鋼絲繩伸長率維持在0.5%；經過50 h的運行周期后，鋼絲繩伸長率增加至0.8%；經過4個月的運行后，鋼絲繩伸長率提升至1.5%。結合實踐分析和數據計算，建議設計架空乘人裝置時留取張緊滑道長度為系統安裝長度的1.2%，這一數值是比較合理的[5]。

2）全面檢修系統，按照規范執行相關操作。對于出現鋼絲繩脫落托輪的現象，應及時全面檢修架空乘人裝置，檢查設備有無安裝錯誤或者使用違規之處。特別是人員輸送期間，必須遵循相關規范進行操作，正常乘人的狀態下吊座在井下的最低點必須與地面的垂直距離不超過250～500 mm范圍，通常情況下維持在300 mm即可，鋼絲繩運行方向必須與托輪繩支架輪軸中心線保持垂直狀態。此外，巷道變坡點、搭載集中點應選擇繩輪組，這樣有助于保證人員搭載安全性。對搭載人員也應參加安全教育培訓，嚴格要求其遵循乘坐和使用規范，不得出現違規操作行為。

3）插接強度問題。所用插接鋼絲繩，注意盡量選取相同的規格和繩徑，或上述參數保持高度一致。進行插接操作時注意清潔鋼絲繩表面，做好周圍環境的維護，不要過于潮濕，以干燥為佳，確保鋼絲繩接頭處咬合緊密。所用鋼絲繩長度適中，不要過長或者過短，因為過長的情況下插接后的鋼絲繩難以充分張緊，過短則不符合使用條件。插接時鋼絲繩每一股鋼絲彼此都應嚴密咬合，最后對鋼絲繩咬合間隙徹底砸實，以免產生毛刺和縫隙，外表面采用防銹油漆噴涂處理。除此之外，該裝置通常還存在鋼絲繩自旋、凈安裝寬度數值過小等情況，需要設計安裝人員予以重視。隨著架空乘人裝置的不斷應用，其安裝規范和使用要求逐漸嚴格，建議遵循相關規章制度加以安裝和應用，以免引起不必要的故障[6]。

4 結語

架空乘人裝置在煤礦井下的運用越來越廣泛，并且有著其他設備難以比擬的優勢，為煤礦生產帶來更多便捷。在相關科研成果和生產實踐中看到，架空乘人裝置的具體類型也越來越多，但是其基本原理類似，都利用了摩擦力，是某種帶驅動的傳輸裝置。因此，應掌握其基本原理，把握故障排除要點，避免事故的發生。

[1]胡燕平，莫虎，余洪偉，等.基于比例減壓閥控制的液壓架空乘人裝置特性研究 [J].湖南科技大學學報（自然科學版），2011，26（3）：22-25.

[2]高自成，徐學林，陳自力，等.礦山架空乘人裝置連接系統的設計研究[J].煤礦機械，2011，32（9）：153-155.

[3]丁守強.煤礦在用架空乘人裝置存在問題及解決方法[J].能源與環保，2017，39（6）：172-175.

[4]張紅帥.煤礦單向架空乘人裝置的技術研發與應用[J].煤礦機械，2015，36（2）：217-218.

[5]姜良亮.新型自動脫掛式抱索裝置在煤礦井下架空乘人裝置的應用研究[J].中國煤炭，2013，39（1）：70-73.

[6]沃磊.架空乘人裝置存在的問題及對策措施[J].中國煤炭，2014（4）：76-78.