煤礦猴車安全保護裝置分析研究

祁 龍

（山西平舒煤業有限公司， 山西 壽陽 045400）

引言

架空乘人裝置（猴車）是煤礦運輸鏈條中的重要部分，出現故障時檢修人員應及時予以檢修排除，防止發生運輸事故。但部分故障可能難以得到及時排查，因此對于架空裝置，就需要額外設置安全保護裝置，以避免出現安全事故。現階段國內領域關于架空乘人裝置安全保護裝置的發展較為完備。

1 煤礦猴車機械安全保護裝置

1.1 防飛車保護裝置

防飛車保護裝置主要應用于猴車上行或下行狀態下的長距離運輸保護，突發停電時引入防飛車保護設置可以有效控制猴車在斷電狀態下實現平穩停車。當前常用的飛車保護裝置分為三種，即閘盤制動器、吊椅制動器和繩索制動器。

1）閘盤制動器。該型制動器設計為鉗形抱緊驅動輪盤，采用合金銅閘瓦，后口安裝液壓缸、制動彈簧。出現飛車現象時，或減速器未發揮減速作用，制動器閘瓦將抱緊制動閘，強制終止裝置運行。該型制動器在短距離小坡度環境下比較適用，但對于長距離大坡度環境下運行的猴車來說難以發揮有效的制動效果，特別是滿負荷單邊載人情況下，可能存在制動閘被閘瓦抱緊而鋼絲繩仍處于高速運行狀態的問題，碰撞傷人事件不在少數[1]。

2）吊椅制動器。該型制動器主要設置于托繩輪正上方，采用間隔安裝的方法，并通過油絲繩連接為整體。吊椅制動器分為吊板、插板、擋板控制器、支撐架、控制油絲拉繩等多個部分，其中插板位于托繩輪上方，并利用擋板控制桿支撐效應處于懸掛狀態，抱索器通過時不受阻礙。如果猴車運行速度太快，乘員可隨時通過油絲拉繩加以控制，插板短時間內卡住抱索器，避免吊椅繼續向前運行，對吊椅碰撞飛車等危險事件有良好的預防效果。吊椅制動器工作原理比較簡單，便于安裝，具有很強的實用性，在大坡度長距離環境下應用較為普遍。

3）繩索制動器。此類制動器通常是成組應用，分別于下進繩口和出繩口安裝。猴車正常運行狀態下，制動液壓缸啟動，活塞桿推開楔形閘瓦開口并使之長大，進而壓縮彈簧，此時鋼絲繩可順利通過；一旦猴車處于超速運行狀態，控制箱接收到來自速度傳感器的超速信息反饋，向液壓站發出指令，換向閥動作并使液壓缸回油，此時彈簧復位固定鋼絲繩。繩索制動器對短距離運輸猴車比較實用，但是在長距運輸環境下鋼絲繩承受負荷過高而且速度過快，制動器動作過猛，鋼絲繩受慣性沖擊可能斷裂，引起嚴重事故[2]。

1.2 越位保護裝置

越位保護裝置主要用于猴車成員未能及時下車的情況，通過保護裝置迫使猴車停止運行，如圖1所示。

圖1 猴車越位保護裝置結構示意圖

越位保護裝置共有兩套，分別安裝在主動輪和系統尾輪部位。如果猴車成員未能在下車點下車，鋼絲繩受重力影響下垂并牽引越位托輪轉動，越位傳感器采集信號后傳輸至綜合保護裝置，此時猴車停下，達到越位保護的效果。越位保護裝置安裝位置和可靠性相對較高，而且比較靈活，維修量大大減少，同時也有效保護猴車成員人身安全，因而應用較為普遍。

1.3 猴車吊椅防過擺保護裝置

猴車運行中可能存在超速以及重心不穩的問題，導致懸掛吊椅劇烈擺動，特別是抱索器經過索道輪系時有較大幾率出現運輸事故。加入防過擺裝置可用于預防上述問題，主要是加裝防過擺護繩，其結構設計見圖2。

圖2 吊椅防過擺保護設計示意圖

將護繩支架固定于托繩輪上，然后用卡環將護繩緊扣在指甲上。猴車正常運行時，鋼絲繩、吊椅吊桿以及防過擺護繩均保持在相同垂直平面內，一旦出現劇烈晃動，護繩可固定吊椅，限制其過度擺向內側，避免出現人員傷亡事故[3]。

1.4 防脫繩裝置

防脫繩裝置目的在于避免變坡點部分的鋼絲繩失去固定、脫出托繩輪槽的情況，與之相搭配的還有掉繩捕繩裝置，后者主要是在防脫繩裝置未正常工作的情況下避免鋼絲繩落地，二者結構如圖3所示。

圖3 防脫繩、掉繩抓捕結構設計示意圖

2 電控系統保護

猴車運行過程中需要電控系統加以保護，其通常是利用PLC控制系統全程監控猴車運行狀況，針對異常情況及時作出預警和停車控制，并且能清晰顯示故障位置。電控保護系統由傳感器、聲光報警設置、信號傳輸處理、顯示等部分構成，主要功能包括機頭機尾越位保護、斷繩急停、過欠速保護、全程急停保護、變坡點掉繩保護以及重錘下限位保護等等。

1）機頭機尾越位。作業人員誤入機頭機尾部位的禁止越位點時，安裝在此處的越位傳感器向外發出越位信號，控制系統收到信號后發出警報和急停指令，顯示模塊提示“機頭越位”、“機尾越位”，防止作業人員受到意外傷害[4]。

2）過欠速保護。主動輪以及托繩輪上均安裝有速度傳感器，用于檢測猴車運行速度，如果速度偏高或者偏低，就會向控制系統發出信號，后者根據信息發出自動停車指令，此時顯示模塊則提示“欠速保護”、“過速保護”，這種情況下可防止出現飛車事故，避免乘員受傷以及設備損壞。

3）全程急停保護。在車的沿線設置緊急停車功能的開關裝置，用鋼絲繩連接為一個整體，乘員在任何位置都可牽拉鋼絲繩啟動緊急停車開關，向控制系統發出急停信號。系統收到信號后終止運行并發出“急停故障”警報。

4）重錘下限位保護。鋼絲繩伸長時重錘下降至相應位置，限位保護裝置就會發出信號，收到反饋信息的控制系統將會中止運行并發出警報信息，顯示模塊提示“重錘下限位”，防止鋼絲繩處于松弛狀態引起打滑問題[5-6]。

5）變坡點掉繩。鋼絲繩牽引過程中張緊力過小、托壓繩輪輪襯磨損以及托壓繩輪偏移等因素均可能造成鋼絲繩脫出托繩輪，此時保護系統通過補繩裝置抓取鋼絲繩，保護開關向系統發出反饋，后者發出警報和停車信號，提示“變坡點掉繩”，防止猴車成員意外受傷。

3 結語

煤礦猴車在井下運輸中發揮重要作用，其性能與煤礦安全和生產效率有著密切關聯。同時猴車能否持續、安全、可靠運行是衡量煤礦井下檢修工作的重要指標。國內煤礦猴車雖然配備了相對完善的安全保護設施，但仍存在不少安全問題亟待解決，同時需要進一步實現智能化以及人性化目標設計。因此，應不斷改善煤礦猴車安全保護裝置性能，確保井下人員輸送安全。