煤礦架空乘人裝置防護設施的設計與應用分析

楊光 王朝

摘要：在煤礦開采中為了實現長距離持續運輸采礦人員的需求，煤礦架空乘人裝置便成為了重要的運輸設施。雖然該設備具有高效、安全以及易操作等顯著特點。但是受煤礦作業環境的復雜及不確定性，在架空乘人裝置的實際安裝期間，常常會出現脫輪、打滑等問題，這對生產人員的生命安全構成嚴重威脅，因此必須根據采礦現場實際情況對裝置進行優化改造，使用有效的保護裝置，保證乘人安全裝置順利運作。

關鍵詞：架空乘人裝置；防護設施；設計；應用

引言

架空乘人裝置可以在軌道巷、帶式輸送機巷或其他巷道內設置，是一種高效的運人系統，其結構簡單，布置方便，且能實現連續提升。晉煤古書院煤礦井下現有架空乘人裝置兩部，由于安裝地點均屬于變坡點較多、且運距較長，因此原設備配套的各類保護裝置很難確保架空乘人裝置的安全運行，在運行期間嘗多次出現鋼絲繩脫輪，人員乘座高峰期間運力下降導致打滑等現象。

一、煤礦架空乘人裝置原理

煤礦架空乘人裝置主要由驅動部分、線路部分、尾輪部分、張緊部分及電控系統組成，由于該裝置的實際應用價值突出，目前在新型煤礦開采井下應用的非常普遍。煤礦架空乘人裝置工作原理：主要由礦用電動機、減速機來帶動摩擦輪以構成驅動裝置，在電動機與減速機之間往往加裝了電動閘，在摩擦輪上則設置了液壓制動閘，傳動設備架空后，能夠作為無極變速循環運行鋼絲繩的牽引與承載，將懸掛與牽引繩上的乘人吊椅架空在機頭端與機尾端，從而完成地面到地下、地下到地面的人員運輸任務，鋼絲繩常常用耐磨彈性襯墊托輪支撐于沿途的架空裝置上。架空乘人裝置運行原理：主要在巷道的尾部位置配有動力驅動裝置、上下車站，而在巷道的尾部則設有上下車站、尾輪以及重錘式張緊裝置，在沿途設置了托壓繩輪，在上述部位中穿插了一根性能高的鋼絲繩，使得裝置形成一個完整封閉的運輸線路。乘人器主要為礦井生產人員乘坐用，借助上方的抱索器中的襯墊同鋼絲繩的摩擦與鋼絲緊緊抱牢，載送人員從起點直至終點。架空乘人裝置運送過程：系統運行過程，乘坐人員在驅動部附近從乘人器存放架上將乘人器取下，然后將抱索放在啟動軌，乘坐于吊椅上，左手握椅桿并收腳，右手則按自動按鈕，乘人器如果在軌道的上方，則可以自行下滑，依賴抱索器襯墊同鋼絲繩摩擦運行至尾部下車，到達指定的位置后，先將腳落地，然后下吊車，并將乘人器從啟動軌取下，放置于存放架上。架空乘人裝置的電控系統具體由調速、控制及信號保護三部分組成，使用先進PLC控制的電控系統，能夠實現短路保護、電機失壓保護以及過載保護等，同時遇到緊急情況還可以沿途緊急停車，為人員提供安全保護。電控系統還能夠實現無人職守停車控制，開車、停車依據設定程序進行自動控制，同時還具有線路語音通訊聯絡功能。使用中文人機界面，還可以實施顯示裝置的運行狀態及運行速度，顯示相應的故障文字，這方便維修人員對設備的維護及維修。

二、架空乘人裝置掉道分析

架空乘人裝置可以縮短員工上下班的路途時間，減輕員工上下井的體能消耗。但是在運行的過程中，經常會發生鋼絲繩脫離托（壓）繩輪不在軌道上運行的現象，俗稱鋼絲繩掉道。分析鋼絲繩掉道的原因有：（1）鋼絲繩插接處不標準。架空送人裝置的鋼絲繩在安裝插接后，由于工藝不達標導致繩芯軟硬不一，在運轉時碰到托繩輪會產生跳動，跳動幅度過大時，就會導致鋼絲繩掉道、脫輪。（2）托繩輪高低不一致。煤礦井下的架空送人裝置一般在坡度巷道內安裝運行，在安裝過程中，由于巷道成型的原因，導致有些托繩輪并不在一條水平線上，當鋼絲繩運行至過低的托繩輪處時，鋼絲繩本身由于不接觸托繩輪，進而導致脫輪、掉道。（3）托繩輪位置不正。由于架空送人裝置基本上屬于長時間，不間斷運行，由于檢修時間少或檢修不到位，因此會出現極個別托繩輪安裝位置發生偏斜，鋼絲繩運行至位置較偏的托繩輪時，由于接觸面積發生改變，進而導致脫輪、掉道。（4）托繩輪輪襯磨損嚴重。由于便用時間超期，部分托繩輪輪襯磨損嚴重，當鋼絲繩運行至此時，有可能發生偏離近而形成掉道、脫輪。（5）抱索器或者乘人吊椅損壞。當抱索器或者乘人吊椅損壞時，由于吊椅的重心發生偏移，導致鋼絲繩運行軌跡發生偏差，近而形成掉道、脫輪。

三、煤礦架空乘人裝置防護設施的設計及應用

（一）改進抱索器

普通固定抱索器主要采取蝶形彈簧產生預緊力，最大使用坡度可達到45°，但是普通的抱緊器僅僅依靠一個直徑為16mm的聚氨脂棒用來夾緊鋼絲繩，聚氨脂棒易壓壞或老化，依據實際測量與分析，可將原先固定于鋼絲繩上的抱索器的長度縮小15mm，以滿足鋼絲繩在驅動輪與尾輪初曲率半徑需求，最大程度保證鋼絲繩安全運行。

（二）尾輪處加裝保護裝置

架空送人裝置正常運行期間，鋼絲繩在尾輪處是沿著尾輪的繩槽進行沿轉，在鋼絲繩受外力或張緊力下降時往往會出現突然抖動現象，由于尾輪下方沒有能防止鋼絲繩脫繩的防護裝置，因此極易出現脫繩事故，通過現場分析，在尾輪附近加工并安裝了一套能防止鋼絲繩在尾輪處脫繩的保護裝置，確保架空送人裝置的安全運行。

（三）在單輪上方加裝機械保護裝置

架空乘人裝置在空載運行過程中，鋼絲繩在單輪的上方能夠平穩渡過，然而如果座椅上乘坐人員，人員的輕微抖動也會使得鋼絲繩在運行期間會出現抖動的情況，這就會導致鋼絲繩從單輪上方位置脫出繩槽，因此可以根據實際測量，在單托繩輪的位置可以安裝防脫繩機械保護裝置，以避免運行鋼絲繩運行期間出現劇烈抖動的情況。

（四）在機尾張緊導向輪位置增加雙向調控行程開關

鋼絲繩不間斷的、無規律性延伸性是保證架空乘人裝置安全運行的關鍵。為此，通過在機尾張緊導向輪處增設雙向調控行程開關，完善了鋼絲繩松繩的機械保護裝置，確保了鋼絲繩運行期間松緊適度并可控。

結論

為了提升架空乘人裝置鋼絲繩的安全系數，必須改進防脫繩保護及安全防護設施，。減少了在運行期間因抖動而脫單輪、過變坡點時掉雙輪、鋼絲繩跳動脫壓繩輪的現象，更有利于架空送人裝置的安全運行，同時由于設計了特殊的乘人座椅，能滿足特定條件下人員需平躺的要求，更有利于裝置的高效、安全、可靠運轉。

參考文獻：

[1]尹衛兵，程燕妮.煤礦架空乘人裝置防護設施的設計與應用[J].采礦技術，2015（05）：79-81

[2]張斌.架空乘人裝置在煤礦中的應用[J].能源與能，2014（12）：44-45，97

[3]羅賢峰.煤礦架空乘人裝置的設計與應用[D].成都：電子科技大學，2012