ZDC30-2.5型自動防跑車裝置在煤礦的應(yīng)用

金建國 牛柏森

（1.河南永錦能源有限公司，河南許昌461670；2.河南永錦能源有限公司云蓋山煤礦二礦，河南許昌461683）

0 引言

斜巷提升系統(tǒng)是煤礦各類機電運輸系統(tǒng)中一項重要組成部分，由于種種原因，軌道運輸過程中易發(fā)生跑車事故，造成設(shè)施損壞、財產(chǎn)損失，并對職工生命安全造成嚴(yán)重威脅。因此，《煤礦安全規(guī)程》第三百八十七條明確要求：傾斜井巷內(nèi)使用串車提升時，必須在傾斜井巷內(nèi)安設(shè)能夠?qū)⑦\行中斷繩、脫鉤的車輛阻止住的跑車防護(hù)裝置；上述擋車裝置必須經(jīng)常關(guān)閉，放車時方準(zhǔn)打開。

1 礦井斜巷運輸系統(tǒng)跑車防護(hù)裝置現(xiàn)狀

某煤礦副井提升采用礦車串車，主要用于提升矸石、上下物料，井筒長度329 m，傾角28°，提升機型號JK2.5×2；暗斜井井筒長度490 m，平均傾角18°，提升機型號JTPB1.6×1.5；軌道斜井井筒長度850 m，平均傾角16°，提升機型號JK2×1.8。各斜巷提升系統(tǒng)中，上平臺安裝有一道阻車器，防止車輛誤入；上平臺安裝有一道聯(lián)鎖擋車杠，下平臺安裝有一道擋車杠，巷道內(nèi)每隔200 m裝設(shè)有一道自制擺桿式防跑車裝置，自制防跑車裝置為擺桿式，發(fā)生跑車時，車輛撞擊到擺桿下端，擺桿因受力撞擊防護(hù)欄鋼絲繩閉鎖銷軸，將擺桿觸碰框內(nèi)鋼絲繩銷軸打落，擺桿下方安裝的防護(hù)欄脫落，起到擋車的作用（圖1）。

圖1 自制擺桿式跑車防護(hù)裝置安裝示意圖

自制防跑車裝置存在的問題：

（1）靈敏系數(shù)低，當(dāng)發(fā)生跑車時，擺桿的動作不能準(zhǔn)確擊落觸碰框內(nèi)閉鎖銷軸，造成跑車防護(hù)擋車杠不會脫落，即便擺桿將觸碰框內(nèi)閉鎖銷軸擊落后，擋車杠落下時不能準(zhǔn)確對車輛進(jìn)行攔截。同時，由于車輛通過時不斷撞擊擺桿，跑車防護(hù)裝置易發(fā)生誤動作，需要人工到現(xiàn)場進(jìn)行處理。

（2）防護(hù)作用弱，由于自制擺桿式跑車防護(hù)裝置僅靠一道擋車杠阻攔車輛，無法保證將車輛牢固攔截，起不到攔截作用，就會造成跑車事故擴大。

（3）不能滿足要求，《煤礦安全規(guī)程》明確要求，擋車裝置必須經(jīng)常關(guān)閉，放車時方準(zhǔn)打開，因此，礦井在用的跑車防護(hù)裝置需要進(jìn)行更換。

2 ZDC30-2.5型自動防跑車裝置介紹

2.1 適用范圍

ZDC30-2.5型自動防跑車裝置主要在煤礦、金屬礦山、非金屬礦山等所有井上或井下傾角在30°以下的單軌或雙軌提升運輸斜巷中使用。

2.2 工作原理

ZDC30-2.5型自動防跑車裝置與提升機電控聯(lián)鎖互動，即提升機通電，裝置通電工作；提升機斷電，裝置即停止工作。自動防跑車裝置接通電源后，系統(tǒng)自動檢測礦車實時位置、擋車欄是否下放到位等。當(dāng)?shù)V車正常下行時，擋車欄處于常閉狀態(tài)，礦車下行到PLC設(shè)定的第一設(shè)定值時，主控PLC將控制提升電機自動完成升欄操作；礦車到達(dá)第二設(shè)定值時，主控PLC將控制電機完成降欄，恢復(fù)常閉狀態(tài)。當(dāng)?shù)V車正常上行到第二設(shè)定值時，PLC控制升欄操作；礦車到達(dá)第一設(shè)定值時，自動完成降欄，恢復(fù)常閉狀態(tài)。當(dāng)?shù)V車超出正常行駛速度（跑車、溜車）時，PLC控制緩沖式擋車欄對礦車進(jìn)行可靠的阻攔，從而有效地避免事故的發(fā)生。對于多點多擋車跑車防護(hù)，采用PLC串行通信方式，大大減少了信號電纜，控制方便，安裝簡捷，絞車房集中控制顯示箱還能夠及時準(zhǔn)確地反映和控制各擋車機構(gòu)和礦車的工作情況（圖2）。

圖2 ZDC30型斜井跑車防護(hù)裝置

2.3 技術(shù)參數(shù)

技術(shù)參數(shù)如表1所示。

2.4 性能特點

（1）ZDC30-2.5型自動防跑車裝置功能強大，控制方便，可進(jìn)行“提人”“提物”“自動”“手動”“脫機選擇”“自檢”等操作，設(shè)計更人性化，可根據(jù)不同的情況便捷地選擇各種工作方式；具有實時監(jiān)控功能，擋車欄狀態(tài)、礦車位置能夠?qū)崟r數(shù)字顯示；具有自動檢測故障顯示、故障報警功能；同時可實現(xiàn)深度失效、過卷、過速等絞車后備保護(hù)功能。

表1 技術(shù)參數(shù)

（2）ZDC30-2.5型自動防跑車裝置系統(tǒng)測控精度高、可靠性高。采用霍爾傳感器旋轉(zhuǎn)編碼測速，抗干擾能力強，提高了系統(tǒng)的可靠性和安全性；采用PLC可編程控制技術(shù)，使時間和速度的測控精度達(dá)到1 ms和0.01 m/s，提高了系統(tǒng)控制的精度。運用擋車欄是否到位控制和顯示，確保了對礦車攔截的準(zhǔn)確率。

（3）柔性擋車技術(shù)，采用新型緩沖器和柔性擋車欄，緩沖力可調(diào)，可根據(jù)不同情況調(diào)力，柔性緩沖攔截能力強。系統(tǒng)配置脫扣裝置，能有效避免裝置本身的損傷。系統(tǒng)各部件安裝方便，維護(hù)簡單，性能穩(wěn)定，綜合性價比高。

2.5 跑車防護(hù)裝置改造主要技術(shù)關(guān)鍵

（1）跑車防護(hù)裝置必須實現(xiàn)常閉。傾斜井巷內(nèi)使用的跑車防護(hù)裝置須經(jīng)常關(guān)閉，放車時方準(zhǔn)打開，車輛通過后及時閉合。

（2）跑車防護(hù)裝置能夠?qū)崿F(xiàn)在線監(jiān)測、自動閉合功能，正常情況為常閉狀態(tài)，當(dāng)車輛即將通過時，提前自動打開，車輛通過后，自動閉合，不影響運輸安全。

（3）控制核心選用進(jìn)口品牌可編程控制器，具備故障自動檢測和顯示功能；通過編碼器獲取礦車的位置數(shù)據(jù)。提升絞車運行中，跑車防護(hù)裝置自動控制擋車欄的打開與關(guān)閉。擋車欄出現(xiàn)故障時，必須將提升絞車停車閉鎖，實現(xiàn)擋車欄與提升絞車的聯(lián)動閉鎖。

（4）互鎖：提升絞車運行中，礦車接近擋車欄，但擋車欄未能打開時，提升絞車能自動停止，防止礦車撞上擋車欄；當(dāng)?shù)V車運行在擋車欄的必開區(qū)域，因異常而停車時，開著的擋車欄不得關(guān)閉，以防落在礦車上。當(dāng)檢測到礦車超速時，保持擋車欄的常閉狀態(tài)，同時向提升絞車發(fā)停車（超速報警）信號。

（5）攔截功能：當(dāng)檢測到礦車接近超速時，或發(fā)生了斷繩或脫鉤跑車事故時，能立即停止絞車運行，同時擋車欄保持常閉狀態(tài)，將礦車攔截下來。

（6）當(dāng)檢測到礦車超速時，保持擋車欄的常閉狀態(tài)，同時向提升絞車發(fā)停車（超速報警）信號。

（7）具備手動開欄功能：系統(tǒng)可在絞車房進(jìn)行操作、顯示，在絞車房內(nèi)，通過操作按鈕或按鍵，可以手動方式開、關(guān)各擋車欄。擋車欄出現(xiàn)故障時，可調(diào)整為脫機模式。

（8）功能：在擋車欄打開、關(guān)閉及出現(xiàn)故障時，系統(tǒng)具備發(fā)出報警或提示的功能。

（9）顯示功能：可顯示運輸絞車的工作狀態(tài)、礦車的位置和速度、各傳感器報警狀態(tài)、各道擋車欄的狀態(tài)。

（10）視頻監(jiān)控功能：每一道擋車欄處必須配備隔爆型攝像頭，視頻信號采用光纖傳輸，傳輸圖像必須高清，不能影響觀看質(zhì)量。

（11）跑車防護(hù)裝置不得影響軌道的完整性和強度。

3 ZDC30-2.5型自動防跑車裝置在礦井的安裝應(yīng)用（以副斜井為例）

（1）通過改造，使副斜井跑車防護(hù)裝置實現(xiàn)井口平臺阻車器、上井口擋車杠、各跑車防護(hù)裝置相互間電氣聯(lián)鎖，并能根據(jù)提升容器位置進(jìn)行開啟、閉合，動作性能可靠。

（2）根據(jù)礦井副斜井實際情況，需進(jìn)行以下升級改造：

1）將副斜井上平臺氣動阻車器更換為自動阻車器。

2）將上井口目前安裝鋼絲繩聯(lián)鎖氣動擋車杠改造為自動升降擋車杠并與井口自動阻車器實現(xiàn)同時動作，井口變坡點以下約30 m安裝一套常閉式跑車防護(hù)裝置，同時能夠與井口自動升降擋車杠實現(xiàn)電氣聯(lián)鎖。

3）在巷道中部、下車場各安裝一套常閉式跑車防護(hù)裝置（圖3）。

圖3 副斜井提升系統(tǒng)圖

4）各跑車防護(hù)裝置處安裝防爆攝像頭，副井車房安裝視頻監(jiān)控系統(tǒng)主機及配套操作系統(tǒng)；副井車房、井底信號硐室配備視頻顯示器，并有畫面顯示。

4 結(jié)語

對礦井各主要斜巷跑車防護(hù)裝置進(jìn)行了改造，更換為ZDC30-2.5型自動防跑車裝置，省掉了人工操作環(huán)節(jié)，實現(xiàn)了全自動化控制，且系統(tǒng)性能良好，便于維護(hù)，適合軌道斜巷推廣使用。常閉式自動跑車防護(hù)裝置采用先進(jìn)的PLC控制和軌道雙傳感器測速，其應(yīng)用結(jié)束了礦井無全自動常閉式跑車防護(hù)裝置的歷史，完全達(dá)到了《煤礦安全規(guī)程》的要求。ZDC30-2.5型自動防跑車裝置利用高精度傳感器信號控制擋車欄的提升、下放，實現(xiàn)車輛運行位置的準(zhǔn)確確定；將擋車欄狀態(tài)信息包括提升到位、提升中、下放到位的狀態(tài)指示在聲光報故障警顯示器上顯示，便于觀察；能實現(xiàn)擋車欄動作、控制故障報警，便于問題的及時發(fā)現(xiàn)處理；擋車欄采用吸能式結(jié)構(gòu)，能有效攔截車輛跑動，從根本上杜絕了斜巷軌道運輸?shù)陌踩[患，提高了煤礦的軌道運輸安全系數(shù)，保證了礦井提升運輸系統(tǒng)安全。